hoa_dai_cuong_quyen_chuong_3.ppt

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (985.14 KB, 102 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Trường Đại Học Điện Lực

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Chương 3.

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Trạng thái

Quá trình

II

III

Năng lượng

IV

Hệ, pha

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Hệ + Môi trường xung quanh = Vũ trụ
Phân loại hệ:

Hệ dị thể Hệ động thể

Hệ đoạn nhiệt:Q = 0.

Hệ đẳng nhiệt: T = 0.

Hệ đẳng áp : P = 0.

Hệ đẳng tích :V = 0.

I. Hệ, pha

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5></div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

2. Pha

Là tập hợp những phần đồng thể của hệ

Giống nhau về thành phần hóa học và tính chất hóa

lý.

Được phân cách với các pha khác bởi bề mặt phân

chia pha.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

II. Trạng thái



Trạng thái của hệ

được xác định bằng tập hợp các thông

số biểu diễn các tính chất hóa lý của hệ.Ví dụ: nhiệt độ, áp
suất, thể tích, nồng độ…

Ví dụ : Khí lý tưởng PV = nRT →P = nRT/V

Dung dịch m = V.d



Trạng thái cân bằng

:

là trạng thái tương ứng với hệ cân

bằng khi các thông số trạng thái giống nhau ở mọi điểm của
hệ và không thay đổi theo thời gian

.

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>



Định nghĩa: là các đại lượng vật lý và nhiệt động

biểu diễn trạng thái của hệ



Ph

â

n lo

ạ

i:

• Thơng số khuyếch độ (dung độ) (có tính cộng): là các

thơng số phụ thuộc vào lượng chất: V, m, năng lượng...

• Thông số cường độ (đặc trưng cho hệ): là các thông số

không phụ thuộc vào lượng chất: T, p, d, C, thể tích riêng,
thể tích mol …

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

Chất phải tinh khiết và ở trạng thái liên hợp bền
Nếu là chất rắn phải ở dạng đa hình bền.

Nếu là chất khí thì phải là khí lý tưởng.

Nếu là chất ở trong dung dịch thì C = 1 mol/lít.

Áp suất chuẩn là 101,325 kPa (tương ứng 1 atm)
Nhiệt độ chuẩn có thể là nhiệt độ bất kỳ

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

2. Hàm trạng thái

Một đại lượng được gọi là hàm trạng thái của hệ
nếu biến thiên của đại lượng đó chỉ phụ thuộc vào

trạng thái đầu vào và trạng thái cuối cùng của hệ,
không phụ thuộc vào cách tiến hành

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

III. Quá trình

Quá trình nhiệt động là mọi biến đổi xảy ra trong

hệ có liên quan đến sự biến đổi dù chỉ một tham

số trạng thái.

Khi có sự biến đổi( dù chỉ là một tham số nhiệt

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Q trình xảy ra ở nhiệt độ khơng đổi: là quá trình
đẳng nhiệt ( T = const)

Quá trình xảy ra ở áp suất khơng đổi: là q trình
đẳng áp ( p = const)

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

Quá trình bất thuận nghịch: Tất cả các quá trình tự

diễn ra trong tự nhiên đều là bất thuận nghịch.

Quá trình thuận nghịch

Quá trình tự diễn biến: là quá trình hệ tự động

biến đổi mà không cần sự can thiệp từ bên ngồi

Q trình khơng tự diễn biến: là q trình khơng

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

IV. Năng lượng

Là thước đo vận động vận động của chất

 Động năng: là dạng năng lượng đặc trưng cho

một vật đang chuyển động:

2 mv

E

đ



 Thế năng: là dạng năng lượng mà hệ có do vị trí

của nó trong trường lực

E

t



mgh

 Điện năng: là năng lượng chuyển động của các

tiểu phân tích điện ( electron, ion…)

 Hóa năng: là năng lượng gắn liền với quá trình

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

Động năng

Thế năng

Điện năng

Hóa năng

Ngoại
năng

Nội năng

Năng
lượng

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

Định luật bảo tồn và chuyển hóa năng lượng

Năng lượng vũ trụ là không đổi. Nếu một hệ nào đó
giảm năng lượng thì năng lượng mơi trường quanh
nó phải tăng tương ứng. Khi một dạng năng lượng
nào đó chuyển thành dạng khác thì phải có một quan
hệ định lượng nghiêm ngặt

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

Chuyển

năng lượng
thực hiện
dưới dạng
công.

Cách chuyển 
năng lượng

Chuyển

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

Phương trình nhiệt hóa học

II
III

Nội dung

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

Các đại lượng nhiệt động

 Nội năng U
 Entanpi H

 Nhiệt dung C

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>



Nội năng U

Nội năng: dự trữ năng lượng của chất

U = E toàn phần – (động năng + thế năng).

