Bài giảng hóa kỹ thuật môi trường chương 2 ths lê nguyễn kim cương

Chương 2: CÂN BẰNG HÓA HỌC
Mục tiêu:

TÊN MÔN HỌC:
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Hi u th# nào là cân b∃ng hóa h(c.
CHƯƠNG 2:
CÂN BẰNG HÓA HỌC

Các y#u t∗ +nh h,−ng /#n cân b∃ng
hóa h(c.

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

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

3

V0n d1ng / áp d1ng trong k3 thu0t
môi tr,6ng
1
2

2.1 Vai trò của cân bằng hóa học
v Định lượng quan hệ giữa các thành phần các
hợp chất hóa học trong tự nhiên và trong nước ô
nhiễm: sự phân hủy, vận chuyển các hợp chất
hữu cơ, vô cơ trong môi trường.
v Đánh giá được các phương pháp xử lý nước
và nước thải.
v Tính toán cân bằng và dự đoán những biến đổi
hoá học có thể xảy ra.
v Ảnh hưởng cân bằng trong việc lựa chọn PP
xử lý phù hợp.
4

1


2.2 TR NG THÁI CÂN B NG
2.2.1 Ph+n 7ng m8t chi9u và ph+n
7ng thu0n ngh:ch

a. Phản ứng một chiều
Các ch=t ph+n 7ng có th chuy n
hóa hoàn toàn thành s+n ph>m c?a
ph+n 7ng và /i9u ng,≅c lra.

2.2.2 Tr
5

b. Phản ứng thuận nghịch
Α cùng /i9u kiΧn, x+y ra 2 ph+n 7ng
ng,≅c chi9u nhau.
VD: Trung hòa Acid y#u hay baz y#u.

7

7

6

2.2.2. Trạng thái cân bằng
v T=t c+ các ph+n 7ng thu0n ngh:ch /9u
di∆n ra không /#n cùng mà chΕ di∆n ra
cho /#n khi /b ng hoá h c.
v Tr ng thái cân b ng hoá h c: khi t∗c /8
ph+n 7ng thu0n = t∗c /8 ph+n 7ng
ngh:ch và tΓ lΧ kh∗i l,≅ng giΗa các ch=t
ph+n 7ng so vΙi s+n ph>m ph+n 7ng là
không thay /ϑi trong nhΗng /i9u kiΧn
nh=t /:nh.
8

2


2.3.1. Định nghĩa

2.3 HẰNG SỐ CÂN BẰNG

2.3.1.

nh ngh a

2.3.2. Các lo i h ng s cân b ng
ng áp – h ng s
2.3.3. Quan h th
cân
b Cân
ng b ng hoá h c trong các h d
2.3.4.
th
2.3.5. Các y u t
b ng hoá h c

nh h

ng

n cân

Ta có ph n ng:
aA + bB cC + dD
Kc : h∃ng s∗ cân b∃ng
c
d
[
C ] [D ]
KC =
[A]a [B]b

9

10

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

2.3.2. Các loại hằng số cân bằng

aA + bB Κ cC + dD

aA + bB = cC + dD
- Hằng số cân bằng nồng độ mol/L

Kc =  [C] [D]

- Hằng số cân bằng nồng độ phần mol

Kx =  x



c

d




a
b 
 [ A] [B] cb



d
.xD 

b 
 x A .xB cb



c

a

c

C

Quan hệ giữa các hằng số cân bằng.
∆n

 P 


 ∑P cb

Kp = Kc(RT)∆n = Kx × P∆n = Kn 

[C ]c [D ]d
[A ]a [B ]b

C

d
.nD 

a
b 
 nA .nB cb

Kn =  n

- Hằng số cân bằng số mol

KC =

11

v Ph,.ng trình /Λng nhiΧt Van’t – Hoff.
∆GoT = -RTlnKcb khi cân b∃ng ∆G = 0
v Trong ó: R: h∃ng s∗ khí lý t,−ng.
R = 8,314 J/Kmol = 1,99 Cal/Kmol.
12

3

2.3.4. Cân bằng hoá học trong các hệ dị thể
v Ph+n 7ng x+y ra trong hΧ d: th mà
các ch=t trong pha rΜn hoΝc pha lΟng
không tth7c /:nh nghΠa h∃ng s∗ cân b∃ng sΘ
không có mΝt ch=t rΜn và lΟng.
v Ví d : ph+n 7ng
Fe2O3(r) + 3CO(k) = 2Fe(r) + 3CO2(k)

v Áp suất phân ly
FeO(r) + CO(k)

Fe(r) + CO2(k)

P 
K P =  CO 2 
 PCO 

13
13

2.3.5. Các y u t

nh h

14

ng

n cân b ng HH

a. Ρnh h,−ng c?a nhiΧt /8 /#n h∃ng
s∗ cân b∃ng
b. Ρnh h,−ng c?a áp su=t tϑng c8ng
c. Ρnh h,−ng c?a các ch=t không
tham gia ph+n 7ng (ch=t tr.)
d. Ρnh h,−ng c?a thành phΤn hΥn h≅p
/Τu
15

a. nh h

ng c a nhi t
s cân b ng

n h ng

Phương trình đẳng áp Van’t –
Hoff.
∆G0 = -RTlnKp.
∂  ∆G 
∆H0
 =− 2

∂T  T  p
T

⇒

d(ln K p )
dT

=

∆H
RT 2

Đối với dung dịch lý tưởng:
d(ln K x )
∆H
=
dT
RT 2

⇒

ln

K p ,T 2
K p ,T 1

=−

∆H  1
1

−
R  T2 T1


 .


16

4


b. nh h

ng c a áp su t t ng c ng

i v i h r n – l ng: +nh h,−ng c?a
v
áp su=t không /áng k , n#u bi#n thiên
áp su=t không quá lΙn thì có th bΟ
qua.
v
i v i h khí: khi tςng áp su=t, cân
b∃ng sΘ chuy n d:ch theo chi9u làm
gi+m s∗ mol khí c?a hΧ. Ωi9u này phù
h≅p vΙi nguyên lý chuy n d:ch cân
b∃ng Le – Chartelier.

ng c a thành ph n h n h p

u

v HiΧu su=t c?a ph+n 7ng sΘ cΞc /

khi thành phΤn hΥn h≅p /Τu tΓ lΧ vΙi
hΧ s∗ c?a ph,.ng trình ph+n 7ng.
v Ω8 chuy n hoá c?a 1 ch=t sΘ tςng
khi tςng thành phΤn c?a các ch=t
khác trong hΥn h≅p /Τu.
v Ω8 chuy n hoá c?a m8t ch=t /Τu là
phΤn ph+n 7ng c?a ch=t /ó.

19

ng c a các ch t không tham gia
ph n ng (ch t tr )

v Thêm khí tr. sao cho áp su=t hΧ
không /ϑi thì th tích hΧ nhìn chung
không tςng và cân b∃ng chuy n d:ch
theo chi9u tςng s∗ mol c?a hΧ.

18

17

d. nh h

c. nh h

Tài li u tham kh o
v Giáo trình hóa lý.
v Bài t0p truy9n kh∗i.

20

5