Bài giảng hóa đại cương (Phần 4)

Chia sẻ: Kata_10 Kata_10 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

94
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'bài giảng hóa đại cương (phần 4)', khoa học tự nhiên, hoá học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng hóa đại cương (Phần 4)

31 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chöông VI: THEÁ ÑAÚNG AÙP VAØ CHIEÀU CUÛA CAÙC QUAÙ TRÌNH HOÙA HOÏC. Nguyeân lyù moät chöa giaûi quyeát ñöôïc caùc vaán ñeà veà chieàu cuûa phaûn öùng, do ñoù ngöôøi ta phaûi döïa vaøo nguyeân lyù hai ñeå xaùc ñònh vaán ñeà naøy. 1. Entropi vaø chieàu cuûa caùc quaù trình hoùa hoïc: 1.1. Entropi: Döïa vaøo nguyeân lyù hai nghieân cöùu söï lieân heä giöõa löôïng nhieät maø heä thu vaøo vôùi coâng maø heä thöïc hieän khi chuyeån töø nhieät ñoä cao ñeán nhieät ñoä thaáp, ngöôøi ta ñöa ra khaùi nieäm entropi.  Entropi cuõng nhö U, H, laø ñaïi löôïng xaùc ñònh traïng thaùi cuûa heä. Trong quaù trình maø heä thöïc hieän, löôïng nhieät thoaùt ra hay thu vaøo duøng ñeå laøm bieán thieân entropi S  S2  S1  SC  SÑ Q + Neáu quaù trình T ‟ N thì S  tN T + Quaù trình baát TN thì S  Q BTN / T Q Toång quaùt S  T - Vôùi heä coâ laäp thì: + Quaù trình TN S  0 + Quaù trình BTN S  0 Nghóa laø entropi taêng  trong heä coâ laäp, nhöõng quaù trình töï xaûy ra laø nhöõng quaù trình coù keøm theo söï taêng S. Ñôn vò entropi: cal / mol 0 Kñvc YÙ nghóa vaät lyù: - Entropi laø thöôùc ño ñoä hoãn loaïn traïng thaùi cuûa heä. - Entropi laø thöôùc ño xaùc suaát cuûa traïng thaùi ñaõ cho cuûa heä.  Entropi tieâu chuaån: S0 2 98 , xaùc ñònh ôû 25 0 C ,1atm, vôùi khí ñöôïc xem laø lyù töôûng, vôùi dung dòch thì noàng ñoä baèng moät ñôn vò. Ñònh luaät Nernst: “Entropi cuûa taát caû caùc tinh theå tinh khieát ôû 0 0 K ñeàu baèng 0.”
32 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com  phaân töû caøng phöùc taïp, S caøng lôùn. S0 O  38.47 , , S0 O 3  57.08 ñvc S0 O 2  49.00 - Chaát caøng raén S caøng nhoû: ÔÛ 500 0 K s Bi  17.0 , SW  11.1 , Skimcöông  2ñvc - Nhieät ñoä taêng thì S taêng, nhöng p taêng thì S giaûm. ñoähoãnloa ïnôûtraïng thaùicuoái S  SC  Sñ  R ln ñoähoãnloa ïnôûtraïng thaùiñaàu 1.2. Söï thay ñoåi entropi vôùi moät soá quaù trình: a. Vôùi caùc phaûn öùng hoùa hoïc: Vôùi caùc phaûn öùng hoùa hoïc maø V  0  S  0 , coøn khi S  0  V  0. Tính söï thay ñoåi entropi: S  SC  Sñ  SSP  Stacchaát (vôùi heä soá tæ löôïng) Ví duï: mA  nB  pC  qD     S  pS0 C  qS0 D  mS 0 A  nS0 B Ví duï: Vôùi phaûn öùng Cgr   CO 2 k   2COk    S0 298  2S0 CO  S0 C  S0 CO2  2  47.22  1.37  51.06  42.01 ñve ÔÛ 2980 K b. Vôùi quaù trình chuyeån pha, hoøa tan: Q - Vôùi quaù trình TN ñaúng nhieät S  T Ví duï: Vôùi nöôùc ñaù, Q n c ôû 0 0 C laø 1436.3 cal/mol. 1436.3  5.2583 ñve  S  273.16  c. Söï phuï thuoäc cuûa S vaøo nhieät ñoä 0 K Q U * V= const S  V  T T Q H * P = const S  P  T T T2 Ta coù S   C P d ln T  S 2  S1 T1 T2 T2 S T2  S T1   C P d ln T  ST2  S T1   C P d ln T T1 T1 T2 Vôùi khoaûng nhieät ñoä nhoû C P  const  S  C P ln T1 (lieân heä giöõa entanpi vaø entropi töï ñoïc)
33 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 2. Theá ñaúng aùp vaø chieàu cuûa quaù trình hoùa hoïc: 2.1. Theá ñaúng aùp: Xeùt quaù trình t,p=const,ngöôøi ta ñöa ra moät ñaïi löôïng phoái hôïp giöõa H vaø S, goïi laø theá ñaúng aùp ñaúng nhieät,goïi ngaén goïn laø theá ñaúng aùp hay naêng löôïng töï do Ghip. G = H ‟ TS G laø haøm traïng thaùi , ñôn vò truøng vôùi H(Kcal/mol). - Ñoä thay ñoåi G trong t = const(p = const) ñöôïc xaùc ñònh: G  H  TS Ñaây laø phuông trình cô baûn cuûa nhieät ñoäng hoùa hoïc(tham khaûo baûng 13) - Giaûng theâm: Coøn coù theá ñaúng tích ñaúng nhieät hay naêng löôïng töï do Hemhon. F = U ‟ TS F  U  TS  Tính G : G  G c  G ñ tæ leä thuaän vôùi löôïng chaát phaûn öùng. Ví duï: mA  nB  pC  qD   mG       G 0 298  p G 0 tt  q G 0 tt  n G 0 tt 0 tt A B C D - Theá ñaúng aùp tieâu chuaån cuûa caùc ñôn chaát baèng 0. Ví duï: Cho phaûn öùng N 2 k   3H 2 k   2NH3 k  S0 298  2S0 NH3  S0 N2  3S0 H2 H 0 298  2H 0 NH3  0  0   G 0 298  2 G 0 tt 00 NH 3 - ÔÛ khoaûng nhieät ñoä khoâng lôùn laém G 0 T  H 0 298  TS0 298 2.2. Chieàu dieãn bieán cuûa phaûn öùng theo G : Theo nguyeân lyù I vaø II, ngöôøi ta chöùng minh ñöôïc: A'  G .Vôùi : A’: Coâng coù ích ñaúng nhieät. Quaù trình TN A' max  G Phaûn öùng töï xaûy ra A’> 0  G  0 Phaûn öùng khoâng xaûy ra A’< 0  G  0 Toùm laïi: - Phaûn öùng töï xaûy ra G  0, H  0, S  0. - Phaûn öùng khoâng töï xaûy ra G  0, H  0, S  0. - ÔÛ ñieàu kieän caân baèng S  0, G  0  Vôùi G  H  TS ,ta coù: S  0phaûnöùngt öïxaûyra - Khi H  0   S  0phaûnöùngk hoângtöïxa ûyra H  0phaûnöùngt öïxaûyra Khi S  0   - H  0phaûnöùngk hoângtöïxa ûyra - Khi T caøng lôùn thì chieàu phaûn öùng phuï thuoäc S. - Khi T nhoû thì H quyeát ñònh chieàu.