Đơn vị đo: J/mol, cal/mol

Không thể xác định được U: U = U2 – U1

Xác định U: Q = U + A = U + p V

Trong q trình đẳng tích: V = 0

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>



Entanpi H

Trong quá trình đẳng áp: p = const U = U2 – U1

V = V2 – V1

QP = (U2 – U1) + p(V2 –
V1) = (U

2 + pV2) – (U1 + pV1)
= H2 – H1

Q

P

=



H

H = U + PV - entanpi

- dự trữ E + khả năng sinh công
tiềm ẩn của hệ

- hàm trạng thái - Đơn vị đo: kJ/mol

Trong nhiệt động học và hóa
học phân tử, enthalpy (kí

hiệu thơng dụng là ΔH) là một
hàm trạng thái diễn tả sự biến
thiên thế năng nhiệt động của
hệ, thường được dùng để

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>



Nhiệt dung C

Nhiệt dung: lượng nhiệt cần dùng để nâng nhiệt độ của chất

lên thêm 100

Nhiệt dung riêng - nhiệt dung của 1 mol chất
Đơn vị đo: J/mol.K

dT
dQ

Cp  p CV dQdTV

Qp = H QV = U

Đối với các khí lý tưởng: Cp – CV = R

dT
H
d

Cp  

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

Quá trình mở

Đối với quá trình mở khi hệ chỉ trao đổi năng lượng với bên
ngồi dưới dạng nhiệt và cơng, hiệu Q-A chỉ phụ thuộc vào
trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ, hồn tồn khơng
phụ thuốc vào đường đi

1 2

a
b

c

Gọi U1 là nội năng của hệ ở trạng thái 1 và U2 là nội năng
của hệ ở trạng thái 2 thì độ biến thiên nội năng được tính
như sau: U U2  U1

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

Nguyên lý thứ nhất

Trong một chu trình, nếu ta khơng cấp nhiệt cho hệ ( Q=0) 
thì hệ không thể sản sinh ra công cho môi trường( A=0), có 
nghĩa là khơng thể chế tạo động cơ vĩnh cửu lọai 1

Nếu hệ nhận nhiệt thì Q>0
Nếu hệ sinh cơng thì A>0

Đối với q trình đóng ∆U =0

Đối với quá trình mở ∆U = const, chỉ phụ thuộc vào trạng
thái đầu và trạng thái cuối của hệ

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

Cơng và nhiệt trong một số q trình thuận 
nghịch nhiệt động đối với khí lý tưởng

Quá trình đẳng tích( dV=0)

)

(

T

2

T

1

nC

U

Q

v





v



v



Cơng: khơng có cơng giãn nở δA = pdV =0

Q trình đẳng áp ( p=const)

Công: δA = pdV = pΔV = nR∆T

Nhiệt

Nhiệt Qp H p nCp(T 2 T1)

Quá trình đẳng nhiệt ( T=const)

Cơng
2
1
1
2

ln

ln

P

nRT

V

nRT

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

II. PHƯƠNG TRÌNH NHIỆT HĨA HỌC

1) Nhiệt của các q trình hóa học

2) Định luật Hess và hệ quả

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

1. Nhiệt của các q trình hóa học

a) Hiệu ứng nhiệt

b) Phương trình nhiệt hóa học

c) Nhiệt tiêu chuẩn

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

a. Hiệu ứng nhiệt

Hiệu ứng nhiệt: lượng nhiệt Q mà hệ thu vào/phát ra trong

qúa trình hóa học

Thơng thường pư diễn ra trong điều kiện đẳng áp: Qp = H
Hiệu ứng nhiệt Q = U + pV = U nếu V = 0

Trong các phản ứng chỉ có chất lỏng và chất rắn tham gia
Trong các phản ứng có chất khí:

p V = RT n
n = 0 H = U

n  0 H  U

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

QUAN HỆ GiỮA ∆H VÀ ∆U

H = U + P.V

Phản ứng chỉ có chất rắn, chất lỏng

V  0 nên H  U

Phản ứng có chất khí

P.V = n.R.T (xem khí là khí lý tưởng)

H = U + n.R.T

n =  (số mol khí)sp - (số mol khí)cđ

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

b. Phương trình nhiệt hóa học

Quy ước: Phản ứng thu nhiệt có  H > 0

Phản ứng tỏa nhiệt có  H < 0

→ Trong điều kiện bình thường, phản ứng tỏa nhiệt
( H < 0) là phản ứng có khả năng tự xảy ra

 Phương trình nhhiệt hóa học là phương trình phản ứng

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

Ví dụ:

Zn(r) + 2HCl(dd) = ZnCl2(dd) + H2(k), = -152.6kJ/mol
½ H2(k) + ½ Cl2(k) = HCl(k) = -92,8kJ/mol

C(gr) + H2O(k) = CO(k) + H2(k), = + 131,3 kJ/mol

Chú ý: hiệu ứng nhiệt tỷ lệ với lượng chất phản ứng

và sản phẩm

H2(k) + Cl2(k) = 2HCl(k) = - 185,6kJ/mol

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

c. Nhiệt tiêu chuẩn

Lượng chất: 1 mol

Áp suất: 1 atm Ký hiệu
(Nhiệt độ: 250C = 298K)

0
298

</div>
(33)<div class='page_container' data-page=33>

d. Hiệu ứng nhiệt của các quá trình

Nhiệt tạo thành
Nhiệt đốt cháy

Nhiệt của các q trình chuyển pha
Nhiệt hịa tan

</div>
(34)<div class='page_container' data-page=34>

Nhiệt tạo thành

(hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo
thành 1 mol chất từ các đơn chất tương ứng bền)

Ký hiệu nhiệt tạo thành tiêu chuẩn: 
 của mọi đơn chất bền = 0

Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn là giá trị tra bảng
Nhận xét:

Htt của đa số các chất là âm. Htt càng âm, hợp chất

càng bền.

