Bài giảng môn học Hóa đại cương: Chương 9 - Huỳnh Kỳ Phương Hạ

Chia sẻ: Thuongdanguyetan13 Thuongdanguyetan13 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

34
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa đại cương - Chương 9: Cân bằng hóa học" cung cấp cho người học các kiến thức: Phản ứng thuận nghịch trạng thái cân bằng, cân bằng động học, hằng số cân bằng, cân bằng dị thể, dịch chuyển cân bằng nguyên lý Le Chatelier,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng môn học Hóa đại cương: Chương 9 - Huỳnh Kỳ Phương Hạ

Chöông 9 CAÂN BAÈNG HOÙA HOÏC CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
PHAÛN ÖÙNG THUAÄN NGHÒCH TRAÏNG THAÙI CAÂN BAÈNG Khaùi nieäm phaûn öùng thuaän nghòch • Phaûn öùng thuaän nghòch laø phaûn öùng xaûy ra theo hai chieàu: Taïo saûn phaåm vaø saûn phaåm phaân huûy thaønh taùc chaát. Thöïc teá, ña soá ñeàu laø phaûn öùng thuaän nghòch. • Ñaëc ñieåm laø bao giôø trong heä cuõng cuøng toàn taïi taùc chaát vaø saûn phaåm. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
• Xeùt chaát khoâng maøu khi laøm laïnh N2O4. ÔÛ nhieät ñoä phoøng noù bò phaân huûy thaønh NO2 maøu naâu: N2O4(k) 2NO2(k) (khi t taêng) • Sau moät thôøi gian, maøu ngöøng thay ñoåi vaø ta coù hoãn hôïp cuûa N2O4 vaø NO2. • Caân baèng hoùa hoïc cuûa moät heä xaùc ñònh laø ñieåm maø taïi ñoù noàng ñoä cuûa taát caû caùc caáu töû khoâng ñoåi nöõa. • Caân baèng hoùa hoïc xaûy ra khi phaûn öùng thuaän vaø phaûn öùng nghòch baèng nhau veà toác ñoä phaûn öùng. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
• Söû duïng moâ hình töông taùc cho caân baèng hoùa hoïc: • Luùc baét ñaàu phaûn öùng, khoâng coù phaân töû NO2 naøo phaûn öùng ngöôïc laïi (2NO2(k) N2O4(k)). • Chæ coù saûn phaåm NO2 ñöôïc taïo thaønh. • Khi löôïng NO2 ñuû lôùn, baét ñaàu coù söï taïo thaønh N2O4 töø 2 phaân töû NO2 töông taùc vôùi nhau. • Töùc laø phaûn öùng nghòch seõ xaûy ra vaø gia taêng toác ñoä theo söï gia taêng saûn phaåm taïo thaønh. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Caân baèng ñoäng hoïc • Ñieåm maø taïi ñoù toác ñoä cuûa söï phaân huûy: N2O4(k) 2NO2(k) baèng vôùi toác ñoä cuûa söï nhò hôïp (dimerization): 2NO2(g) N2O4(g). laø caân baèng ñoäng hoïc. • Goïi laø caân baèng ñoäng laø bôûi vì phaûn öùng thöïc teá khoâng döøng laïi, chæ coù ñieàu toác ñoä phaûn öùng thuaän baèng toác ñoä phaûn öùng nghòch. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
• Khi ñaït caân baèng, cöù bao nhieâu N2O4 phaân huûy taïo NO2 thì cuõng coù baáy nhieâu NO2 phaûn öùng taïo N2O4: N2O4(g) 2NO2(g) • Muõi teân ñoâi chöùng toû caân baèng ñoäng. A B Phaûn öùng thuaän: A B VT = kT[A] Phaûn öùng nghòch: B A VN = kN[B] • Taïi caân baèng kT[A] = kN[B], hoãn hôïp phaûn öùng luùc naøy goïi laø hoãn hôïp caân baèng. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
N2(k) + 3H2 (k)  2NH3 (k) 2NH3 (k)  N2(k) + 3H2 (k) Duø ñi töø phía naøo ñeå ñeán traïng thaùi caân baèng thì traïng thaùi naøy cuõng chæ laø moät maø thoâi. Caân baèng bò chuyeån dòch neáu taùc ñoäng vaøo heä. Ñieàu kieän traïng thaùi caân baèng G = 0. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
HAÈNG SOÁ CAÂN BAÈNG • Cho phaûn öùng toång quaùt trong pha khí: aA (k) + bB (k)  cC (k) + dD (k) Vaän toác phaûn öùng: VT = kTPaAPbB VN = kNPcCPdD, PX laø aùp suaát rieâng phaàn cuûa chaát X, xaùc ñònh theo ñònh luaät Dalton. Khi VT = VN, phaûn öùng ñaït caân baèng, ruùt ra: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
c d kT PC P D a b K kN P A PB Haèng soá caân baèng, phuï thuoäc baûn chaát phaûn öùng, nhieät ñoä vaø khoâng phuï thuoäc noàng ñoä. Vôùi moät phaûn öùng trong dung dòch: c d CCC D K a b C AC B Trong ñoù CX laø hoaït ñoä (hay noàng ñoä trong dung dòch loaõng) cuûa chaát X. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
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.” CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
