›
›

Bài giảng Cân bằng hóa học - Ngô Gia Lương

ppt 27 trang huongle 3030
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cân bằng hóa học - Ngô Gia Lương", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_can_bang_hoa_hoc_ngo_gia_luong.ppt

Nội dung text: Bài giảng Cân bằng hóa học - Ngô Gia Lương

  1. Cân bằng hóa học ThS Ngô Gia Lương HUI© 2006
  2. Cân bằng hoá học 8.1. Phản ứng thuận nghịch & Trạng thái cân bằng hoá học 8.2.Hằng số cân bằng & Mức độ diễn ra của qúa trình hoá học 8.3.Yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học. Nguyên lý Le Chatelier
  3. 8.1.P/u thuận nghịch & Trạng thái cân bằng 8.1.1. Phản ứng thuận nghịch ▪ Phản ứng một chiều Ví dụ : 2KNO3(R) → 2KNO2(R) + O2(K ) Chiều p/u : một chiều T→P p/u bất thuận nghịch (p/u hoàn toàn) Dùng dấu “ → ” : chỉ chiều p/u.
  4. 8.1.P/u thuận nghịch & Trạng thái cân bằng 8.1.1. Phản ứng thuận nghịch ▪ Phản ứng thuận nghịch Ví dụ : H 2(k ) + I2(K ) 2HI (K ) P/u thuận : chiều T→P Phản ứng thuận nghịch P/u nghịch : chiều P→T Dùng dấu “ ” : chỉ chiều p/u.
  5. 8.1.P/u thuận nghịch & Trạng thái cân bằng 8.1.2.Trạng thái cân bằng ▪Ví dụ H 2(k ) + I 2( K ) 2HI (K ) 2 V = K C C Vn = K nCHI Tốc độ p/u t t H2 I2 CH &CI :lon 2 2 V V Lúc đầu (1 ) t n CHI ;nho C &C : H2 I2 Tiếp tục p/u (  )  Vt &  Vn CHI : Thời gian ( 2 ) Vt = Vn Số ptử H2 & I2 → HI = Số ptử HI → H2 & I2 Nồng độ các chất = const Trạng thái cân bằng
  6. 8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 8.2.1.Hằng số cân bằng của phản ứng ▪Hệ đồng thể aA + bB cC + dD a b V = K C c C d Vt = KtCACB n n C D a b c d Khi cân bằng Vt =Vn → KtCACB = KnCCCD c d Kt CCCD Hằng số cân bằng Kc = = a b Kn CACB
  7. 8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 8.2.1.Hằng số cân bằng của phản ứng P/u khí lý tưởng c d nC RT nD RT Pc Pd V V K = K = C D = C D cb p Pa Pb a b A B nART nB RT VA VB c d CCCD (c+d −a−b) Kcb = K p = a b (RT ) CACB ( n) K p = Kc (RT) Biến thiên số mol khí
  8. 8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 8.2.1.Hằng số cân bằng của phản ứng ▪Hệ di thể :  R – K CaCO3(R) CaO(R) + CO2(k) C C C CaO CO2 CaCO3 K = → K = C = P = K Kcb = KP = PCO cb C cb C CO2 CO2 p 2 CaCO3 CaO  R – L NaCl(R) + H2O(l) NaCl(dd) + H2O(l) + - NaCl(R) Na + Cl C + C − Na Cl K = K = C + C − K = → K C = C C = K cb c Na Cl cb cb NaCl Na+ Cl− c CNaCl
  9. 8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 8.2.2.Phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff ▪Ng.lý 1 : dQ = dU −VdP dU −VdP =TdS Ng.lý 2 : dQ dS = → dQ = TdS dU =TdS +VdP = dH T ▪Năng lượng Gibbs G = H −TS dG = d(H −TS) = dH − (TdS + SdT) dG = (TdS +VdP) − (TdS + SdT) = VdP − SdT Ở T = const → dT = 0 RT G P dP dG = VdP = dP dG = RT P P Go P0 P G = G0 + RT ln = Go + RT ln K P Po
  10. 8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 8.2.3.Quan hệ hằng số cân bằng Kcb & Biến thiên thế đẳng áp ▪ Phản ứng đồng thể aA + bB cC + dD o GT = GT + RT lnQ - Biến đổi thế đẳng áp ở nhiệt độ T GT o - Biến đổi thế đẳng áp tiêu chuẩn ở nhiệt độ T GT R = 8.314J/moloK - Hằng số khí CA , CB , CC , CD - Nồng độ chất A, B, D, C a, b, c, d- Hệ số trong phương trình p/u [C ]c [C ]d Q = C D a b Tỷ số nồng độ các chất phản ứng [CA ] [CB ]
  11. 8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 8.2.3.Hằng số cân bằng Kcb & Biến thiên thế đẳng áp Khi cân bằng GT = 0 [C ]c[C ]d [C ]c[C ]d o C D C D GT = −RT ln Kc Q = a b = a b = Kc [CA ] [CB ] [CA ] [CB ] cb ▪ P/u của chất khí Khi cân bằng c d c d o [Pc ] [PD ] [Pc ] [PD ] GT = −RT ln KP Q = a b = a b = K P [PA ] [PB ] [PA ] [PB ] cb
  12. 8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 8.2.3.Hằng số cân bằng Kcb & Biến thiên thế đẳng áp ▪Mối quan hệ : o GT = −RT ln KP o GT = −RT ln KC o Biết GT → Tính được K Biết chiều diễn biến → Mức độ & Hiệu suất p/u o P/u tự xảy ra K 0 GT 0 o  K GT 0 P/u tự xảy ra  Hiệu suất