Trong cùng một dãy đồng đẳng, M nhiệt tạo thành .
HCVC: Htt của các hợp chất cùng loại của nhóm

</div>
(35)<div class='page_container' data-page=35>

Nhiệt đốt cháy

Nhiệt đốt cháy là hiệu ứng nhiệt của phản ứng:
1mol HCHC + O2(k) → CO2(k) + H2O(l) + …



Ký hiệu

nhiệt đốt cháy tiêu chuẩn

Nhiệt đốt cháy của các chất là đại lượng tra bảng
Nhận xét:

Tất cả các chất đều có nhiệt đố cháy âm.

Nhiệt đốt cháy của một chất thường lớn hơn nhiệt

</div>
(36)<div class='page_container' data-page=36>

Nhiệt của các quá trình chuyển pha

Quá trình thăng hoa: I2(r) = I2(k) 62,44 kJ
Quá trình bay hơi: H2O(ℓ) = H2O(k) 44,01 kJ
Q trình nóng chảy: AlBr3(r) = AlBr3(ℓ) 11,33 kJ
Q trình chuyển từ vơ định hình sang trạng thái tinh thể:

B2O3(vđh) = B2O3(tt) 18,39 kJ

Quá trình chuyển biến đa hình từ dạng grafit sang kim

cương:

</div>
(37)<div class='page_container' data-page=37>

Nhiệt hòa tan

Nhiệt hòa tan là hiệu ứng nhiệt của q trình hịa tan

1 mol chất tan vào trong dung mơi.

Q trình hịa tan đa số là thu nhiệt. 
Nhiệt hòa tan tương đối nhỏ ( 40kJ).

Nhiệt hòa tan phụ thuộc nhiều vào lượng và bản chất dung môi.

H2SO4(ℓ) + H2O(ℓ) = H2SO4.H2O(dd) -28,05 kJ/mol

H2SO4(ℓ) + 100H2O(ℓ) = H2SO4.100H2O(dd) -73,32 kJ/mol

H2SO4(ℓ) + 104H2O(ℓ) = H2SO4.104H2O(dd) -86,23 kJ/mol

H2SO4(ℓ) + H2O(ℓ) = H2SO4.H2O(dd) -95,18 kJ/mol


H0298

</div>
(38)<div class='page_container' data-page=38>

Nhiệt phân ly

• Nhiệt phân ly: là hiệu ứng nhiệt của quá trình

phân ly 1 mol chất thành các nguyên tử ở trạng 
thái khí

• Nhiệt phân ly của các chất thường dương và có giá

</div>
(39)<div class='page_container' data-page=39>

2. Định luật Hess và các hệ quả

a.

Định luật Hess:

Hiệu ứng nhiệt của phản ứng

hóa học chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái

của các chất đầu và sản phẩm cuối chứ không

phụ thuộc vào đường đi của quá trình, nghĩa là

khơng phụ thuộc vào số lượng và đặc điểm của

các chất giai đoạn trung gian.

</div>
(40)<div class='page_container' data-page=40>

A

B

,



H

1

= H

B

-H

A



H

1

= H

B

–H

c

+H

c

-H

A

C



H

1

=



H

3

+



H

2

Trong cùng một điều kiện , hiệu ứng nhiệt của một

phản ứng bằng tổng hiệu ứng nhiệt của các phản ứng
trung gian.

H1

H2

</div>
(41)<div class='page_container' data-page=41>

Ví dụ

2Al(r)+ 3/2O2(k) = Al2O3 (1) = -1676.0kJ/mol

S(r) + 3/2 O2(k) = SO3(k) (2) = -396,1kJ/mol

2Al(r) + 3S(r) + 6O2(k)= Al2(SO4)3 (r),(3) = -3442 kJ/mol

Al2O3 (r) + 3SO3(k) = Al2(SO4)3 (r), (4) = ?

(4) = (3) – [(1) + 3x(2)] →

1
H

2

H

3
H

4
H


)

3 (

1 2

H

</div>
(42)<div class='page_container' data-page=42>

b. Hệ quả

 Hệ quả 1

 Hệ quả 2

 Hệ quả 3 (định luật Laviosier La Plase)

A → B ∆Ht

B → A ∆Hn

Ht = - Hn

Htt + Hpl = 0 → Ht = - Hpl















H

pu

H

sptt

H

cdtt



 







</div>
(43)<div class='page_container' data-page=43>

3. Áp dụng định luật Hess

a. Tính hiệu ứng nhiệt của các q trình

 Áp dụng định luật Hess
 Áp dụng các hệ quả

b. Tính năng lượng liên kết

</div>
(44)<div class='page_container' data-page=44>

Ví dụ 1

: Áp dụng định luật Hess

C(gr) + O2(k) = CO2(k) (1), = -393.5kJ/mol
CO(k) + ½O2(k) = CO2(k) (2), = -283.0kJ/mol

C(gr) + ½ O2(k) = CO(k) (1) – (2)

= -393.5 + 283.0 = -110.5 kJ/mol

0
298

H



0
298

H



0
298

H

</div>
(45)<div class='page_container' data-page=45>

  


Hpu Hsptt Httcd















H

pu

H

sptt

H

cdtt

-∆H0

tt (AB) - ∆H0tt(CD) ∆H0tt (AC) + ∆H0tt(BD)

∑∆H0

tt (sp)-∑∆H0tt (cđ)

</div>
(46)<div class='page_container' data-page=46>

Ví dụ 2

: TÍNH ∆H THEO NHIỆT TẠO THÀNH

Phản ứng: CO(k ) + ½ O2(k)= CO2(k)

(kJ/mol): -110,52 -393,5

-107,61 -389,80

= -393.5 – (-110,52) = -283,01 kJ
= -389,80 – (-107,61) = -282,19 kJ

</div>
(47)<div class='page_container' data-page=47>

TÍNH ∆H THEO NHIỆT ĐỐT CHÁY

VD 4:

C(gr) + ½ O2(k) = CO(k) H0298 = ?

