NHIỆT ĐỘNG LỰC HOÁ HỌC...HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG CÂN BẰNG HOÁ HỌCTS. ĐẶNG VĂN HOÀI NHIỆT ĐỘNG LỰC HOÁ HỌC Ti nh nhiê t cha y cu a octane theo phương

HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG

CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI

NHIỆT ĐỘNG LỰC HOÁ HỌC

Ma y khuây

Nhiêt kêDây đô t

Che n sứ chứa mâ u

Vo ngoa i ca ch nhiêt

Vo thep

Bomb bă ng thep




Ti nh nhiêt cha y cua octane theo phương tri nh, khi đôt 1 gram octane ta o ra sự tăng nhiêt đô từ 25 đên 33,2 0C, nhiêt lượng kê chứa 1200 grams nước, nhiêt dung cua bomb la 837 J/K.

C8H18 (g) + 25/2 O2 8 CO2 + 9 H2O




Ti nh nhiêt trao đô i giữa pha n ứng với nước

Q = (4,184 J/gK).(1200g).(8,20K) = 41170 J

Ti nh nhiêt trao đô i giữa pha n ứng với bomb

Q = (837 J/K).(8,20K) = 6863 J

Q = 48033 J nhiêt đô t cha y 1 gram la -48 kJ




Ti nh nhiêt lượng thoa t ra khi lam nguôi miêng nhôm nă ng 25 grams từ 310 0C đên 37 0C, nhiêt dung riêng cu a nhôm la 0,902 J/g.K.

Q = (0,902 J/gK).(25g).(273K) = - 6156 J

James Joule (1818 – 1889)



CÂN BẰNG HOÁ HỌC

1. Pha n ứng thuâ n nghi ch

Pha n ứng thuân nghi ch xay ra theo hai chiêu ngược nhau, la pha n ứng không hoa n toa n, co xu hướng đa t đên trang tha i cân băng đô ng, trong hê tôn ta i đông thời cac châ t pha n ứng va ca c sa n phâ m.

Co(H2O)6Cl2 Co(H2O)4Cl2 + 2 H2O

Pink Blue





[Fe(H2O)6]3+ + SCN- [FeSCN(H2O)5]2+ + H2O





CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2 HCO3-(aq)




2. Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff cua phan ứng – Hă ng sô cân bă ng

Xe t pha n ứng giữa ca c khi ly tưởng ở nhiêt đô va a p suâ t không đôi

aA + bB cC + dD

Go i PA, PB, PC, PD lâ n lượt la a p suâ t riêng phâ n cu a A, B, C, D ở nhiê t đô T.





Ta co G = H - TS

dG = dH – TdS - SdT

dH = d(U + PV) = dU + PdV + VdP

dU ≤ TdS + (-PdV) + δW’ (NL I & II)

dG ≤ - SdT + VdPdG ≤ - SdT + VdP + δW’





dG = - SdT + VdP

Trong điêu kiê n đăng nhiêt dG = VdP

dG =P

RTdP

G = G0 + RTLnPTich phân xac đinh từ P0 đê n P

µ = µ0 + RTLnP





Sự biên đôi enthalpy tự do cua pha n ứng trên se la

∆GT = (cµC + dµD) – (aµA + bµB)

µ = µ0 + RTLnP

PCc .PD

d

∆GT = [(cµ0C + dµ0

D) – (aµ0A + bµ0

B)] + RTLnPA

a .PBb





PCc .PD

d

∆GT = [(cµ0C + dµ0

D) – (aµ0A + bµ0

B)] + RTLnPA

a .PBb

∆G0T = [(cµ0

C + dµ0D) – (aµ0

A + bµ0B)]

PCc .PD

d

∆GT = ∆G0T + RTLn

PAa .PB

b

Khi pha n ứng đa t tra ng tha i cân băng thi ∆GT = 0





PCc .PD

d

∆GT = ∆G0T + RTLn

PAa .PB

b

Khi pha n ứng đa t tra ng tha i cân băng thi ∆GT = 0

PCc .PD

d

PAa .PB

b eq∆G0

T = - RTLn





PCc .PD

d

PAa .PB

b eq= KP = const

KP la hă ng sô cân băng, đô i với pha n ứng đa cho, KP chi phu thuô c nhiêt đô, KP ca ng lớn pha n ứng theo chiêu thuâ n ca ng ma nh.

∆G0T = - RTLnKP





PCc .PD

d

P a .P b∆GT = - RT (LnKP - Ln )

A B

Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff





= KC = constCC

c .CDd

CAa .CB

beq

= KN = constNC

c .NDd

NAa .NB

b eq

C la nô ng đô

N nông đô phâ n mol





= KN = constnC

c .nDd

nAa .nB

b eqn sô mol

Ngoa i hă ng sô cân băng KP trong thực tê ca c hă ng sô cân băng KC, KN, Kn cu ng được sử du ng.





