CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG HÓA HỌC (3T LT + 1T BT) Cân hóa học 1.1 Cân hóa học – Phản ứng thuận nghịch • Phản ứng chiều: xảy theo chiều điều kiện hay điều kiện tiến hành phản ứng MnO2, to • Ví dụ: KClO3 = 2KCl + 3O2 Pt • 2H2 + O2 = H2O • Phản ứng chiều hay phản ứng thuận-nghịch: điều kiện tiến hành phản ứng xảy theo chiều ngược Phản ứng thuận-nghịch xảy đạt trạng thái cân • Ví dụ: H2 + I2 ⇔ HI t o 1.2 Trạng thái cân hóa học • Xét phản ứng 356oC • H2 + I2 ⇔ HI • Định nghĩa: Trạng thái cân hóa học trạng thái phản ứng hóa học có vt = tỉ lệ lượng chất chất phản ứng với sản phẩm phản ứng không thay đổi điều kiện bên định Các đặc điểm trạng thái cân hóa học: • Tốc độ phản ứng thuận tốc độ phản ứng nghịch • Tỉ lệ lượng chất chất tham gia phản ứng không thay đổi điều kiện bên định • Cân hóa học cân động • Không thay đổi theo thời gian điều kiện bên định trạng thái cân không thay đổi Hằng số cân mức độ diễn phản ứng hóa học  Hằng số cân • Xét phản ứng đồng thể tổng quát: • aA + bB ⇔ cC + dD Ở trạng thái cân bằng: vt = kt [A]a [B]b = = kn [C]c [D]d kt, kn: số tốc độ phản ứng thuận phản ứng nghịch; c d [C ] [ D ] [ ] : nồng độ cân kt KC = = a b k n [ A] [ B ] KC: số cân biểu diễn qua nồng độ  Hằng số cân biểu diễn qua áp suất riêng phần chất khí tham gia phản ứng Nếu chất A, B, C, D chất khí ta có: c d C D a b A B P P KP = P P  P: áp suất riêng phần lúc cân chất A, B, C, D Lưu ý :  Nếu tham gia vào phản ứng có chất khí, lỏng rắn (phản ứng dị thể) viết biểu thức số cân ý đến chất khí Vì nồng độ hay áp suất bão hòa chất rắn lỏng đại lượng không đổi nhiệt độ định  Hằng số cân tính theo nồng độ phần mol, Kx Xi: nồng độ phần mol chất trạng thái cân Theo Dalton, PA = xA.P KP = KX (P)∆n  Hằng số cân tính theo số mol, Kn n: số mol chất trạng thái cân Theo Dalton, PA = xA.P KP = Kn (P / tổng mol)∆n Mối liên quan số cân Xét phản ứng tổng quát: aA + bB ⇔ cC + dD KP = KC (R T)∆n với : ∆n = (c + d) − (a + b) R = 0.082 Ý nghĩa số cân  Đối với phản ứng cho K số nhiệt độ định  K cho biết mức độ xảy phản ứng định tính (nông, sâu) định lượng (hiệu suất): K lớn phản ứng xảy sâu, hiệu suất lớn ngược lại Một số ví dụ Ví dụ 1: Cho phản ứng thuận nghịch PCl5(k) ⇔ PCl3(k) + Cl2(k) Ở 300oC nồng độ lúc cân PCl5 4,08.10-4, PCl3 Cl2 0,01 mol/l Tính số cân KC KP phản ứng 300oC Ví dụ 2: Trong bình kín chứa khí H2 I2 600oK áp suất riêng phần ban đầu chúng tương ứng 1,980 1,710 atm Cho Kp = 92,6 a.Tính áp suất riêng phần khí bình áp suất chung hệ sau phản ứng xảy đạt trạng thái cân nhiệt độ cho b Tính hieu suat phan ung? Ví dụ 3: Cho phản ứng: FeO(r) + CO(k) ⇔ Fe(r) + CO2(k) a Tính nồng độ CO, CO2 lúc cân 1000oC, biết nhiệt độ phản ứng có số cân KC = 0,5 nồng độ ban đầu CO 0,06 mol/lit b Sau cân phản ứng thiết lập (ở điều kiện cho) thêm vào lượng CO tương ứng mol/lit Tính nồng độ CO, CO2 lúc cân thiết lập c Tính hiệu suất tổng cộng phản ứng Hằng số cân đẳng áp Ở điều kiện chuẩn: ∆GoT = ∆Ho298 - T ∆So298 = −RT ln KP Lưu ý  Trong biểu thức ∆GoT: xác KP, áp dụng KC KC = KP (tức ∆n = 0) phản ứng diễn dung dịch Các ví dụ • Ví dụ: Cho phản ứng: • NO2 (k) ⇔ ∆H0298,tt(kcal/mol) 8,019 • • • S0298 (cal/mol.