C(gr) + O2 (k) = CO2(k) , (H0298)đc = - 393.5kJ/mol

CO2(k) =CO(k) + ½O2 (k) , - (H0298)đc = +283.0kJ/mol
C(gr) + ½ O2(k) = CO(k)

H0298 = (H0298)đcC - (H0298)đc CO= - 110,5kJ



H°

pư

=[

a



H°

đc

(A)+

b



H°

đc

(B) - [

c



H°

đc

(C)+

d



H°

đc

(D)]













</div>
(48)<div class='page_container' data-page=48>

TÍNH ∆H THEO NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT



H

pư

=



(E

lk

)

cđ

-



(E

lk

)

sp



H

pư

=



(E

lk

)

đứt

-



(E

lk

)

tt

H-H(k) + Cl-Cl(k) → 2H-Cl(k)

2H(k)

ElkH2

+ 2Cl(k)

ElkCl2

-2ElkHCl

H0298 = [Elk(H2 )+Elk(Cl2)] – [2Elk (HCl)]

Các chất trong phản ứng ở trạng thái khí

</div>
(49)<div class='page_container' data-page=49>

Bài 2

CHIỀU CỦA CÁC Q TRÌNH HĨA HỌC

I.

ENTROPI

</div>
(50)<div class='page_container' data-page=50>

I. ENTROPI

1.

Entropi – Thước đo độ hỗn độn của

một chất hay một hệ

2.

Sự biến thiên entropi trong quá trình

</div>
(51)<div class='page_container' data-page=51>

1. ENTROPI

Tiên đề 1: Entropy là một hàm trạng thái của hệ và sự
biến thiên entropy chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và
trạng thái cuối mà không phụ thuộc vào dạng đường đi

Tiên đề 2: Trong tự nhiên, biến thiên entropy bất kỳ
của hệ luôn lớn hơn hoặc bằng nhiệt lượng trao đổi
ΔQ chia cho nhiệt độ tuyệt đối.

T

Q

S





Dấu = ứng với quá trình thuận ngịch

</div>
(52)<div class='page_container' data-page=52>

Đơn vị đo: J/mol.K
Entropi tiêu chuẩn:

Lượng chất: 1 mol

Nhiệt độ: 298oK Ký hiệu 
Áp suất: 1atm

Nhận xét:

Đối với cùng một chất: S(hơi) > S(lỏng) > S (rắn)

Đối với cùng một chất: T tăng làm tăng S, P tăng làm giảm

S

S của chất vô định hình > S của chất ở dạng tinh thể

Ở cùng trạng thái vật lý, phân tử, hệ càng phức tạp thì S

càng lớn

298
0

</div>
(53)<div class='page_container' data-page=53>

a. Entropy là một thuộc tính khuếch độ của hệ, tức
nó có cộng tính, giá trị của nó phụ thuộc lương chất

b. Entropy là một hàm trạng thái, biến thiên entropy
của hệ trong quá trình bất kỳ chỉ phụ thuộc vào trạng
thái đầu và cuối của hệ, không phụ thuộc đường đi.

Quá trình thuận nghịch











2
1
1

(

)

tn

T

Q

S













2
1
1

(

)

ktn

T

Q

S



</div>
(54)<div class='page_container' data-page=54>

c. Entropy đặc trưng mức độ hỗn loạn của các tiểu phân
trong hệ

W

k

S



ln

K: hằng số Boltzmann

</div>
(55)<div class='page_container' data-page=55>

2. Sự biến thiên entropi trong q

trình hóa học

a. Entropy của hệ cơ lập

Với hệ cơ lập, vì khơng có trao đổi vật chất, năng lượng
với môi trường nên δQ =0. Do đó ΔS >=0

Hệ cơ

lập Hướng diễn 
biến

ΔS>0

( quá trình bất

thuận nghịch)

S tăng

Đạt giới
hạn

ΔS = 0( quá
trình thuận
nghịch)

</div>
(56)<div class='page_container' data-page=56>

Quá trình đẳng áp: 
1
2

ln

T

C

S

p



p



Q trình đẳng tích:

1
2

ln

T

C

S

v



v



Q trình đẳng nhiệt:

2
1
1
2

ln

ln

P

nR

V

nR

T

Q

S



T



</div>
(57)<div class='page_container' data-page=57>

b. Sự biến thiên entropi trong q

trình hóa học

Cho phản ứng tổng quát:

aA + bB + … = cC + dD + …









</div>
(58)<div class='page_container' data-page=58>

Ví dụ

C(gr) + CO2(k) = 2CO(k) Tính:

5.74 213.68 197.54 (J/mol.K)
33.44 291.76 248.71 (J/mol.K)

K

J

CO

S

C

S

CO

S

/

66 .