  13. 8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 8.2.3.Hằng số cân bằng Kcb & Hiệu ứng nhiệt phản ứng o Go = H 0 −T S o GT = −RT ln K & T o 0 o 0 − H S − RT ln K = H −T S ln K = + RT R Trong khoảng nhiệt độ hẹp : H = const & S = const − H o S 0 Tại T → K → ln K1 = + 1 1 RT R o 1 K H 1 1 ln 2 = − o 0 − H S K1 R T1 T2 Tại T2 → K2 → ln K2 = + RT2 R Biết K1 ở T1 → Tính đượcHUI© 2006 GeneralK Chemistry: ở T
  14. Hằng số cân bằng cho phản ứng đồng thể (Dung dịch lỏng , loãng) aA(dd) + bB(dd) ⇌ cC(dd) + dD(dd) c d CCCD KC = ( a b )cb CACB
  15. Phản ứng dị pha CaCO3(r) ⇌ CaO(r) + CO2(k) p p pCaCO CaO CO 2 3 K = ( ) Kp = K p = ( pCO )cb p p cb p 2 CaCO3 CaO K = K RT K = (C ) P c c CO 2 cb Trong biểu thức của hằng số cân bằng K không xuất hiện các thành phần sau: chất rắn nguyên chất, chất lỏng nguyên chất, dung môi.
  16. C2H4 (k) + H2 (k) ⇌ C2H6 (k) pC2H6 Kp = pC2H4 x pH2 NO2 (k) + SO2(k) ⇌ NO(k) + SO3(k) pNO x pSO3 Kp = pNO2 x pSO2 2SO2 (k) + O2(k) ⇌ 2SO3(k) 2 p SO3 Kp = 2 p SO2 x pO2
  17. Fe3O4 (r) + 4 H2 (k) ⇌ 3 Fe (r) + 4 H2O(k) 4 p H2O Kp = 4 p H2 Ca(HCO3)2(r) ⇌ CaO(r) + 2CO2(k) + H2O(k) 2 Kp = p CO2 x p H2O
  18. 2+ - Mg(OH)2(r) ⇌ Mg (dd) + 2OH (dd) 2+ - 2 K = [Mg ]cb .[OH ] cb = T Mg(OH)2 - Tích số tan - + CH3COOH(dd) + H2O ⇌ CH3COO (dd) + H3O + − H3O CH3COO  Ka = Hằng số điện ly của axit CH3COOH + - NH4OH (dd) ⇌ NH4 (dd) + OH (dd) + − NH4 OH  Kb = Hằng số điện ly của baze NH4OH
  19. CH3COONa (dd) + 2H2O ⇌ CH3COOH(dd)+NaOH(dd) CH3COO- (dd) + 2H2O ⇌ CH3COOH (dd) + OH- (dd) − CH3COOH OH  Hằng số thuỷ phân Kt = − CH3COO 
  20. 8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân bằng. Nguyên lý Le Châtelier 8.3.1.Nguyên lý Le Châtelier 8.3.2,Ảnh hưởng của nhiệt độ 8.3.3.Ảnh hưởng của nồng độ 8.3.4.Ảnh hưởng của áp suất
  21. Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier Phát biểu: Một hệ đang ở trạng thái cân bằng mà ta thay đổi một trong các thông số trạng thái của hệ (nồng độ, nhiệt độ, áp suất) thì cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều có tác dụng chống lại sự thay đổi đó. Henri LeChâtelier (1850-1936)
  22. 8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân bằng. Ng.lý Le Chatelier 8.3.2.Ảnh hưởng của nồng độ aA + bB cC + dD [C]c [D]d Trạng thái cân bằng K = = const c [A]a [B]b  Tăng nồng độ chất đầu  [A]; [B] [C] ; [D] P/u : T → P : [A] ; [B] Vì Kc = const  Tăng nồng độ sản phẩm  [C]; [D] [A] ; [B] P/u : P → T : [C] ; [D] Vì Kc = const  nồng độ một chất Cân bằng dịch chuyển về phía  nộng độ chất đó & ngược lại HUI© 2006 General Chemistry:
  23. Ảnh hưởng của nồng độ tới chuyển dịch cân bằng
  24. Ảnh hưởng của nồng độ tới chuyển dịch cân bằng
  25. 8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân bằng. Ng.lý Le Chatelier 8.3.3.Ảnh hưởng của nhiệt độ o Go = H 0 −T S o GT = −RT ln K & T o 0 o 0 − H S − RT ln K = H −T S ln K = + RT R − H o S = const K = e RT ▪ H > O (p/u thu nhiệt) − H  T → → K RT P/u: T→ P ( chiều thu nhiệt) ▪ H < O (p/u tỏa nhiệt) H  T → − → K P/u: P→ T ( chiều tỏa nhiệt) RT T Cân bằng dịch chuyển theo chiều thu nhiệt T Cân bằng dịch chuyển theoHUI© chiều2006 Generaltỏa Chemistry:nhiệt
  26. 8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân bằng. Ng.lý Le Chatelier 8.3.2.Ảnh hưởng của áp suất aA(K ) + bB(K ) cC(K ) + dD(K ) c d c d c d [Pc ] [PD ] [Nc P] [N D P] [Nc ] [N D ] (c+d −a−b) K p = a b K p = a b = a b P [PA ] [PB ] [N A P] [N B P] [N A ] [N B ] P = N P n i i K p = K N P = const  Tăng áp suất n 0  [N ]&  [N ] c d P/u: P→ T ( chiều  n)  P → K N  [Na ]&  [Nb ]  Giảm áp suất  [N ]&  [N ] c d P/u: T→ P ( chiều  n)  P → K N  [Na ]&  [Nb ] áp suất Cân bằng dịch chuyển về phía số mol khí & ngược lại HUI© 2006 General Chemistry:
  27. Ảnh hưởng của áp suất