Kỹ thuật tổng hợp vật liệu vô cơ - Chương 1

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

254
lượt xem 55
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu môn học -Cung cấp những kiến thức cơ bản về nhiệt động học và động học của các quá trình hóa lý xảy ra khi chế tạo vật liệu. -Nắm được bản chất và kỹ thuật tiến hành các phương pháp sử dụng trong lĩnh vực chế tạo vật liệu vô cơ Gồm hai phần chính: - Cơ sở lý thuyết của quá trình tổng hợp vật liệu vô cơ - Các phương pháp tổng hợp vật liệu vô cơ

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật tổng hợp vật liệu vô cơ - Chương 1

GIỚI THIỆU MÔN HỌC KỸ THUẬT TỔNG HỢP VẬT LIỆU VÔ CƠ Mã môn học: 604006 Bộ môn : Công nghệ Vật liệu vô cơ Khoa : Khoa Học Ứng Dụng Trường Đại Học Tôn Đức Thắng Giảng viên: ThS. La Vũ Thùy Linh 12/7/2010 604006 - Chương 1 1
Mục tiêu môn học -Cung cấp những kiến thức cơ bản về nhiệt động học và động học của các quá trình hóa lý xảy ra khi chế tạo vật liệu. -Nắm được bản chất và kỹ thuật tiến hành các phương pháp sử dụng trong lĩnh vực chế tạo vật liệu vô cơ Gồm hai phần chính: - Cơ sở lý thuyết của quá trình tổng hợp vật liệu vô cơ - Các phương pháp tổng hợp vật liệu vô cơ 12/7/2010 604006 - Chương 1 2
Nội dung môn học AÙp duïng Nhieät ñoäng hoïc vaø ñoäng hoïc vaøo quaù trình toång hôïp Quá trình kết tinh Phöông phaùp keát tuûa töø dung dòch Quá trình khuếch tán pha rắn Phaûn öùng hoùa hoïc pha raén Quaù trình thieâu keát Toång hôïp baèng phöông phaùp thieâu keát Phöông phaùp naáu chaûy Aûnh höôûng cuûa caáu truùc ñeán tính chaát vaät lieäu Phöông phaùp bieán tính vaät lieäu Toång hôïp baèng phaûn öùng pha khí Toång hôïp baèng phöông phaùp ñieän hoùa 12/7/2010 604006 - Chương 1 3
Tài liệu tham khảo [1] Bài giảng tóm tắt Kỹ thuật tổng hợp vật liệu vô cơ – Nguyễn Thị Tố Nga [2] Trịnh Hân ,Quan Hán Khang , và những ngườI khác. Tinh thể học dại cương, NXb đại học và trung học chuyên nghiệp Hà nội 1979 [3] Nguyễn Quốc Tín, Tổng luận Gốm kỹ thuật, Trung tâm thông tin KHKT Hóa chất, 1994 [4] Hóa học và khoa học vật liệu – PGS.Ts La Văn Bình [5] Anthony R. West, Solid state chemistry and its applications, John Willey & Sons LTD, Newyork, 1984 12/7/2010 604006 - Chương 1 4
Đánh giá -Điểm 1: 10% Kiểm tra giữa kì -Điểm 2: 20% Xemina hay kiểm tra giữa kì -Điểm 2: 70% Kiểm tra cuối kì Cách thức học: -Thảo luận trên lớp - Xemina 12/7/2010 604006 - Chương 1 5
CHƯƠNG 1 ÁP DỤNG NHIỆT ĐỘNG VÀ ĐỘNG HỌC VÀO TRONG QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN II. HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA QUÁ TRÌNH III. ΔG CỦA CÁC QTHH IV.HẰNG SỐ CÂN BẰNG VI. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG 12/7/2010 604006 - Chương 1 6