175 ]

68 .

213

74 .

5 [

54 .

197

2 )]

(

)

(

[

)

(

2

2980 2980 2980 2

</div>
(59)<div class='page_container' data-page=59>

II. BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO

GIBBS ( thế đẳng áp đẳng nhiệt)

1.

Biến thiên năng lượng tự do Gibbs và chiều

diễn ra của một q trình hóa học

2.

Tác động của nhiệt độ lên chiều hướng diễn

ra của các q trình hóa học

</div>
(60)<div class='page_container' data-page=60>

Thế đẳng nhiệt đẳng áp hay còn gọi là năng lượng
tự do Gibbs là một hàm trạng thái của hệ

G = H- TS Đơn vị tính là J hoặc calo

G < 0: qt tự xảy ra; pư xảy ra theo chiều thuận

G > 0: qt không tự xảy ra; pư xảy ra theo chiều nghịch
G = 0: quá trình đạt trạng thái cân bằng

</div>
(61)<div class='page_container' data-page=61>

2. Tác động của các yếu tố lên chiều hướng

diễn ra của các q trình hóa học

H S G Khả năng phản ứng

- + - Tự xảy ra ở mọi T

+ - + Không tự xảy ra ở mọi T
- - +/- Tự xảy ra ở T thấp

+ + +/- Tự xảy ra ở T cao

Khi T, p = const phản ứng sẽ tự xảy ra khi:

0 









</div>
(62)<div class='page_container' data-page=62>

3. Biến thiên năng lượng tự do chuẩn của

chất và của q trình hóa học

a. Biến thiên năng lượng tự do chuẩn của chất

b. Biến thiên năng lượng tự do chuẩn của các q 
trình hóa học

</div>
(63)<div class='page_container' data-page=63>

a. Biến thiên năng lượng tự do chuẩn của chất

Lượng chất: 1 mol

Áp suất: 1 atm Ký hiệu

Các chất ở dạng định hình bền

Đơn vị đo: kJ/mol

0
298

G

</div>
(64)<div class='page_container' data-page=64>

b.



G

0

của các q trình hóa học

Theo định luật Hess:

Theo phương trình: G0 = H0 - TS0

Theo hằng số cân bằng: G0 = -RTlnK















G

T0

G

T0,tt(sp)

G

0T,tt(cd)

)

1 (

1
2
0
1
2
1
2

T

H

T

G

T

G

T T













</div>
(65)<div class='page_container' data-page=65>

Ví dụ

CaCO3(r) = CaO(r) + CO2(k)

-1205.93-634.94 -392.92
92.63 39.71 213.31

-1129 -604 -394.38

0
1500
0

298 , G

G 


)

/

(

298

kJ

mol

H

tt



)

.

/

(

298

J

mol

K

S

)
/

(

298 kJ mol

G


130.62kJ

(-1129)

-(-394.38)]

[-604

)

(

)]

(

)

(

[

2980 2980 2 2980 3

0
298



















</div>
(66)<div class='page_container' data-page=66>

178070J

178.07kJ

(-1205.93)

-(-392.92)]

[-634.94

)

(

H

)]

(

H

)

(

H

[

H

0298 0298 0298 2 0298 3





















CaO

CO

CaCO

60.39J/K

1

92.63 -213.31]

[39.71

)

(

)]

(

)

(

[S

S

0298 0298 2980 2 2980 3















CaO

S

CO

S

CaCO

130273.78J

39 .

160

298 178070

298 H

G

0298 0298 2980

</div>
(67)<div class='page_container' data-page=67>

c. Thế đẳng áp tiêu chuẩn và chiều diễn ra

của các q trình hóa học

Trên thực tế:

G0 < – 40 kJ  G < 0 

phản ứng xảy ra hoàn

toàn theo chiều thuận

G0 > + 40 kJ  G > 0 

phản ứng xảy ra hoàn

toàn theo chiều nghịch

– 40 kJ < G0 < + 40 kJ  G  0 

phản ứng là

</div>
(68)<div class='page_container' data-page=68>

Bài 3

CÂN BẰNG PHA

Cân bằng pha trong hệ một cấu tử

II

III

Ảnh hưởng của áp suất, nhiệt độ

IV

Một số khái niệm

I

Giản đồ trạng thái của nước

</div>
(69)<div class='page_container' data-page=69>

I. Một số khái niệm

Pha:

Tập hợp các phần đồng nhất của một hệ có thành
phần, tính chất lý học và hóa học giống nhau và có
bề mặt phân chia với các phần khác của hệ được
gọi là pha

Hệ đồng thể và hệ dị thể:

</div>
(70)<div class='page_container' data-page=70>

Cân bằng pha:

Cân bằng trong hệ dị thể ở đó các cấu tử khơng phản
ứng hóa học với nhau, nhưng có xảy ra các quá trình
biến đổi pha của các cấu tử được gọi là cân bằng pha

Cấu tử:

</div>
(71)<div class='page_container' data-page=71>

Số cấu tử độc lập ( ký hiệu là K) :

Số nhỏ nhất các cấu tử đủ để mô tả thành phần
của tất cả các pha có trong hệ được gọi là số
cấu tử độc lập

