Xem mẫu
- Chương III
CÂN BẰNG HÓA HỌC
I. Định luật tác dụng khối lượng và hằng số cân bằng
II. Cân bằng hoá học trong hệ dị thể
III. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học
IV. Định lý nhiệt Nernst
V. Các phương pháp xác định hằng số cân bằng
VI. Cân bằng hóa học trong hệ thực
- I. ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG VÀ
HẰNG SỐ CÂN BẰNG
1. NỘI DUNG ĐỊNH LUẬT
Xét phản ứng đồng thể:
k1
bB + dD gG + rR
k2
Tốc độ p/ư thuận: v1 = k1C C b
B
d
D
Tốc độ p/ư nghịch: v2 = k2 C C g
G
r
R
05/18/22 607010 Chương 3 2
- k1
bB + dD gG + rR
k2
Ban đầu v1 > v2, sau đó v1 giảm dần, v2 tăng lên.
Khi v1 = v2 thì phản ứng đạt cân bằng. Lúc đó, ta
được:
g r �K =
k �C C � g r
k1CB CD = k2CG CR
b d
C
1
=� b d �
G R
k2 �CBCD � cb
Kc được gọi là HẰNG SỐ CÂN BẰNG của pư.
Giá trị của hằng số cân bằng đặc trưng cho cân
bằng của phản ứng ở điều kiện xác định, nó không
thay đổi khi thay đổi nồng độ chất p/ư.
05/18/22 607010 Chương 3 3
- Hình 3.1. Cân bằng hóa học đạt được từ hai phía
thuận và nghịch của phản ứng H2 + I2 = 2HI
HI, %
100
2HI = H2+ I 2
80
60
H2+ I 2 = 2HI
40
20
0
25 50 75 100 t (phuù
t)
05/18/22 607010 Chương 3 4
- 05/18/22 607010 Chương 3 5
- 05/18/22 607010 Chương 3 6
- ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG
(do Guldbrg và Waage đưa ra năm 1867)
Khi một hệ đồng thể đạt đến trạng thái cân bằng,
thì tích nồng độ của các sản phẩm phản ứng chia
cho tích nồng độ của các chất phản ứng luôn luôn
là một hằng số
05/18/22 607010 Chương 3 7
- 2. QUAN HỆ GIỮA G VÀ HSCB
∆G = g µG + r µ R − bµ B − d µ D
AD các phương trình :
µi = µ + RT ln Pi
i
o
∆G = g µ + r µ − bµ − d µ
o
G
o
R
o
B
o
D
+ RT ( g ln PG + r ln PR − b ln PB − d ln PD )
� ∆G = ∆G + RT ln Π Po (1)
Trong đó: ∆G o = g µGo + r µ Ro − bµ Bo − d µ Do
g r
P P
và ΠP = G R
b d
P P B D
05/18/22 607010 Chương 3 8
- 05/18/22 607010 Chương 3 9
- 05/18/22 607010 Chương 3 10
- Khi phản ứng đạt cân bằng thì G = 0, ta có:
∆G = − RT ln ( Π P ) cb = − RT ln K P
o (2)
∆G = − RT ln K P + RT ln Π P = RT Π
(3)
ln P
KP
(1) – (3) là các phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff,
là những phương trình cơ bản của lý thuyết về
CBHH
áp dụng các kết quả của nhiệt động học (tính
toán dựa trên G) vào cân bằng hóa học (thông qua
HSCB K).
05/18/22 607010 Chương 3 11
- 05/18/22 607010 Chương 3 12
- 3. CÁC DẠNG KHÁC NHAU CỦA HSCB
Các chất có thể biểu diễn bởi các nồng độ khác
nhau nên cũng có các dạng HSCB khác nhau.
�PGg .PRr � �CGg .CRr �
K p = � b d � = � b d � ( RT ) = K c ( RT )
g + r −b − d ∆n
�PB .PD � cb �CB .CD � cb
�X Gg . X Rr �
= � b d � ( P) = KX ( P)
g + r −b − d ∆n
�X B . X D � cb
g + r −b − d ∆n ∆n
�n .n � � P �
g r
�P � �RT �
=� G
�� �
R
�
�
= Kn �
��n �
�
= K n� �
�n .n �
b
cb �
B � i �cb
d
n
D � i �
cb �V �cb
05/18/22 607010 Chương 3 13
- Các dạng khác nhau của HSCB:
∆n ∆n
�P � �RT �
K p = K c ( RT ) = K X ( P )
∆n ∆n
= Kn � � = Kn � �
� n� �V �
� �i
∆n = 0
khi thì K p = K x = K X = Kn
05/18/22 607010 Chương 3 14
- 4. XÉT CHIỀU TRONG PHẢN ỨNG HÓA HỌC
ΠP
∆G = − RT ln K P + RT ln Π P = RT ln (4)
KP
Từ các pt (1), (3), (4), ta có thể xét chiều của phản ứng
hóa học tương tự như khi xét G:
Nếu Kp > p phản ứng tự xảy ra theo chiều thuận
Nếu Kp = p
phản ứng đạt cân bằng
Nếu Kp
- II. CÂN BẰNG HOÁ HỌC TRONG HỆ DỊ THỂ
1.Áp dụng phương trình Van’t Hoff trong DUNG DỊCH
Có thể biểu diễn HSCB theo các loại nồng độ khác
nhau, trừ trường hợp biểu diễn theo áp suất.
Hóa thế của cấu tử i: µi = µi + RT ln X i
o*
G T = GT0* + RT ln
Suy ra các hệ X
thức: GT0* = RTln KX
= KX ( ni )
∆n
Kn = Kc ( V )
Quan hệ của các ∆n
HSCB:
05/18/22 607010 Chương 3 16
- 2. CÁC PHẢN ỨNG TRONG HỆ DỊ THỂ:
Thường gặp phản ứng trong hệ dị thể, mà trong
đó các chất tồn tại trong các pha khác nhau, ví dụ:
Fe2O3 (r) + 3 CO(k) = 2 Fe(r) + 3 CO2 (k)
Br2 (l) + H2 (k) = 2 HBr(k)
Nếu các chất rắn và lỏng trong phản ứng không tạo
dung dịch, HSCB chỉ phụ thuộc vào thành phần khí:
CaCO3 (r ) = CaO (r ) + CO2 (k )
xCaO .PCO2
Kp = � K p' = PCO2
xCaCO3
05/18/22 607010 Chương 3 17
- CaCO3 (r ) = CaO (r ) + CO2 (k )
• `
05/18/22 607010 Chương 3 18
- 3. Áp suất phân ly:
Tại một nhiệt độ xác định, KP luôn là hằng số, tức là:
K P = PCO2 ( ) CB = const
(
PCO2 )
Giá trị g
CB
ọi là áp suất phân ly
PCO2 (
Giá trị nhiệt độ thỏa = ) CB
PCO2 (khí quyển)
gọi là nhiệt độ phân ly
PCO2 (
Giá trị nhiệt độ thỏa = 1 atm
CB
)
gọi là nhiệt độ phân hủy
05/18/22 607010 Chương 3 19
- Ví dụ: Áp suất phân ly của CaCO3 phụ thuộc vào
nhiệt độ theo phương trình:
lg PCO2 (CaCO3 )= 8695/T + 7,54
cho PCO2 (CaCO3 ) = PCO2 (khí quyển) = 3,0.10—4atm
tìm được Tphânly = 512oC
cho PCO2 (CaCO3 ) = 1 atm tìm được Tphân huỷ =880oC.
05/18/22 607010 Chương 3 20
nguon tai.lieu . vn