34 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com - Neáu T trung bình phaûi xeùt G  H  TS (cal/mol) Noùi theâm: khi bieát haèng soá caân baèng K P ta tính (vôùi R = 1.987) G 0  RT ln K P K P  10 22.7 atm CaCO3 r   CaOr   CO 2 k  Ví duï: G o  30.96 Kcal / mol Thöïc nghieäm G< -10 kcal/mol (hay -40 kJ/mol) phaûn öùng xaûy ra theo 1 chieàu thuaän. G> +10 kcal/mol (hay +40 kJ/mol) phaûn öùng xaûy ra theo 1 chieàu nghòch. -10 kcal/mol
35 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng: “Khi moät heä ñoàng theå ñaït ñeán caân baèng thì tích noàng ñoä cuûa caùc saûn phaåm phaûn öùng chia tích noàng ñoä caùc chaát phaûn öùng - vôùi soá muõ töông öùng laø heä soá tæ löôïng ‟ luoân laø moät haèng soá ôû ñieàu kieän nhieät ñoä nhaát ñònh.” FeOr   COk   Fer   CO 2 k  CO 2  Ví duï: (loaïi tröø caùc chaát raén) K CO Haèng soá caân baèng khi caùc chaát ôû traïng thaùi khí. PCPd P: Aùp suaát rieâng phaàn cuûa khí, xaùc ñònh theo ñònh luaät Ñanton. KP  C D PA PB ab n Ta coù: PV = nRT  P  RT  CRT V Ta coù: K P  K C RT  n n  c  d  a  b (chæ tính cho caùc chaát khí) 1.3. Lieân heä K vaø G : G 0  H 0  TS0  RT ln K P  2.303RT lg K P Bieåu thöùc naøy chæ söû duïng chính xaùc ñoái vôùi K P , coøn K C chæ ñuùng khi n  0 hoaëc phaûn öùng trong dung dòch. G 0  RT ln K, vaøG 0  H 0  TS0 Ta coù:  RT ln K  H 0  TS0 H 0 S0  ln K   Vôùi T1 , T2 öùng vôùi K1 , K 2  RT R H 0 H 0  ln K 1  ln K 2    RT1 RT2 K2 H 0  1 1  lg   T T  K1 4.576  2 1 Döïa vaøo ñaây tính ñöôïc K 2 khi bieát K 1 (baát kyø) 2. Chuyeån dòch caân baèng – nguyeân lyù LÔSATÔLIEÂ: Nguyeân lyù Lôsatôlieâ: “Khi taùc duïng töø ngoaøi vaøo heä caân baèng baèng caùch thay ñoåi moät ñieàu kieän naøo ñoù quyeát ñònh vò trí caân baèng, thì vò trí caân baèng cuûa heä seõ dòch chuyeån veà phía laøm giaûm hieäu quaû taùc duïng ñoù.” 2.1. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä: H 2  I 2  2HI Ví duï: ÔÛ ñieàu kieän caân baèng a b c (m/l) VT  VN  Ta coù: K T ab  K N c 2 Khi taêng noàng ñoä H 2 leân hai laàn  2a mol/l VT  k T 2ab  VT ' hai laàn
36 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Maø VT  VN  VT  VN'  Chieàu thuaän laø chieàu chuyeån dòch cuûa phaûn öùng laøm giaûm H 2 theâm vaøo (choáng laïi söï thay ñoåi noàng ñoä). 2.2. AÛnh höôûng cuûa aùp suaát: Ñoái vôùi heä phaûn öùng coù chaát khí vaø ñieàu kieän nk   0 N 2 k   3H 2 k   2NH3 k  Xeùt heä Traïng thaùi caân baèng a b c (mol/l) (ôû t  const ) K T ab  K N c 3 2 0 Khi taêng PH 2 leân hai laàn (theâm H 2 ) thì VT  K T a2b  8K T ab3  8VT ' 3  VT  VN  Caân baèng chuyeån dòch theo chieàu thuaän, taïo NH 3 , nhaèm laøm giaûm P ' (heä) 2.3. AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä: G 0  H 0  TS 0 S 0 S 0   K  10 4.576T 4.5 76 10 G   RT ln K 0 + Phaûn öùng phaùt nhieät H  0   Ví duï: N 2  3H 2  2NH3 500 0 C H 0  22.0 kcal Töø ñoù neáu T taêng thì K giaûm, hay caân baèng chuyeån veà phía nghòch (taïo chaát ñaàu), nhaèm laøm giaûm nhieät ñi. + Phaûn öùng thu nhieät H  0 (phaûn öùng nghòch laïi) Luùc naøy T taêng thì K taêng  neáu taêng T thì paûn öùng chuyeån theo chieàu thuaän: Thu nhieät.