Số cấu tử độc lập = tổng số cấu tử - số hệ thức liên hệ

giữa các nồng độ

Số bậc tự do( ký hiệu là C):

</div>
(72)<div class='page_container' data-page=72>

II. Cân bằng pha trong hệ một cấu tử

Qui tắc pha:

C= K – F + 2

Trong hệ một cấu tử, số pha nhiều nhất bằng 3
Nếu hệ gồm 1 pha: C = 3-1 = 2

</div>
(73)<div class='page_container' data-page=73>

III. Ảnh hưởng của áp suất, nhiệt độ

1. Ảnh hưởng của áp suất đến nhiệt độ chuyển pha

Nếu một mol chất tinh khiết chuyển từ pha I sang pha
II một cách thuận nghịch. Khi cân bằng được thiết lập,
nó được biểu hiện thơng qua phương trình Claussius –
Clapeyron I. Phương trình này mơ tả ảnh hưởng của
áp suất đến nhiệt chuyển pha của hệ 1 cấu tử

V

T

dT

dP

</div>
(74)<div class='page_container' data-page=74>

Với q trình hóa hơi:

λ> 0 và ΔV = Vh – Vl > 0 nên dP/ dT > 0

Nghĩa là khi áp suất tăng thì nhiệt độ sơi cũng tăng

Với q trình nóng chảy:

λ> 0 và ΔV = Vl – Vr > 0 nên dP/ dT>0

Nghĩa là khi áp suất tăng thì nhiệt độ nóng chảy 
cũng tăng. Riêng đối với nước và vài chất khác thì 
ngược lại

Với quá trình thăng hoa:

λ> 0 và ΔV = Vh – Vr > 0 nên dP/ dT>0

</div>
(75)<div class='page_container' data-page=75>

2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến áp suất hơi bão hịa

Áp dụng phương trình Claussius – Clapeyron I cho
cân bằng giữa một mol chất rắn hay 1 mol chất lỏng
với hơi bão hịa của nó

V
T
dT
dP

 

Vì thể tích mol của pha hơi lớn hơn rất nhiều so với
pha rắn và pha lỏng, mặt khác ở áp suất tương đối
thấp ta có thể xem pha hơi tuân theo định luật khí lý
tưởng nên, phương trình trên có thể viết lại

2
ln
RT
dT
P
d 

 ln ( 1 1 )

</div>
(76)<div class='page_container' data-page=76>

IV. Giản đồ trạng thái của nước

Giản đồ biểu diễn sự phụ thuộc trạng thái của hệ và
cân bằng pha trong hệ đó vào điều kiện bên ngồi
được gọi là giản đồ trạng thái

A B

O

C Hơi nước

nước lỏng
Nước

đá

0.01oC

4.579 
mmHg

to

Áp suất

C = K-F+2 = 1-1+2 
=2

</div>
(77)<div class='page_container' data-page=77>

Đường OB( gọi là đường hóa hơi):

Biểu diễn sự phụ thuộc áp suất hơi bão hòa của
nước lỏng vào nhiệt độ

RT
l
h
hh

e

K

P






1

*

Đường OC( gọi là đường thăng hoa):

Biểu diễn sự phụ thuộc áp suất hơi bão hòa của
nước đá vào nhiệt độ

RT
r
h
th

e

K

P






2

*

</div>
(78)<div class='page_container' data-page=78>

Đường AO( gọi là đường nóng chảy):

Biểu diễn sự phụ thuộc nhiệt độ đơng đặc của nước
vào áp suất ngồi

V

T

dT

dP

nc







Trên các đường, hệ luôn tồn tại 2 pha cân bằng,
bậc tự do của hệ: C = 1-2+2 = 1

Ba đường OA, OB,OC gặp nhau tại điểm O. Điểm
này được gọi là điểm ba, ở đó tồn tại cân bằng

giữa 3 pha rắn, lỏng, hơi. Tại đây bậc tự do của hệ

</div>
(79)<div class='page_container' data-page=79>

Bài 4

ĐỘNG HÓA HỌC

Ảnh hưởng của nồng độ

II

III

Ảnh hưởng của nhiệt độ

IV

Tốc độ phản ứng

I

</div>
(80)<div class='page_container' data-page=80>

KJ
G0  150



Nhiệt động học dựa vào độ biến thiên của năng lượng
Gibbs để dự đốn một phản ứng hóa học có thể xảy ra
hay không nhưng không xác định được các điều kiện
để thực hiện phản ứng đó nếu nó xảy ra. Ví dụ như
trong hai phản ứng sau đây:

NO(k) + 1/2O2(k) = NO2(k)

H2(k) + 1/2O2(k) = H2O(k)

Mở đầu

KJ

G





465

</div>
(81)<div class='page_container' data-page=81></div>
(82)<div class='page_container' data-page=82>

I. Tốc độ phản ứng hóa học

1. Định nghĩa:

Tốc độ phản ứng là đại lượng đặc trưng cho diễn biến 
nhanh hay chậm của một phản ứng. Nó được đo bằng độ 
biến thiên nồng độ của chất phản ứng trong một đơn vị 
thời gian.

2. Tổng quát với phản ứng:

aA + bB → dD + eE

Tốc độ trung bình:

1 

...

















t

C

d

t

C

b

t

C

a

V

A B D

</div>
(83)<div class='page_container' data-page=83>

Tốc độ tức thời của phản ứng được tính bằng vi phân
của nồng độ theo thời gian:

....

