Chương 2: CÂN BẰNG HÓA HỌC

Mụctiêu:

TÊN MÔN HỌC: HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

(cid:216) Hiểu thế nào là cân bằng hóa học.

(cid:216) Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG HÓA HỌC

hóa học.

(cid:216) Vận dụng để áp dụng trong kỹ thuật

môi trường

1

Giảng viên: ThS Lê Nguyễn Kim Cương LOGO ThS Nguyễn Văn Phương

2

NỘI DUNG CHƯƠNG 2

2.1 VAI TRÒ CỦA CÂN BẰNG HÓA HỌC

2.2 TRẠNG THÁI CÂN BẰNG

2.3. HẰNG SỐ CÂN BẰNG

2.1 Vai trò của cân bằng hóa học

3

4 4

v Định lượngquan h ệ giữacácthànhph ầncác hợpch ấthóa h ọctrong t ự nhiênvàtrong n ước ô nhiễm: sự phân hủy, vậnchuy ểncác h ợpch ất hữu cơ,vô c ơ trongmôitr ường. v Đánhgiá đượccácph ươngpháp x ử lý nước và nướcth ải. v Tínhtoáncân b ằngvà d ự đoánnh ữngbi ến đổi hoá họccóth ể xảyra. v Ảnh hưởngcân b ằngtrongvi ệc lựach ọnPP xử lýphù h ợp.

1

a. Phản ứng một chiều 2.2 TRẠNG THÁI CÂN BẰNG

2.2.1 Phản ứng một chiều và phản

ứng thuận nghịch

Cácch ấtph ản ứngcóth ể chuyển hóahoàntoànthành s ảnph ẩm của phản ứngvà điềung ược lạikhông x ảy ra. 2.2.2 Trạng thái cân bằng

5

6

b. Phản ứng thuận nghịch 2.2.2. Trạng thái cân bằng

Ở cùng điều kiện, xảy ra 2 phản ứng

ngược chiều nhau. đạt được trạngtháicân VD: Trung hòa Acid yếu hay baz yếu. vTất cả cácph ản ứngthu ậnngh ịch đều diễnrakhông đếncùngmàch ỉ diễnra cho đếnkhi bằnghoá h ọc.

7

8

2

vTrạngtháicân b ằnghoá h ọc: khi tốc độ phản ứngthu ận= t ốc độ phản ứng nghịchvà t ỷ lệ khối lượnggi ữacácch ất phản ứngso v ới sảnph ẩmph ản ứnglà khôngthay đổitrongnh ững điềuki ện nhất định. 7

2.3.1. Định nghĩa 2.3 HẰNG SỐ CÂN BẰNG

2.3.1. Định nghĩa

d

2.3.2. Các loại hằng số cân bằng

2.3.3. Quan hệ thế đẳng áp – hằng số cân bằng 2.3.4. Cân bằng hoá học trong các hệ dị thể Ta có phản ứng: aA + bB ⇌ cC + dD Kc : hằng số cân bằng ]

K =

C

b

[ ] [ c DC [][ ] a BA

2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học

9

10

aA + bB = cC + dD

d

d

2.3.2. Các loại hằng số cân bằng 2.3.3. Quan hệ thế đẳng áp – hằng số cân bằng

(cid:246) (cid:230)

]

- Hằng số cân bằng nồng độ mol/L

K c =

b

[ ] [ ] c DC [][ ] a BA

K =

cb

C

b

c

d

. x

- Hằng số cân bằng nồng độ phần mol Kx =

a

b

x C x

D . x

A

B

cb

d

- Hằng số cân bằng số mol

Kn =

b

c . nn D C a . nn A

B

cb

Quan hệ giữa các hằng số cân bằng.

Δn

(cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ł Ł aA + bB ⇌ cC + dD [ ] [ c DC [][ ] a BA (cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ł Ł (cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ł Ł khi cân bằng D G = 0

P

Kp = Kc(RT)D n = Kx ·

PD n = Kn

P

cb

(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) vPhương trình đẳng nhiệt Van’t –Hoff. D GoT = -RTlnKcb vTrong đó: R: hằng số khí lý tưởng. R = 8,314 J/Kmol = 1,99 Cal/Kmol. (cid:247) (cid:231) (cid:229) ł Ł

11

12

3

2.3.4. Cân bằng hoá học trong các hệ dị thể

v Áp suất phân ly

FeO(r) + CO(k) Fe(r) + CO2(k)

2

=

K

P

P CO P CO

vPhản ứng xảyratrong h ệ dị thể mà cácch ấttrongpha r ắnho ặcpha l ỏng không tạothànhdung d ịchthìbi ểu thức địnhngh ĩa hằng số cân bằng sẽ khôngcó m ặtch ất rắnvà l ỏng. ⇌ ø Ø œ Œ ß º vVí dụ: phản ứng Fe2O3(r) + 3CO(k) = 2Fe(r) + 3CO2(k)

13

13

14 14

2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng HH

a. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số cân bằng

–

a. Ảnh hưởng củanhi ệt độđế n hằng

Phương trình đẳng áp Van’t Hoff. D G0 = -RTlnKp.

0

số cân bằng

)K(lnd

p

-=

=

(cid:222)

G T

T

H 2 T

dT

H 2 RT

p

D D ¶ D (cid:246) (cid:230) b. Ảnh hưởng củaápsu ất tổng cộng ấtkhông c. Ảnh hưởng củacácch (cid:247) (cid:231) ¶ ł Ł thamgiaph ản ứng(ch ấttr ơ)

Đối với dung dịch lý tưởng:

d. Ảnh hưởng củathànhph ần hỗn hợp

K

2T,p

x

=

-=

ln

(cid:222)

.

)K(lnd dT

H R

1 T

K

H 2 RT

1T,p

2

1 T 1

đầu (cid:246) (cid:230) D D (cid:247) (cid:231) - (cid:247) (cid:231) ł Ł

15

16

4

b. Ảnh hưởng của áp suất tổng cộng

c. Ảnh hưởng của các chất không tham gia phản ứng (chất trơ)

vThêmkhítr ơ saochoápsu

ất hệ không đổithìth ể tích hệ nhìnchung không tăngvàcân b ằngchuy ển dịch theochi ều tăng số mol của hệ.

vĐối với hệ rắn – lỏng: ảnh hưởng của ápsu ấtkhông đáng kể, nếubi ếnthiên ápsu ấtkhôngquá l ớnthìcóth ể bỏ qua. vĐối với hệ khí: khi tăngápsu ất,cân bằng sẽ chuyển dịchtheochi ềulàm giảm số molkhí c ủa hệ. Điềunàyphù hợp vớinguyênlýchuy ển dịchcân bằngLe –Chartelier.

17

18 18

d. Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp đầu

Tài liệu tham khảo

vGiáo trình hóa lý. vBài tập truyền khối.

vHiệusu ất củaph ản ứng sẽ cực đại khithànhph ần hỗn hợp đầu tỷ lệ với hệ số củaph ươngtrìnhph ản ứng. vĐộ chuyểnhoá c ủa1ch ất sẽ tăng ất ần củacácch tăngthànhph khi kháctrong h ỗn hợp đầu.

vĐộ chuyểnhoá c ủa mộtch ất đầulà phầnph ản ứng củach ất đó.

20

19

5