Chương 1 I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN Hệ Trạng thái Thông số trạng thái Hàm trạng thái Điều kiện chuẩn của các chất 12/7/2010 604006 - Chương 1 7
II. HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA QUÁ TRÌNH Hiệu ứng nhiệt: V=const P = const Qui ước dấu: Phương pháp xác định ΔH : 1. Dựa vào ΔH0tt (ΔH0s) 2. Dựa vào ΔH0đc (ΔH0c) 3. Dựa vào ΔH của các phản ứng khác (áp dụng định luật Hess) 4. ΔH phụ thuộc vào nhiệt độ 12/7/2010 604006 - Chương 1 8
Bài tập 1. Xaùc ñònh hieäu öùng nhieät cuûa phaûn öùng: CaCO3(r) = CaO(r) + CO2(k) ΔHo298(TT)kcal/mol -288,5 -151,9 -94,1 2. Xaùc ñònh hieäu öùng nhieät cuûa phaûn öùng: CH3COOH(l)+C2H5OH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l) ΔHo298ñc -208,2 -326,7 -545,9 0 Kcal/mol 12/7/2010 604006 - Chương 1 9
3. Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng ở đkc. a. C6H6 (l) + 15/2 O2 (k) 6CO2 (k) + 3 H2O (l) b. Cl2 (k) + H2O (l) HClO (dd) + HCl (dd) c. 3 Cl2(k) + 2 NH3(k) ⇔ N2 (k) + 6 HCl(k) d. 4 HCl(k) + O2(k) ⇔ 2H2O (k) + 2 Cl2 (k) 4. Tính nhieät taïo thaønh tieâu chuaån cuûa MgCO3(r), SO3(k) töø hieäu öùng nhieät cuûa caùc phaûn öùng: a)C(r) + O2(k) = CO2(k) , ΔH0298 = -94,1 kcal/mol b) 2Mg(r) + O2(k) = 2MgO(r) , ΔH0298 = –143,7 kcal/mol c)MgO(r) + CO2(k) = MgCO3(r) , ΔH= – 28,11 Kcal/mol d) S(r) + O2(k) = SO2(k) , ΔH = – 297,0 KJ/mol e) 2SO2(k) + O2(k) = 2SO3(k) , ΔH = – 98,2 KJ/mol. 12/7/2010 604006 - Chương 1 10
Bài tập 5. Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành muối Clorua của các kim loại kiềm từ kim loại và khí Clo. Phản ứng tổng cộng có thể chia nhỏ thành các giai đoạn cơ bản theo chu trình Born – Haber như sau: ΔHpu M (r) + ½ Cl2 (k) MCl (r) Cl (k) Cl- (k) + M (k) M+ (k) 12/7/2010 604006 - Chương 1 11
Bài tập 6. Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng CO2 (k) + ½ O2 (k) CO2 (k) ở điều kiện 3980C Cho biết ΔH0298 = -67,64 kcal ; nhiệt dung mol đẳng áp của CO (k) , O2(k), CO2 (k) có giá trị tương ứng là 6,97; 7,05; 8,96 cal/mol.K 7. Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng ở 1000C a. C6H6 (l) + 15/2 O2 (k) 6CO2 (k) + 3 H2O (l) b. Cl2 (k) + H2O (l) HClO (dd) + HCl (dd) c. 3 Cl2(k) + 2 NH3(k) N2 (k) + 6 HCl(k) ⇔ d. 4 HCl(k) + O2(k) ⇔ 2H2O (k) + 2 Cl2 (k) 12/7/2010 604006 - Chương 1 12
III. ΔG CỦA CÁC QTHH Tính ΔG của các phản ứng ở điều kiện chuẩn về P, C Tính ΔG của các phản ứng ở điều kiện không chuẩn Tính ΔG của các phản ứng đồng thể, dị thể pha lỏng, dị thể pha khí 12/7/2010 604006 - Chương 1 13