1 





dt

dC

d

dt

dC

a

</div>
(84)<div class='page_container' data-page=84>

II. Ảnh hưởng của nồng độ

1. Định luật tác dụng khối lượng

Tại nhiệt độ xác định, tốc độ phản ứng tại mỗi thời 
điểm tỷ lệ thuận với tích số nồng độ của các tác chất

aA + bB → eE + dD

Tốc độ phản ứng Bb

a
A
A kC C

dt
dC

v  

k: hằng số tốc độ ( tốc độ riêng của phản ứng), chỉ phụ
thuộc vào bản chất các chất tác dụng và nhiệt độ.

</div>
(85)<div class='page_container' data-page=85>

Nếu phản ứng xảy ra giữa các khí, người ta có thể
thay nồng độ bằng áp suất riêng của mỗi khí trong
hỗn hợp (áp suất riêng là áp suất gây nên bởi mỗi
khí trong hỗn hợp khi nó chiếm tồn bộ thể tích của

hỗn hợp) b

B
a

A
p

p

k

dt

dp

v







Vậy Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào:

•Nồng độ ( hay áp suất) chất khí
•Nồng độ chất lỏng

</div>
(86)<div class='page_container' data-page=86>

2. Bậc phản ứng:

a. Khái niệm:

Là tổng số mũ của nồng độ các chất phản ứng ở
trong biểu thức tính tốc độ phản ứng.

b. Phản ứng một chiều bậc nhất :

Là phản ứng mà tốc độ của nó phụ thuộc bậc nhất vào
nồng độ A → B + C + …

Ban đầu (Co) a
Phản ứng x
Còn lại (C ) a – x

</div>
(87)<div class='page_container' data-page=87>

x

a

t

k





2 ,

303 lg

Sau khi lấy tích phân, ta có

c. Phản ứng một chiều bậc hai:

Là phản ứng mà tốc độ của nó phụ thuộc bậc hai vào nồng
độ tác chất

A + B → C + D + ….
Ban đầu (Co) a b

Phản ứng x x
Còn lại (C ) (a-x) (b-x)

Tốc độ phản ứng:

B
A

A kC C

dt
dC

</div>
(88)<div class='page_container' data-page=88>

)

(

)

(

lg

1

303 ,

2 x

b

a

x

a

b

a

t

k







Sau khi lấy tích phân, ta có:

Nếu nồng độ ban đầu của các chất phản ứng
bằng nhau và bằng a thì:

</div>
(89)<div class='page_container' data-page=89>

III. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Đa số phản ứng hóa học có tốc độ tăng lên khi nhiệt độ

tăng. Theo qui tắc kinh nghiệm đề ra năm 1884 bởi VanHop

Tỉ số của hằng số tốc độ ở nhiệt độ 100 và ở nhiệt độ t
được gọi là hệ số nhiệt độ γ: 100

2

4







T
T

k



</div>
(90)<div class='page_container' data-page=90>

Theo Van’tHoff, liên hệ giữa v1 và v2 như sau:

10
1

2 2 1

T
T

v







Qua biểu thức mà VanHop đưa ra thì ta thấy nhiệt độ ảnh
hưởng rất lớn đến tốc độ phản ứng, điều này có thể giải
thích là do khi nhiệt độ tăng thì chuyển động nhiệt của

</div>
(91)<div class='page_container' data-page=91></div>
(92)<div class='page_container' data-page=92>

Arrhénius cũng đã đưa ra được phương trình kinh
nghiệm phản ánh sự phụ thuộc của hằng số tốc độ với
nhiệt độ và năng lượng hoạt hóa:

RT
Ea

Ae

k





Ea : Năng lượng hoạt hóa tính bằng kJ
A : Hằng số đặc trưng cho phản ứng

)

1 (

ln

2
1
1
2

T

R

E

k

a
T
T





</div>
(93)<div class='page_container' data-page=93>

V. Chất xúc tác

1. Chất xúc tác

a. Định nghĩa:

- Là chất có tác dụng làm biến đổi mãnh liệt tốc độ phản
ứng hoặc gây nên phản ứng nếu phản ứng đó về nguyên
tắc có thể thực hiện được ( và sau phản ứng, sẽ
không biến đổi về chất và lượng

)

0 G





</div>
(94)<div class='page_container' data-page=94>

 







(glixerin)

b. Phân loại:

- Những chất xúc tác xúc tiến quá trình xảy ra
nhanh hơn gọi là chất xúc tác dương

VD: Platin là chất xúc tác dương của phản ứng:
H2 + 1/2O2

Những chất xúc tác làm cho quá trình xảy ra
chậm lại gọi là chất xúc tác âm hoặc chất ức chế.