• Lieân heä giöõa KP vaø KC: – Trong moät phaûn öùng ôû pha khí, lieân heä naøy ñöôïc dieãn taû nhö sau: – Vì PV = nRT – P = (n/V)RT = CRT (Vì n/V =C, noàng ñoä mol/lit). – Thay vaøo bieåu thöùc tính KP beân treân, ta coù: KP = KC(RT) n – n = (c+d)-(a+b), chæ aùp duïng cho caùc chaát khí. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Tính chaát cuûa haèng soá caân baèng • K döïa treân aùp suaát rieâng phaàn cuûa khí, hoaït ñoä (hay noàng ñoä mol) cuûa taùc chaát vaø saûn phaåm taïi vò trí caân baèng. • K coù thöù nguyeân, nhöng thöôøng thì bò boû qua. • Haèng soá caân baèng dieãn taû tæ leä saûn phaåm so vôùi taùc chaát. • K>>1 töùc laø saûn phaåm chieám öu theá. • K
• Haèng soá caân baèng theo chieàu thuaän baèng nghòch ñaûo haèng soá caân baèng theo chieàu nghòch. • Ví duï phaûn öùng N2O4(g) 2NO2(g) coù haèng soá caân baèng taïi 1 ñieàu kieän naøo ñoù laø: P2 NO 2 K eq = = 6.46 P N 2O 4 • Thì haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng theo chieàu nghòch laïi laø: 2NO2(g) N2O4(g) P 1 N 2O 4 K eq = = 0.155 = P 2 6.46 NO 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
• Haèng soá caân baèng boäi: 2 P NO • Ví duï phaûn öùng: N2O4(g) 2NO2(g) K PN 2 2 O 4 4 P NO Thì phaûn öùng: 2N2O4(g) 4NO2(g) K 2 2 PN O 2 4 laø bình phöông cuûa haèng soá caân baèng ôû treân. Quy öôùc: Khi vieát haèng soá caân baèng thì vieát cho nhöõng töông taùc nguyeân ñôn giaûn nhaát. Töùc laø vieát cho caùc heä soá tæ löôïng toái giaûn. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
CAÂN BAÈNG DÒ THEÅ • Khi caùc taùc chaát vaø saûn phaåm cuøng pha ta coù caân baèng ñoàng theå. • Neáu moät hay nhieàu taùc chaát hoaëc saûn phaåm ôû pha khaùc nhau ta coù caân baèng dò theå. • Xeùt phaûn öùng: CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) – Thöïc nghieäm cho thaáy löôïng CO2 khoâng phuï thuoäc vaøo löôïng CaO vaø CaCO3. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
• Noàng ñoä cuûa chaát raén Cr vaø chaát loûng tinh khieát baèng tæ troïng d [m/V] chia cho khoái löôïng mol mM[m/mol]. Cr = d/mM, [m/V]/[m/mol] = [mol/V] • Caû d vaø mM ñeàu khoâng ñoåi Noàng ñoä chaát raén vaø loûng tinh khieát laø haèng soá. • Vôùi phaûn öùng phaân huyû CaCO3: [CaO] Keq = «[CO 2 ] = constant «[CO2 ] [CaCO3 ] • Keq/const baây giôø ñaët baèng K, vaäy KC = [CO2] hay duøng lieân heä KC vaø KP, ta coù KP = P[CO2]. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
CAÙC VÍ DUÏ TÍNH K • Ôû 472 o, hoãn hôïp taïi caân baèng cuûa phaûn öùng döôùi ñaây coù 0.1207 M H2, 0.0402 M N2, vaø 0.00272 M NH3. Tính haèng soá caân baèng KC vaø KP. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Ta coù KC = [NH3]2/([N2].[H2]3) ÔÛ ñaây caùc khí naèm trong cuøng moät bình phaûn öùng neân tæ leä noàng ñoä cuõng laø tæ leä soá mol. Duøng lieân heä KP = KC(RT) n ñeå tính KP. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Baøi 1: Khí HI ñöôïc cho vaøo bình kín ôû 425 oC, phaûn öùng phaân huyû xaûy ra nhö sau: 2HI (k) H2(k) + I2(k). a/ Luùc caân baèng, ta coù [HI] = 3.35*10-3M; [H2] = 4.79*10-4M; [I2] = 4.79*10-4M. Tính KC vaø KP ôû nhieät ñoä naøy. b/ Tính noàng ñoä ban ñaàu cuûa HI. Baøi 2: Moät hoãn hôïp 0.1 mol NO, 0.05 mol H2, vaø 0.05 mol hôi H2O ñöôïc cho vaøo bình 1 lit. Caân baèng sau ñaáy ñöôïc thieát laäp: 2NO(g) + 2H2(g) N2(g) + 2H2O(k) • Tính K, bieát luùc caân baèng coù 0.05 mol NO trong hoãn hôïp. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Baøi 3:Moät hoãn hôïp 5.10-3 mol H2 vaø 1.10-2 mol I2 ñöôïc cho vaøo bình 5 lít ôû 448 oC vaø ñeå ñaït ñeán caân baèng. Luùc ñoù noàng ñoä HI laø 1.87 x 10-3 M. Tính K ôû 448 oC cho phaûn öùng H2(g) + I2(g) 2HI(g) Baøi 4: Moät löôïng vöøa ñuû NH3 hoøa tan vaøo 5 lit nöôùc ôû 25 oC ñeå coù theå taïo thaønh dung dòch 0.0124 M. Dung dòch sau ñaáy ñeå ñaït ñeán caân baèng. Trong dung dòch luùc naøy coù noàng ñoä OH- laø 4.64 x 10-4M. Tính K cuûa phaûn öùng sau ôû 25 oC. • NH3(k) + H2O(l) NH4+(dd) + OH-(dd) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Lieân heä K vaø G G H T S RT ln K 2 . 303 RT lg K 0 0 0 P P • Bieåu thöùc naøy chæ söû duïng chính xaùc ñoái vôùi KP, coøn KC chæ ñuùng khi n = 0 hoaëc phaûn öùng trong dung dòch. • Ta coù: G RT ln K , vaø G H T S 0 0 0 0 RT ln K H T S 0 0 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt