Bài giảng Hóa học đại cương - Chương 7: Cân bằng hóa học
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (613.57 KB, 7 trang )
<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
Company
LOGO
PowerPoint Template
www.themegallery.com
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
CHƯƠNG 7: CÂN BẰNG HÓA HỌC
7.1 Khái niệm
7.2 Cân bằng hóa học
7.4 Cân bằng pha
7.3 Sự chuyển dịch cân bằng
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.1. Khái niệm
7.1.1
7.1.2
Phản ứng thuận nghịch
Độ chuyển hóa
Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.1.1 Phản ứng thuận nghịch
Xảy ra
theo hai
chiều
ngược
nhau
Chỉ xảy
ra một
chiều
<b>Ph</b>ả<b>n </b>ứ<b>ng </b>
<b>hóa h</b>ọ<b>c </b>
Phản ứng hóa học có thể chia làm 2 loại
Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
Phản ứng một chiều
Phản ứng 1 chiều là phản ứng hóa học
xảy ra cho đến khi chỉ cịn lại một
lượng khơng đáng kể chất phản ứng
(phản ứng hồn tồn). Khi viết phương
trình phản ứng này người ta sử dụng
dấu “=”.
Ví dụ:
H2O2 = H2O + 1/2O2
KClO3 = KCl + 3/2O2
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
Phản ứng một chiều
</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
Phản ứng xảy ra 2 chiều
Phản ứng thuận nghịch là phản ứng mà ở
trong cùng một điều kiện phản ứng có
thể xảy ra theo hai chiều ngược nhau. Do
đó hỗn hợp cuối phản ứng cịn chứa một
lượng đáng kể chất phản ứng. Khi viết
phương trình phản ứng ta phải dùng 2
mũi tên ngược chiều
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
Phản ứng xảy ra 2 chiều
Click xem violip 1
Click xem violip 2
Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.1.2 Độ chuyển hóa
Vì phản ứng thuận nghịch là phản để
đánh giá mức độ hoàn toàn của phản ứng
người ta sử dụng đại lượng độ chuyển
hóa α
Vì phản ứng khơng hồn tồn nên α≤1 và
có thể biểu diễn dưới dạng phần trăm hay
số thập phân.
α = Số mol phản ứng
Số mol ban đầu
Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.2 Cân bằng hóa học
Biểu diễn
hằng số
cân bằng
<b>7.2.2 </b>
Hằng số
cân bằng
<b>7.2.1 </b>
Back
7.2.1 Hằng số cân bằng
Giả sử có phản ứng thuận nghịch
Ở trạng thái cân bằng: vt = vn
Theo định luật tác dụng khối lượng thì:
V<sub>t</sub>= k<sub>t</sub>.C<sub>A</sub>m.C
Bn và Vn= kn.CCp.CDq
Ở trạng thái cân bằng thì:
k<sub>t</sub>.C<sub>A</sub>m.C
Bn = knCCp.CDq
<b> mA + nB pC + qD</b>
Enter Back
7.2.1 Hằng số cân bằng
Tức là:
Với CA, CB, CC, CD là nồng độ của chất A, B,
C, D lúc cân bằng.
kt
kn
=
CAm.CBn
CCp.CDq
k<sub>t </sub>
kn
=
Kcb
</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.2.1 Hằng số cân bằng
Kcb là hằng số cân bằng của phản ứng hóa
học
Hằng số cb có giá trị nhất định ứng với to.
Hằng số cb phụ thuộc vào chất tham gia
phản ứng và nhiệt độ phản ứng.
Hằng số cb cho biết phản ứng diễn ra với
mức độ nào.
Hằng số cb càng lớn thì hiệu suất càng lớn
và ngược lại. Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.2.2 Biểu diễn hằng số cân bằng
Biểu diễn hằng số cân bằng:
Theo nồng độ:
Theo áp suất:
Kp được gọi là hằng số cân bằng tính theo
áp suất hơi của các cấu tử.
Kc =
CAm.CBn
CCp.CDq
Kp =
PAm.PBn
PCp.PDq
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.2.2 Biểu diễn hằng số cân bằng
Ở trạng thái cân bằng tính theo áp suất
riêng của các sản phẩm chia cho tích số
áp suất riêng của các các chất(với số mũ
thích hợp) là một hằng số. Giá trị của
hằng số cân bằng chỉ phụ thuộc vào bản
chất phản ứng và nhiệt độ.