độ) N2O4 (k) 2,309 57,46 72,73 a Ở 25oC áp suất riêng phần khí atm phản ứng có xảy không? Nếu có hiệu suất bao nhiêu? b Xác định chiều xảy phản ứng cho điều kiện 25oC 4 Hằng số cân hiệu ứng nhiệt Kết hợp biểu thức nhiệt động ta có: - RTlnK = ∆Ho -T∆So lnK = - ∆Ho/RT +∆So/R Trong khoảng nhiệt độ không lớn ∆Ho ∆So không thay đổi theo nhiệt độ nên: Phương trình cho phép tính K phản ứng nhiệt độ biết K hiệu ứng nhiệt phản ứng nhiệt độ khác Ví dụ • Cho phản ứng NO (k) + 1/2O2 ↔ NO2 (k) • Tính số cân Kp phản ứng 325oC biết hiệu ứng nhiệt tiêu chuẩn phản ứng • -57,07kJ/mol số cân Kp 25oC 1,3.106 • Đáp số: 12,45 Sự chuyển dịch cân nguyên lý Le Chartelier •Nguyên lý chuyển dịch cân (nguyên lý Le Chartelier) •Khi tác dụng từ vào hệ cân bằng cách thay đổi điều kiện định vị trí cân bằng, vị trí cân hệ dịch chuyển phía làm giảm hiệu tác dụng 5.1 Aûnh hưởng nồng độ •Đối với hệ cân tăng hay giảm nồng độ chất cân dịch chuyển phía làm giảm hay tăng nồng độ chất Ví dụ xét phản ứng: 2A(k) + B(k) ↔ C (k) + 3D (k) 5.2 Aûnh hưởng áp suất • Khi tăng áp suất hệ cân dịch chuyển phía làm giảm áp suất • Khi giảm áp suất hệ cân dịch chuyển phía làm tăng áp suất • Ví dụ xét phản ứng: • 2A(k) + B(k) ↔ C (k) + 3D (k) 5.3 Aûnh hưởng nhiệt độ • Khi tăng nhiệt độ cân chuyển dịch theo chiều thu nhiệt, hạ nhiệt độ cân dịch chuyển theo chiều phát nhiệt • Ví dụ xét phản ứng: 2NO2(k) ⇔ N2O4 (k), ∆Ho298= −57,2 kJ/mol •Ví dụ: Đối với phản ứng: N2(k) + 3H2(k) ⇔ NH3 (k) , ∆Ho298= −11,0 kcal/mol • Khi tăng nồng độ hyđro: • cân chuyển dịch theo chiều thuận • Khi tăng nhiệt độ hệ: cân chuyển dịch theo chiều nghịch • Khi tăng áp suất hệ: cân chuyển dịch theo chiều thuận THANK YOU [...]... Kp của phản ứng ở 325oC biết hiệu ứng nhiệt tiêu chuẩn của phản ứng bằng • -57 ,07kJ/mol và hằng số cân bằng Kp ở 25oC bằng 1,3.106 • Đáp số: 12, 45 5 Sự chuyển dịch cân bằng và nguyên lý Le Chartelier •Nguyên lý chuyển dịch cân bằng (nguyên lý Le Chartelier) •Khi tác dụng từ ngoài vào hệ cân bằng bằng cách thay đổi một điều kiện nào đó quyết định vị trí cân bằng, thì vị trí cân bằng của hệ sẽ dịch chuyển... thái cân bằng ở nhiệt độ đã cho b Tính hieu suat phan ung? Ví dụ 3: Cho phản ứng: FeO(r) + CO(k) ⇔ Fe(r) + CO2(k) a Tính nồng độ CO, CO2 lúc cân bằng ở 1000oC, biết ở nhiệt độ này phản ứng có hằng số cân bằng KC = 0 ,5 và nồng độ ban đầu của CO là 0,06 mol/lit b Sau khi cân bằng phản ứng trên được thiết lập (ở điều kiện đã cho) thêm vào lượng CO tương ứng 1 mol/lit Tính nồng độ CO, CO2 lúc cân bằng. .. làm giảm hiệu quả tác dụng đó 5. 