Bài giảng Hóa học - Chương 1: Một số kiến thức về phản ứng hóa học (Nhiệt động học và chiều phản ứng)

Chia sẻ: Phuc Nguyen | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

137
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Kiến thức về phản ứng hóa học, nhiệt động học và chiều phản ứng, điều kiện xảy ra phản ứng hóa học, công thức tổng quát cho phản ứng,... Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung tài liệu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa học - Chương 1: Một số kiến thức về phản ứng hóa học (Nhiệt động học và chiều phản ứng)

CHƯƠNG I MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ PHẢN ỨNG HÓA HỌC NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ CHIỀU PHẢN ỨNG 1. Điều kiện xảy ra phản ứng hóa học 2. Mối liên hệ giữa ΔG của phản ứng hóa học với các đại lượng nhiệt động khác 2.1. Công thức tổng quát cho mọi phản ứng 2.2. Công thức tổng quát cho mọi phản ứng ở điều kiện chuẩn 2.3. Công thức tính ΔG cho phản ứng oxi hóa-khử xảy ra trong dung dịch nước 1. Mối liên hệ giữa các đại lượng nhiệt động của phản ứng hóa học với nhiệt độ 3.1. Công thức ΔG phụ thuộc vào nhiệt độ 3.2. Công thức hằng số cân bằng K phụ thuộc vào nhiệt độ 3.3. Sự phụ thuộc của entanpi phản ứng ΔH vào nhiệt độ 3.4. Sự phụ thuộc của entropy phản ứng ΔS vào nhiệt độ 1. Mối liên hệ giữa chiều của phản ứng hóa học với năng lượng liên kết 4.1. Sự liên hệ giữa ΔH của phản ứng với năng lượng liên kết 4.2. Sự liên hệ giữa ΔS của phản ứng vào năng lượng liên kết 1. Thuyết axit-bazo 1 Department of Inorganic Chemistry - HUT
Điều kiện xảy ra phản ứng hóa học 700 oC Cgr + O2 (k)  CO2 (k) o G298 394.38 kJ / mol Nhiệt động hóa học: phản ứng hóa học xảy ra theo chiều giảm thế đẳng áp của quá trình ΔG < 0 Số liệu tính ΔG của phản ứng hóa học có tương đối đầy đủ trong các Handbook  có thể tính toán về mặt lý thuyết khả năng xảy ra của phản ứng. Động hóa học: tốc độ phản ứng hóa học xảy ra phải đủ lớn v >> 0 Tốc độ phản ứng hóa học = f(nhiệt độ, xúc tác, nồng độ, dung môi …) nên khó có thể dự đoán tốc độ của phản ứng (trừ một số phản ứng xảy ra nhanh ở nhiệt độ phòng như phản ứng giữa trugn hòa axit-bazo, phản ứng tạo kết tủa trong dung dịch chất điện ly …). Do đó tốc độ của phản ứng hóa học phải xác định bằng thực nghiệm. Năng lượng hoạt hóa càng nhỏ thì tốc độ phản ứng càng lớn, nhưng số liệu của năng lượng hoạt hóa của phản ứng công bố trong các Handbook có rất hạn chế. 2
Mối liên hệ giữa ΔG của phản ứng hóa học với các đại lượng nhiệt động khác Công thức tổng quát cho mọi phản ứng G H T S Gsp , s Gtg , s J sp tg G RT ln K K – hằng số cân bằng của phản ứng Π – tính giống như K nhưng lấy ở điều kiện bắt đầu phản ứng R – hằng số khí lý tưởng, R = 8.314 [J/molK] ΔG – biến thiên thế đẳng áp của phản ứng [J] ΔH – entanpi của phản ứng [J] ΔS – biến thiên entropi của phản ứng [J/K] 3
Mối liên hệ giữa ΔG của phản ứng hóa học với các đại lượng nhiệt động khác Ở điều kiện chuẩn: P = 1 atm, C = 1M o o o o o G H T S Gsp , s Gtg , s J sp tg o G RT ln K p Phản ứng thuận nghịch n R = 0.082 latm/molK P – áp suất chung hệ phản ứng khi n P n Kp K c ( RT ) Kn n KN P cân bằng [atm] Σni – tổng số mol khí có mặt trong ni phản ứng khi cân bằng i 1 Δn – hiệu số mol khí của sản phẩm và số mol khí của chất tham gia n 0 Kp Kc Kn KN 4 phụ thuộc vào nhiệt độ Kp, Kc – chỉ
Mối liên hệ giữa ΔG của phản ứng hóa học với các đại lượng nhiệt động khác Công thức tính ΔG cho phản ứng oxi hóa-khử xảy ra trong dung dịch nước G nFE RT ln Go nFE o RT ln K p K aOXH ne bKH a RT [OXH ] ε OXH / KH = ε o OXH / KH + ln b nF [ KH ] n – số e trao đổi giữa chất OXH và chất KH trong phản ứng F – hằng số Faraday, F ~ 96500 C/mol E = εOXH – εKH, εOXH thế khử của cặp OXH-KH có dạng OXH tham gia phản ứng εKH thế khử của cặp OXH-KH có dạng KH tham gia phản ứng 5
a RT [OXH ] ε OXH / KH = ε o OXH / KH + ln b nF [ KH ] T = 298 K (25 oC) a 0, 059 [OXH ] ε OXH / KH = ε o OXH / KH + lg b n 6 [ KH ]
Mối liên hệ giữa ΔG của phản ứng hóa học với các đại lượng nhiệt động khác Công thức tính ΔG cho phản ứng oxi hóa-khử xảy ra trong dung dịch nước Phản ứng có chất rắn hoặc chất lỏng không tan trong nước 2 0.059 Cu 2e Cu (r ) Cu 2 / Cu o Cu 2 / Cu lg Cu 2 2 Phản ứng có chất khí 0.059 [ H ]2 H 2 (k ) 2e 2H H / H2 o H / H2 2 lg pH 2 Phản ứng có tham gia của môi trường 2 MnO4 5e 8 H Mn 4 H 2O o 0.059 [ MnO4 ][ H ]8 MnO4 / Mn 2 MnO4 / Mn 2 lg 27 5 [ Mn ]
Ý nghĩa của Thế điện cực (thế khử) chuẩn a RT [OXH ] ε OXH / KH = ε o OXH / KH + ln nF [ KH ]b Thế khử chuẩn: trong môi trường acid pH = 0 Thế khử chuẩn: trong môi trường bazo pH = 14 Thế khử chuẩn càng lớn thì chất oxi hóa sẽ càng mạnh và chất khử sẽ càng yếu 1. Sức điện động của pin = thế của điện cực dương – thế của điện cực âm. 2. Kim loại có thế điện cực chuẩn < 0 có thể tan trong dung dịch acid loãng giải phóng hydro. 3. Kim loại có thế điện cực chuẩn bé đẩy được kim loại có thế điện cực chuẩn lớn hơn ra khỏi dung dịch muối của nó. 8
Mối liên hệ giữa các đại lượng nhiệt động của phản ứng hóa học với nhiệt độ T2 G H GT2 GT1 HT Phương trình Gibbs-Helholtz dT T T P T2 T2 T1 T1 T 2 ln K P H To KP T T 1 2 H To Phương trình đẳng áp Van’t Hoff ln 2 dT T Po RT 2 KP T R T1 T 2 1 T2 T2 Phương trình R. Kirchhoff H T2 H T1 C P dT H T1 ( C P , sp C P ,tg ) dT T1 T1 sp tg T2 CP ST2 ST1 dT T1 T 9