Bài giảng Hóa kỹ thuật môi trường: Chương 2 - ThS. Lê Nguyễn Kim Cương

Chương2: CÂN BẰNGHÓA HỌC TÊN MÔN HỌC: HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG CHƯƠNG 2: CÂN BẰNGHÓA HỌC Giảng viên: Mục tiêu: ⮚Hiểu thế nào là cân bằng hóa học. ⮚Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học. ⮚Vận dụng để áp dụng trong kỹ thuật ThS Lê Nguyễn Kim Cương ThS Nguyễn Văn Phương O 1 môi trường 2 NỘI DUNG CHƯƠNG 2 2.1VAI TRÒ CỦACÂN BẰNG HÓA HỌC 2.2TRẠNG THÁI CÂN BẰNG 2.3. HẰNG SỐ CÂN BẰNG 2.1 Vai trò của cân bằng hóa học ❖Định lượng quan hệ giữa các thành phần các hợp chất hóa học trong tự nhiên và trong nước ô nhiễm: sự phân hủy, vận chuyển các hợp chất hữucơ, vô cơ trongmôi trường. ❖Đánh giá được các phương pháp xử lý nước và nước thải. ❖Tính toán cân bằng và dự đoán những biến đổi hoáhọc có thể xảy ra. ❖Ảnh hưởng cân bằng trong việc lựa chọn PP 3 xử lý phù hợp. 4 1 2.2TRẠNGTHÁICÂN BẰNG 2.2.1 Phản ứng một chiều và phản ứng thuận nghịch 2.2.2 Trạng thái cân bằng 5 b. Phản ứng thuận nghịch Ở cùng điều kiện, xảy ra 2 phản ứng ngượcchiều nhau. VD: Trung hòa Acid yếu hay baz yếu. a. Phản ứng một chiều Các chất phản ứng có thể chuyển hóa hoàn toàn thành sản phẩm của phản ứng và điều ngược lại không xảy ra. 6 2.2.2.Trạng thái cân bằng ❖Tất cả các phản ứng thuận nghịch đều diễn ra không đến cùng mà chỉ diễn ra cho đến khi đạt được trạng thái cân bằnghoáhọc. ❖Trạng thái cân bằng hoá học: khi tốc độ phản ứng thuận = tốc độ phản ứng nghịch và tỷ lệ khối lượng giữa các chất phản ứng so với sản phẩm phản ứng là không thay đổi trong những điều kiện 7 nhấtđịnh. 8 2 2.3 HẰNG SỐ CÂN BẰNG 2.3.1. Định nghĩa 2.3.2.Cácloại hằng số cân bằng 2.3.3.Quan hệ thế đẳngáp – hằng số 2.3.4.Cân bằnghoá học trongcác hệ dị thể 2.3.5.Các yếu tố ảnh hưởng đếncân bằnghoá học 9 2.3.2.Các loại hằng số cân bằng aA+ bB = cC + dD - Hằng số cân bằng nồng độ mol/L Kc = ç[C]a[B]b ÷cb - Hằng số cân bằng nồng độ phần mol K = ç xCc.xDd ö è xA .xB øcb - Hằng số cân bằng số mol K = ænCc nDd ÷ è A B øcb Quan hệ giữa các hằng số cân bằng. 2.3.1. Định nghĩa Ta có phản ứng: aA + bB ⇌ cC + dD Kc : hằng số cân bằng KC = [A]a[D]d 10 2.3.3.Quan hệ thế đẳng áp – hằng số cân bằng aA + bB ⇌ cC + dD [ ] [D] C [A]a [B] ❖Phươngtrình đẳng nhiệt Van’t – Hoff. ΔGoT = -RTlnKcb khi cân bằng ΔG = 0 ❖Trong đó: R: hằng số khí lý tưởng. Kp = Kc(RT)Δn = Kx ´ PΔn = Kn æ PPöΔn cb 11 R = 8,314 J/Kmol = 1,99 Cal/Kmol. 12 3 2.3.4.Cân bằnghoá học trong các hệ dị thể ❖Phản ứng xảy ra trong hệ dị thể mà các chất trong pha rắn hoặc pha lỏng không tạo thành dung dịch thì biểu thức định nghĩa hằng số cân bằng sẽ khôngcó mặt chất rắn và lỏng. ❖Ví dụ: phản ứng Fe2O3(r)+ 3CO(k) = 2Fe(r) + 3CO2(k) ❖Áp suất phân ly FeO(r) + CO(k) ⇌ Fe(r) + CO2(k) K = é CO2 ù ë CO û 13 13 14 a. Ảnh hưởng củanhiệt độ đến hằng 2.3.5.Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng HH sốcân bằng a. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số cân bằng Phương trình đẳng áp Van’t – Hoff. b. Ảnh hưởng của áp suất tổng cộng c. Ảnh hưởng của các chất không tham gia phản ứng (chất trơ) d. Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp đầu 15 ΔG0 = -RTlnKp. ¶ æ ΔG ö = − ΔH0 Þ d(lnKp ) = ΔH p Đối với dung dịch lý tưởng: d(lnK x ) ΔH Kp,T2 ΔH æ 1 1 ö dT RT 2 Kp,T1 R è T2 T1 ø 16 4 b. Ảnh hưởng củaáp suất tổng cộng ❖Đối với hệ rắn – lỏng: ảnh hưởng của áp suất không đáng kể, nếu biến thiên áp suất không quá lớn thì có thể bỏ qua. ❖Đối với hệ khí: khi tăng áp suất, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm số mol khí của hệ. Điều này phù hợp với nguyên lý chuyển dịch cân bằngLe – Chartelier. 17 d. Ảnh hưởng củathànhphần hỗn hợp đầu ❖Hiệu suất của phản ứng sẽ cực đại khi thành phần hỗn hợp đầu tỷ lệ với hệ số của phương trình phản ứng. ❖Độ chuyển hoá của 1 chất sẽ tăng khi tăng thành phần của các chất kháctrong hỗn hợp đầu. ❖Độ chuyển hoá của một chất đầu là phầnphản ứng của chất đó. 19 c. Ảnh hưởng củacácchấtkhôngthamgia phản ứng(chấttrơ) ❖Thêm khí trơ sao cho áp suất hệ không đổi thì thể tích hệ nhìn chung không tăng và cân bằng chuyển dịch theo chiều tăng số mol của hệ. 18 Tàiliệuthamkhảo ❖Giáo trình hóa lý. ❖Bài tập truyền khối. 20 5 ... - tailieumienphi.vn