Bài tập 1. Tính giaù trò ΔG cuûa caùc phaûn öùng sau vaø xaùc ñònh chuùng coù theå töï xaûy ra theo höôùng naøo trong nhöõng ñieàu kieän tieâu chuaån ôû 250C: a. Pb(r ) + CuO(r ) = PbO(r ) + Cu (r ) b. 4HCl(k) + O2(k) = 2Cl2(k) + 2H2O(l) 2. Döïa vaøo caùc baûng nhieät taïo thaønh tieâu chuaån, entropi tieâu chuaån cuûa caùc chaát tính toaùn xaùc ñònh khí CO coù theå khöû ñöôïc FeO (r) ôû 250C vaø 1500K ñöôïc khoâng theo phaûn öùng: FeO(r) + CO(k) = Fe(r) + CO2(k) 12/7/2010 604006 - Chương 1 14
Bài tập 3. Viết biểu thức tính ΔG của các phản ứng ở điều kiện khác chuNn a. N H3(k) + HCl(k) = N H4Cl(r) b. 2H2S(k) + 3O2(k) = 2H2O(l) + 2SO2(k) c. C (r) + O2(k) = CO2(k) d. C2H5OH(l) + 3O2(k) → 2CO2(k) +3H2O(k) e. FeO(r) + H2(k) = Fe(r) +H2O(k) f. C6H12O6(r) + 6O2(k) → 6CO2(k) + 6H2O(k) g. FeO(r) + CO(k) = Fe(r) + CO2(k) H 2 (k ) + 1 2 O2 (k ) = H 2O(l ) CaCO3(r) = CaO(r) + CO2(k) 12/7/2010 604006 - Chương 1 15
Bài tập 5 .Coù theå duøng Mg hay Ca kim loaïi ñeå ñieàu cheá kim loaïi Y töø YCI3 theo phaûn öùng sau ñaây ñöôïc khoâng: 2YCl3(r)+ 3Mg(Ca)(r) = 3MgCl2 (CaCl2)(r) + 2Y(r). Haõy tieán haønh tính toaùn ôû ñieàu kieän 250C vaø keát luaän veà khaû naêng xaûy ra cuûa phaûn öùng ôû nhieät ñoä naøy cuõng nhö ôû nhieät ñoä cao. Cho: Chaát Ca(r ) CaCl2(r) Mg(r) MgCl2(r) Y(r) YCl3(r) 0 – 189,50 0 –153,40 0 –232,69 ΔH0298,tt kcal/mol 9,95 27,2 7,77 21,4 10,5 32,7 S0298 Cal/mol.độ 12/7/2010 604006 - Chương 1 16
IV.HẰNG SỐ CÂN BẰNG Hằng số cân bằng, ý nghĩa Các loại hằng số cân bằng khác: T, hằng số bền, hằng số điện ly Sự phụ thuộc của K vào T 12/7/2010 604006 - Chương 1 17
V. CHIỀU HƯỚNG VÀ HIỆU QUẢ CỦA PHẢN ỨNG Xét chiều của các quá trình ở đk chuẩn và không chuẩn Ở đk chuẩn phản ứng không xảy ra Thay đổi các thông số nào để phản ứng xảy ra Quan hệ giữa ΔG và hằng số cân bằng, suất điện động. Hiệu quả của quá trình – quan hệ giữa ΔG và hiệu quả của quá trình . 12/7/2010 604006 - Chương 1 18
Tính hằng số cân bằng của phản ứng : ⎯⎯ → AgCl (r ) + 2 NH 3 (dd ) ←⎯ [ Ag ( NH 3 ) 2 ]+ (dd ) + Cl − (dd ) ⎯ Biết: AgCl (r ) ⎯⎯ Ag + (dd ) + Cl − (dd ) → ←⎯ ⎯ ⎯⎯ → Ag + (dd ) + 2 NH 3 (dd ) ←⎯ [ Ag ( NH 3 ) 2 ]+ (dd ) ⎯ Biết Tích số tan của AgCl là TAgCl = 10-10; hằng số bền của phức [Ag(N H3)2] = 107,3. 12/7/2010 604006 - Chương 1 19
VI. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG Định nghĩa tốc độ phản ứng Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào các yếu tố nào? Nồng độ - nhiệt độ - xúc tác Mối quan hệ giữa nhiệt động và động học - Phản ứng tỏa nhiệt - Phản ứng thu nhiệt 12/7/2010 604006 - Chương 1 20