VD: Glixêrin là chất ức chế phản ứng:
Na2SO2 + 1/2O2

H2O

</div>
(95)<div class='page_container' data-page=95>

Chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa:

Giữa xúc tác với tác chất có tương tác electron và

tương tác khơng gian, kết quả hình thành những chất
trung gian của phản ứng

A + B = C + D(K)

Phản ứng có thể trải qua các bước:

Bước 1: Hình thành chất trung gian AK do tương tác
của A với xúc tác K

A + K AK
k1

</div>
(96)<div class='page_container' data-page=96>

Bước 2: Hình thành tác chất họat động do tác chất
trung gian AK tác dụng với tác chất B

AK + B (AB)Kk3

Bước 3: Sự phân hủy của phức họat động cho sản
phẩm và tái tạo chất xúc tác

(AB)K C + D + Kk4

</div>
(97)<div class='page_container' data-page=97>

N a ên g
l ư ơ ïn g

Đ ư ô øn g ñ i
A K

A , B

A . . . . B

A . . . K

B . . . A K

A B
1

H ì n h - Đ ư ơ øn g ñ i c u ûa p h a ûn ö ùn g k h i c o ù

c h a át x u ùc t a ùc v a ø k h i k h o ân g c o ù c h a át x u ùc t a ùc

</div>
(98)<div class='page_container' data-page=98>

2. Tính chọn lọc của xúc tác

Mỗi chất xúc tác thường chỉ có tác dụng đối với phản
ứng này mà khơng có tác dụng đối với phản ứng khác,
người ta nói nó có tác dụng chọn lọc.

VD: Nhôm oxit (Al2O3) xúc tác cho q trình biến
hóa rượu etylic thành etilen ở 3500C còn đồng (Cu) xúc
tác cho q trình biến hóa rượu etylic thành axetanđehit ở

O

H

C

OH

H

C

2 5



2 4



2
Al2O3

</div>
(99)<div class='page_container' data-page=99>

Có những chất xúc tác lại có tính chọn lọc nhóm,
nghĩa là chất xúc tác xúc tiến tốc độ của một nhóm các
phản ứng cùng kiểu. VD:

</div>
(100)<div class='page_container' data-page=100>

2. Chất xúc tác và cân bằng nhiệt động học

Nhiệt động học khẳng định rằng với những hệ kín, trong
điều kiện nhiệt độ và áp suất không đổi, phản ứng tự

diễn biến khi ΔG = -RTlnK < 0. Nếu một phản ứng nào
đó khơng tự diễn biến vì ΔG > 0 thì khơng thể tìm ra chất
xúc tác để làm cho phản ứng xảy ra

</div>
(101)<div class='page_container' data-page=101>

3. Chất xúc tác đồng thể

Khi chất xúc tác và hỗn hợp phản ứng tạo thành một hệ 
đồng nhất khí hay lỏng, quá trình được gọi là xúc tác 
đồng thể.

VD: O 2SO2(k) +
2(k)

k
)
NO
NO

(  2

</div>
(102)<div class='page_container' data-page=102>

4. Chất xúc tác dị thể

)
r
(
Pt



Khi chất xúc tác không tạo thành với hỗn hợp phản
ứng một hệ đồng nhất, quá trình này gọi là xúc tác dị
thể.

VD: 2SO2(k) + O2(k) 2SO3(k)

Pt
O

Pt

O
O

O

</div>

hoa_dai_cuong_quyen_chuong_3.ppt

Trường Đại Học Điện Lực

<b>Chương 3. </b>

<b>Trạng thái</b>

<b>Quá trình</b>

<b>Năng lượng</b>

<b>Hệ, pha</b>

<b>I. Hệ, pha</b>

<b>2. Pha</b>

<b>II. Trạng thái</b>

<b>Trạng thái của hệ</b>

<b>Trạng thái cân bằng</b>

:

.

Định nghĩa: là các đại lượng vật lý và nhiệt động

biểu diễn trạng thái của hệ

Ph

â

n lo

ạ

i:

<b>2. Hàm trạng thái</b>

<b>III. Quá trình</b>

Quá trình nhiệt động là mọi biến đổi xảy ra trong

hệ có liên quan đến sự biến đổi dù chỉ một tham

số trạng thái.

Khi có sự biến đổi( dù chỉ là một tham số nhiệt

<b>IV. Năng lượng</b>

2

<i>mv</i>

<i>E</i>



<i><sub>E</sub></i>

<sub></sub>

<i><sub>mgh</sub></i>

<b>Định luật bảo tồn và chuyển hóa năng lượng</b>

<b>Phương trình nhiệt hóa học</b>

<b>Nội dung</b>

<b> Các đại lượng nhiệt động</b>



<b>Nội năng U</b>



<b><sub>Entanpi H</sub></b>

Q

=



H



<b> Nhiệt dung C</b>

<b> Quá trình mở</b>

<b> Nguyên lý thứ nhất</b>

)

(

<i>T</i>

<i>T</i>

<i>nC</i>

<i>U</i>

<i>Q</i>









<sub>ln</sub>

ln

<i>P</i>

<i>P</i>

<i>nRT</i>

<i>V</i>

<i>V</i>

<i>nRT</i>

<b>II. PHƯƠNG TRÌNH NHIỆT HĨA HỌC</b>

<b>1. Nhiệt của các q trình hóa học</b>

<b>a. Hiệu ứng nhiệt</b>

<b>QUAN HỆ GiỮA ∆H VÀ ∆U</b>

<b>b. Phương trình nhiệt hóa học</b>

<b>c. Nhiệt tiêu chuẩn</b>

<b>d. Hiệu ứng nhiệt của các quá trình</b>

Nhiệt tạo thành

<b>Nhiệt đốt cháy</b>

<i>Ký hiệu </i>