Mô i liên hê giữa hă ng sô cân băng KP với cac hă ng sô cân băng KC, KN, Kn

KP = KC (RT)∆n ∆n = (c + d) – (a + b)

KP = KN P∆n

PΣ ni

KP = Kn

∆n

eq



CÂN BẰNG HOÁ HỌC3. Sự chuyên di ch cân bă ng – nguyên lý Le Chaterlier

aA + bB cC + dD

Khi đat trang thai cân băng

PCc .PD

d

a b∆GT = - RT(LnKP - Ln

PA .PB

) = 0

Khi đat trang thai cân băng, nê u thay đôi cac thông sô trang thai (P, C, T) thi hê thức trên se thay đôi (∆GT ≠0) hê se chuyê n đê n trang thai cân băng mới. Đo la sự chuyên dich cân băng.




3.1. A nh hưởng cua a p suâ t


KP = KN P∆n

LnKP = LnKN + ∆nLnP

LnKN = LnKP - ∆nLnP






LnKN = LnKP - ∆nLnP

Lâ y đa o ha m 2 vê theo P ở nhiê t đô không đô i, chu y KPkhông phu thuôc P

∂LnKN

∂P T=

∆nP

-





∆n∂LnKN

∂P T=

P-

Nêu ∆n > 0 sô phân tử khi vê pha i lớn hơn sô phân tử khi vê trai, khi ap suât chung P cu a hê tăng thi KN se giam, cân băng phan ứng chuyên dich từ pha i qua trai.

Nêu ∆n < 0 sô phân tử khi vê pha i nho hơn sô phân tử khi vê trai, khi ap suât chung P cu a hê tăng thi KN se tăng, cân băng phan ứng chuyên dich từ tra i qua pha i.





∆n∂LnKN

∂P T=

P-

Nêu hê đang ở trang thai cân băng, ta thay đôi ap suât chung cu a hê thi cân băng se chuyên dich theo chiêu chông lai sự thay đôi đo. (tăng ap chuyên theo giam thê tich).



CÂN BẰNG HOÁ HỌC3.2. A nh hưởng cua nhiêt đô

LnKP =∆GT

0

RT-

∂(∆G0/T)

∂T p0=

∆HT0

T2-Phương tri nh Gibbs - Helmholtz

-∆HT0∂(∆G0/T)

∂T p0=

T2∂LnKP

∂T P0= - R =

∆HT0

RT2

∂LnKP

∂T P0



CÂN BẰNG HOÁ HỌC3.2. A nh hưởng cua nhiêt đô

∆HT0∂LnKP

∂T P0=

RT2

Nêu ∆HT0 > 0 (pha n ứng thu nhiêt) khi nhiêt đô tăng thi

KP se tăng, cân băng phan ứng chuyê n dich từ trai qua pha i (chiêu thu nhiêt).

Nêu ∆HT0 < 0 (pha n ứng toa nhiê t) khi nhiêt đô giam, cân

băng phan ứng chuyên dich từ tra i qua pha i (chiêu toa nhiê t)




3.3. Anh hưởng cua nô ng đô

= KC = constCC

c .CDd

CAa .CB

b eqC la nô ng đô

Nêu hê đang ở trang tha i cân bă ng, ta thêm mô t trong ca c châ t tham gia va giữ cho thê ti ch va nhiêt đô không đô i, thi cân bă ng chuyên di ch theo chiêu giữ cho ti sô không đôi.




3.3. Anh hưởng cua nô ng đô

= KC = constCC

c .CDd

CAa .CB

b eqC la nô ng đô

Nêu tăng nông đô ca c châ t tham gia thi cân bă ng di ch chuyên theo chiêu ta o ra nhiêu sa n phâ m. Do đo , nêu la m gia m nô ng đô sa n phâ m thi cân bă ng cu ng di ch chuyên theo chiêu ta o ra nhiêu sa n phâ m hơn.




4. Y nghi a cu a hă ng sô cân bă ng

N2 + 3 H2 2 NH3

KC = [NH3]2

[N2]= 3,5 x 108

[H2]3

Nông đô cu a sa n phâ m nhiêu hơn cu a châ t pha n ứng tai trang tha i cân bă ng, suy ra pha n ứng xa y ra ma nh theo chiêu ta o sa n phâ m.




Sơ đô tông hợp amoniac



CÂN BẰNG HOÁ HỌC4. Y nghi a cu a hă ng sô cân bă ng

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)

KC = [Cl-][Ag+] = 1,8 x 10-5

Nông đô cu a sa n phâ m i t hơn nhiêu so với châ t pha n ứng tai tra ng tha i cân băng, suy ra pha n ứng xa y ra yêu theo chiêu ta o sa n phâ m.



CÂN BẰNG HOÁ HỌC5. Ti nh toa n

KC = 55,3I2 (g) + H2 (g) 2 HI (g)

1 mol 1 mol

-x mol +2x mol-x mol

1-x mol 1-x mol +2x mol



CÂN BẰNG HOÁ HỌC5. Ti nh toa n

KC = 55,3I2 (g) + H2 (g) 2 HI (g)

1 mol 1 mol

KC =[2x]2

[1 - x]= 55,3

[1 - x]x = 0,79

[I2] (g) = [H2](g) = 1 – 0,79 = 0,21 M

[HI] (g) = 2x 0,79 = 1,58 M

Documents

NHIỆT ĐỘNG LỰC HOÁ HỌC...HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG CÂN BẰNG HOÁ HỌCTS. ĐẶNG VĂN HOÀI NHIỆT ĐỘNG LỰC HOÁ HỌC Ti nh nhiê t cha y cu a octane theo phương