1 Aûnh hưởng của nồng độ •Đối với hệ cân bằng nếu tăng hay giảm nồng độ của một chất thì cân bằng sẽ dịch chuyển về phía làm giảm hay tăng nồng độ chất đó Ví dụ xét phản ứng: 2A(k) + B(k) ↔ C (k) + 3D (k) 5. 2 Aûnh hưởng của áp suất • Khi tăng áp suất của hệ thì cân bằng dịch chuyển về phía làm giảm áp suất • Khi giảm áp suất của hệ thì cân bằng dịch chuyển về phía làm... (k) 5. 3 Aûnh hưởng của nhiệt độ • Khi tăng nhiệt độ cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thu nhiệt, còn khi hạ nhiệt độ cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều phát nhiệt • Ví dụ xét phản ứng: 2NO2(k) ⇔ N2O4 (k), ∆Ho298= 57 ,2 kJ/mol •Ví dụ: Đối với phản ứng: N2(k) + 3H2(k) ⇔ 2 NH3 (k) , ∆Ho298= −11,0 kcal/mol • Khi tăng nồng độ hyđro: • cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận • Khi tăng nhiệt độ của hệ: cân bằng. ..Một số ví dụ Ví dụ 1: Cho phản ứng thuận nghịch PCl5(k) ⇔ PCl3(k) + Cl2(k) Ở 300oC nồng độ lúc cân bằng của PCl5 bằng 4,08.10-4, của PCl3 và Cl2 đều bằng 0,01 mol/l Tính hằng số cân bằng KC và KP của phản ứng ở 300oC Ví dụ 2: Trong bình kín chứa các khí H2 và I2 ở 600oK áp suất riêng phần ban đầu của chúng tương ứng... kiện 25oC 4 Hằng số cân bằng và hiệu ứng nhiệt Kết hợp các biểu thức nhiệt động ta có: - RTlnK = ∆Ho -T∆So lnK = - ∆Ho/RT +∆So/R Trong một khoảng nhiệt độ không lớn thì ∆Ho ∆So không thay đổi theo nhiệt độ nên: Phương trình cho phép tính K của một phản ứng ở nhiệt độ bất kỳ khi biết K và hiệu ứng nhiệt của phản ứng ở một nhiệt độ khác Ví dụ • Cho phản ứng NO (k) + 1/2O2 ↔ NO2 (k) • Tính hằng số cân bằng. .. của phản ứng 3 Hằng số cân bằng và thế đẳng áp Ở điều kiện chuẩn: ∆GoT = ∆Ho298 - T ∆So298 = −RT ln KP Lưu ý  Trong biểu thức ∆GoT: chính xác là KP, còn chỉ áp dụng được KC khi KC = KP (tức là khi ∆n = 0) hoặc khi phản ứng diễn ra trong dung dịch Các ví dụ • Ví dụ: Cho phản ứng: • 2 NO2 (k) ⇔ ∆H0298,tt(kcal/mol) 8,019 • • • S0298 (cal/mol.độ) N2O4 (k) 2,309 57 ,46 72,73 a Ở 25oC và áp suất riêng phần... 3H2(k) ⇔ 2 NH3 (k) , ∆Ho298= −11,0 kcal/mol • Khi tăng nồng độ hyđro: • cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận • Khi tăng nhiệt độ của hệ: cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch • Khi tăng áp suất của hệ: cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận THANK YOU ... xảy đạt trạng thái cân • Ví dụ: H2 + I2 ⇔ HI t o 1.2 Trạng thái cân hóa học • Xét phản ứng 356 oC • H2 + I2 ⇔ HI • Định nghĩa: Trạng thái cân hóa học trạng thái phản ứng hóa học có vt = tỉ lệ lượng... Tính số cân Kp phản ứng 325oC biết hiệu ứng nhiệt tiêu chuẩn phản ứng • -57 ,07kJ/mol số cân Kp 25oC 1,3.106 • Đáp số: 12, 45 Sự chuyển dịch cân nguyên lý Le Chartelier •Nguyên lý chuyển dịch cân (nguyên... vào hệ cân bằng cách thay đổi điều kiện định vị trí cân bằng, vị trí cân hệ dịch chuyển phía làm giảm hiệu tác dụng 5. 1 Aûnh hưởng nồng độ •Đối với hệ cân tăng hay giảm nồng độ chất cân dịch