hoa dai cuong ĐH KTCN TN

Chương 4 CÂN BẰNG HOÁ HỌC
-
Phản ứng thuận nghịch và bất thuận nghịch
-
Các loại hằng số cân bằng
-
Mối liên hệ giữa các hằng số cân bằng
-
Các yếu tố ảnh hưởng đến hằng số cân bằng
-
Ứng dụng của hiện tượng chuyển dịch cân
bằng

Chương 4 CÂN BẰNG HOÁ HỌC
1.Một số khái niệm
1.1. Phản ứng thuận nghịch và bất thuận nghịch
a. Phản ứng thuận nghịch
H
2
+ I
2
2HI N
2
+ 3H
2
2NH
3
Định nghĩa pư thuận nghịch?
-Là PU có thể xảy ra theo hai chiều ngược nhau
Ta có: Xét PƯ giữa H

2
và I
2

H
2
+ I
2
2HI
t = 0 1mol 1mol 0
CB 0,2mol 0,2mol 1,6mol
H
2
+ I
2
2HI
t= 0 0 0 2mol
CB 0,2mol 0,2mol 1,6mol

Vậy đặc điểm của pu là gì?
- Đặc điểm
+ Ở cùng điều kiện phản ứng (nhiệt độ, p) thì phản
ứng có thể xảy ra theo hai chiều: thuận và nghịch
+ Dù xuất phát từ các chất đầu hay các sản phẩm ,
cuối cùng người ta cũng thu được một kết quả: tỉ
lệ số mol giữa các chất là cố định.
+ Nếu điều kiện phản ứng không thay đổi thì dù
kéo dài phản ứng đến bao lâu trạng thái cuối
cùng của hệ vẫn giữ nguyên. Người ta nói hệ
phản ứng đã đạt đến trạng thái cân bằng hoá học

b. Phản ứng bất thuận nghịch
KClO
3
→ KCl + 3/2O
2
H
2
O
2
→ H
2
O + 1/2O
2
- Là PƯ chỉ xảy ra theo 1 chiều nhất định ở đk xác
định, lượng sản phẩm vượt xa nhiều với chất
tham gia
- Đặc điểm của pư BTN là?
- Đặc điểm
+ Chỉ xảy ra theo một chiều nhất định: các chất
đầu phản ứng với nhau để tạo thành sản phẩm.
+ Phản ứng được thực hiện đến cùng nghĩa là
cho đến khi tất cả các chất phản ứng đều
chuyển thành sản phẩm

1.2. Cân bằng hóa học
a. Cân bằng đồng thể
VD: CH
3
COOH + CH

3
OH CH
3
COOCH
3
+ H
2
O
-
Thế nào là cân bằng đồng thể?
-
Là cân bằng chỉ gồm 1 pha
b. Cân bằng dị thể
CaCO
3(r)
CaO(r) + CO
2
(k)
-
Vậy CB dị thể là gì?
-
Là cân bằng được hình thành do sự tồn tại của
các pha khác nhau tiếp xúc với nhau và những
pha này có khả năng biến đổi lẫn nhau


c. Tính chất của cân bằng hoá học
- Không thay đổi theo t.gian nếu đ.kiện bên ngoài giữ
nguyên
-

Có tính linh động
-
Có tính chất động
-
CBHH có thể xác lập theo hai chiều
d. Độ chuyển hoá
α
=
Số mol chất đã chuyển hoá
Số mol chất ban đầu

α ≤ 1
α: độ điện ly, độ thuỷ phân, độ phân huỷ
Ví dụ CH
3
COOH CH
3
COO
-
+ H
+
1mol CH
3
COOH thì có 0,05 mol bị phân ly thành ion.
Vậy độ chuyển hoá ứng với độ điện ly là 5%

2. Hằng số cân bằng.Mối quan hệ giữa K
P
, K
C

, K
N
, K
n
2.1. Hằng số cân bằng
a.K
P
-
Là hằng số cân bằng được biểu diễn theo áp suất
(theo đơn vị atm) riêng phần của từng chất lúc cân
bằng.
Xét phản ứng ở T, P = const
aA(k) + bB(k)  cC(k) + dD(k)
b
B
a
A
d
D
c
C
P
PP
PP
K
.
.
=
VD1: Cho phản ứng 2X + 3Y = Z + 2T. Các chất đều ở
thể khí, lúc cân bằng áp suất của X, Y, Z, T lần lượt là

0,1; 0,3; 0,4 và 0,2 atm. Vậy hằng số cân bằng K
P
của
phản ứng là bao nhiêu?