Với khí lý tưởng ta dễ dàng thấy giữa hai
hscb trên có quan hệ với nhau bằng biểu
thức:
K<sub>p</sub>=K<sub>c</sub>(RT)∆n
Click xem violip Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3 Sự dịch chuyển cân bằng
7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng
7.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ
7.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ
7.3.4 Ảnh hưởng của áp suất
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng
Khi một hệ phản ứng đang ở trạng thái
cân bằng thì áp suất riêng phần(nồng độ)
của các chất không đổi.
Sự thay đổi trạng thái cân bằng khi điều
kiện bên ngoài thay đổi gọi là sự dịch
chuyển cân bằng.
Dịch chuyển cân bằng có ý nghĩa lớn về
điều khiển hóa học.
Mọi sự dịch chuyển cân bằng đều tuân
theo nguyên lý Le Chartalier.
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng
</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng
Enter Back
7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng
Enter Back
7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng
</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng
<b>Click xem violip 1 </b>
<b>Click xem violip 2 </b>
<b>Click xem violip 3 </b>
<b>Click xem violip 4 </b>
<b>Click xem violip 5 </b>
Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Từ phương trình:
lnK<sub>p </sub>=-∆H0 ∆S0
RT + R
Thu nhiệt
∆<b>H<0 </b> ∆<b>H>0</b>
Tỏa nhiệt Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
Phản ứng tỏa nhiệt ∆H<0
Khi T tăng thì Kp giảm, phản ứng dịch
chuyển theo chiều nghịch là chiều thu
nhiệt.
Khi T giảm thì Kp tăng, phản ứng dịch
chuyển theo chiều thuận là chiều tỏa
nhiệt
lnKp
=-∆H0 <sub>∆</sub><sub>S</sub>0
RT + R
Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
Phản ứng thu nhiệt ∆H>0
Khi T tăng thì Kp tăng, phản ứng dịch
chuyển theo chiều thuận là chiều thu
nhiệt.
Khi T giảm thì Kp giảm, phản ứng dịch
chuyển theo chiều nghịch là chiều tỏa nhiệt.
lnKp
=-∆H0 <sub>∆</sub><sub>S</sub>0
RT + R
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Có thể tính được hscb tại một nhiệt độ
bất kỳ khi biết hscb và hiệu ứng nhiệt ở
một nhiệt độ khác.
Giả sử ở T1 có K1, ở T2 có K2. Trong một
khoảng nhiệt độ khơng lớn lắm từ T<sub>1</sub> đến
T<sub>2</sub> thì ∆H0 và ∆S0 không thay đổi theo
nhiệt độ.
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ
lnK1
=-∆H0 <sub>∆</sub><sub>S</sub>0
RT1 R
+ lnK2
=-∆H0 <sub>∆</sub><sub>S</sub>0
RT1 R
+
K<sub>2 </sub>
=-∆H0
-R
K<sub>1 </sub>
Hay: ln 1
T2
1
T1
</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Ví dụ: Xét phản ứng:
2NO(k)+O<sub>2</sub>(k) 2NO<sub>2</sub>(k). Biết ở 250C
có hiệu ứng nhiệt(∆H) là -13,6 kcal/mol
và k<sub>p</sub>= 1,3.106. Hãy xác định Kp ở nhiệt
độ 3250<sub>C. </sub>
Áp dụng CT:
Suy ra:K<sub>598</sub>=12,94
K2 <sub>=-</sub>∆H0
-R
K<sub>1 </sub>
ln 1
T2
1
T1
-K<sub>598 </sub>
=--13600
1,987
K<sub>298 </sub>
ln 1
598
1
298
Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ
Phản ứng: mA + nB pC + qD
Ta có phương trình:
∆G= ∆G0 + RTlnK = ∆G0 + RTln
Trong đó: ∆G0 <sub>=-RTlnK</sub>
cb
Khi pư đạt trạng thái cân bằng thì ∆G =0
Khi tăng nồng độ chất A và B thì biểu thức
sau dấu ln sẽ giảm làm ∆G giảm và trở nên
âm do đó phản ứng tự xảy ra(chiều thuận)
cho đến khi ∆G=0(cân bằng).
CAm.CBn
CCp.CDq
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ
Khi tăng nồng độ C và D thì ∆G tăng và
trở nên dương và phản ứng xảy ra theo
chiều nghịch.
Kết luận:
- Khi tăng nồng độ tác chất tham gia phản
ứng thì cân bằng chuyển dịch theo chiều
thuận và ngược lại.
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ
Enter Back
7.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ
Enter Back
7.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ
Ví dụ1: Xét phản ứng ở 8500<sub>C và có K</sub>
c=1
CO2(k) + H2(k) CO(k) + H2O(k)
- Nồng độ CO2(k)=0,04 mol/l ; H2= 0,64 mol/l
- Nồng độ CO(k)=0,16 mol/l ; H2O= 0,16 mol/l
- Hỏi khi tăng nồng độ CO2(k) hoặc nước
lên 10 lần thì cân bằng chuyển dịch theo
chiều nào. Giải:
- Khi tăng nồng độ CO2:
∆G=∆G0<sub>+RTln =-RTlnK</sub>
c+RTln
C 1<sub>.C</sub> 1
CCO1.CH2O1
CCO21.CH21
CCO1.CH2O1
</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ
∆G= -RTlnKc + RTln
∆G=-1,987.1123.ln1+1,987.1123ln
=-5140(cal)
∆G<0: vậy khi tăng CO2 cân bằng chuyển
dịch theo chiều thuận giảm CO2.
CCO21.CH21
CCO1.CH2O1
0,04.0,64
0,16.0,16
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ
Khi tăng nồng độ nước:
∆G=-1,987.1123.ln1+1,987.1123ln
=5140(cal)
∆G>0: vậy khi tăng nồng độ nước, cân
bằng chuyển dịch theo chiều nghịch giảm
nồng độ nước.
0,04. 0,64
0,16.1,6
<b>Click xem violip 1 </b>
<b>Click xem violip 2 </b>
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ
Ví dụ 2: Tại T xác định có 0.80 mole N2
và 0.90 mole H2 để trong bình 1l. Khi
cân bằng 0.20 mole NH<sub>3</sub> xuất hiện.Tính
Kc. Giải:
[
]
[ ][ ]
(
(
)(
)
)
N + 3 H 2 NH
Initial 0.80 0.90 0
Change - 0.10 - 0.30 + 0.20
Equilibrium 0.70 0.60 0.20
K NH
N H
2(g) 2(g) 3(g)
c
3
2 2
↔
= = =
<i>M</i> <i>M</i>
<i>M</i> <i>M</i> <i>M</i>
<i>M</i> <i>M</i> <i>M</i>
2
3
2
3
0 20
0 70 0 60 0 26
.
. . . Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.4 Ảnh hưởng của áp suất
Khi thay đổi áp suất của hệ thì Kp của
hệ sẽ thay đổi làm thay đổi ∆G của hệ,
do đó cân bằng sẽ chuyển dịch.
Giả sử có phản ứng:
aA + bB = cC + dD
K<sub>p </sub>=
P<sub>A</sub>a<sub>.P</sub>
Bb
PCc.PDd
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.4 Ảnh hưởng của áp suất
Gọi P là áp suất tổng của hệ
Ta có Pi= Ni.P Với:
- Ni: nồng độ phần mol của khí i.
- Pi: áp suất riêng phần của khí i.
Do đó:
=
Kp =
(NC.P)c(ND.P)d
(NA.P)a(NB.P)b
(NCc.NDd)
(NAa.NBb)b
x P(c+d)-(a-b)
Enter Back
Thang 8-2009
Gv: Quach An Binh
7.3.4 Ảnh hưởng của áp suất
Kp = KN.P∆n
Với:
- K<sub>N</sub>: hscb tính theo nồng độ phần mol
- NA, NB, NC, ND: nồng độ phần mol của
chất A, B, C, D ở trạng thái cân bằng.
K<sub>N </sub>=
NAa.NBb
NCc.NDd
</div>
<!--links-->