- Tính K
P
theo biến thiên thế đẳng áp
∆G = ∆G
0
+ RTlnK
P
Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì ∆G = 0
∆G
0
= - RTlnK
P
hay
→ K
p
=
RT
G
e
0
∆
−
∆G
0
: biến thiên entanpi tự do ở đ.k chuẩn

R = 8,314J.mol
-1
.K
-1
T: nhiệt độ tuyệt đối

VD2: Tính hằng số cân bằng của phản ứng:
H
2(k)
+ CO
2(k)
 H
2
O
(k)
+ CO
(k)
Ở 298K cho biết
∆H
0
298,S
(kJ.mol
-1
) S
0
298
(J.mol
-1
.K
-1

)
H
2(K)
130,59
CO
2(K)
-393,51 214,64
CO
(K)
-110,52 197,91
H
2
O
K
-241,83 188,72

b. K
C
- K
C
là HSCB của phản ứng khi biểu diễn thành
phần các chất theo nồng độ mol/l của chúng.
aA(k) + bB(k)  cC(k) + dD(k)
- VD3: Cho phản ứng 2A + B  2C. Cho biết tại
trạng thái cân bằng nồng độ các chất như sau:
[A] = 0,2M; [B] = 0,5M; [C] = 0,4M. Vậy hằng
số cân bằng của phản ứng là
A. 8 B. 16 C. 4
D.6
[ ] [ ]

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

c. K
N
K
N
là HSCB của phản ứng khi biểu diễn thành phần các
chất theo nồng độ phần mol của chúng.
VD4: Cho phản ứng 2A + B  2C, cho biết số mol của
A, B, C lúc cân bằng là 0,1; 0,2; 0,3mol. Vậy hằng số
cân bằng K
N
của phản ứng là
A. 27 B. 3 C. 36 D. 9
d. K
n

- là HSCB của phản ứng khi biểu diễn thành phần các
chất theo số mol của chúng.
D
A
c d
C

N
a b
B
N N
K
N N
=

2.2. Mối quan hệ giữa K
P
, K
C
, K
N
, K
n
a. Mối liên hệ giữa K
P
và K
C
Xét PU aA(k) + bB(k)  cC(k) + dD(k)
-
Gọi P
A
, P
B
, P
C
, P
D

lần lượt là áp suất riêng phần của
các khí A, B, C, D (coi các khí là lý tưởng), n
A
, n
B
, n
C
,
n
D
, lần lượt là số mol của A, B, C, D hiện diện trong
thể tích V của hệ phản ứng (bình phản ứng) lúc cân
bằng ở nhiệt độ T (
o
K)
- Các khí được coi là lý tưởng, dựa vào PT trạng thái khí
và biểu thức tính K
P
hãy tìm mối liên hệ giữa K
P
và K
C?
D
A
c d
C
n
a b
B
n n

K
n n
=

( )
.
c d a b
C
K RT
+ − −
=
( )
.
n
C
K RT
∆
=
K
P
∆n =c +d – a – b = Tống số mol khí sản phẩm - tổng số
mol khí chất tham gia.
R: = 0,082 lit.atm.mol
-1
.K
-1
VD5: FeO(r) + CO(k)  Fe(r) + CO
2
(k). Pu này có:
A. ∆n = 1-1 = 0; B. ∆n = 2-2 = 0;

C. ∆n > 0; D. ∆n < 0.
VD6: Cho phản ứng C
gr
+ CO
2(k)
 2CO. Vậy biểu thức
biểu diễn mối liên hệ giữa K
P
và K
C
ở 298K là?
VD7:Cho PU của các chất khí ở 25
0
C 2A + B  2C
cho biết tại trạng thái cân bằng nồng độ các chất như
sau: [A] = 0,2mol/l; [B] = 0,5mol/l, [C] = 0,4mol/l. Tính
hằng số cân bằng K
P
của phản ứng.