Bài tập ch ơng Bi a Tớnh bin thiờn entropi ca quỏ trỡnh gión n ng nhit ca mol khớ H t th tớch V = 1,5lớt n V = 4lớt Coi H l khớ lý tng 2 b Cho G (kJ/mol): CaCO = - 1128,8; 298.s 3(r) CaO (r) = - 604,2; CO Tớnh G 298 2(k) = - 394,4; ca phn ng: CaO (r) + CO 2(k) = CaCO 3(r) ? Bi Tớnh s bin i entropy ca quỏ trỡnh gión n khớ agon ban u 25 C v ỏp sut 1atm 3 bỡnh 500cm ti th tớch 1000cm v 100 Cho bit CV(Ar) = 12,48J/mol Bi a Tính Ho G0 phản ứng CO(k) + H2O(h) = CO2(k) + H2(k) 298K b Tìm phơng trình biểu thị phụ thuộc H0T G0T vào nhiệt độ, biết H0298,S G0298,S (tự lấy) Chất -1 H 298,S KJ.mol G 298,S -1 KJ.mol Cp -1 -1 J.mol K CO(k) -110,52 -137,27 29,14 H2O(h) -241,83 -228,59 33,58 CO2(k) -393,51 -394,38 37,13 (k) H2(k) 28,84 Giải: a H0 = -393,51 -(-110,52) - (-241,83) = -41,160kJ/mol G0 = -394,38 -(-137,27) - (-228,59) = -28,52kJ/mol b HT = H298 + Cp(T - 298) = -41160 + 3,25(T-298) = -42128,5 + 3,25T Ta có GT = - 42128,5 + 64,18T - 3,25TlnT T GT0 G0 42182,5 + 3, 25T = dT T 298 298 T Bi : Cú phn ng thc hin V=const NH COONH (r) CO2( k ) + NH 3( k ) V cỏc s liu sau 270 C NH COONH CO ( k ) NH ( k ) H s0 ( kJ mol ) -465,2 -393,5 -46,20 Gs0 ( kJ mol ) -458,0 394,4 -16,64 a.Hi iu kin chun v 270 C phn ng i theo chiu no b.Nu coi nhit phn ng v S0 l khụng i i vi T thỡ bt u nhit no phn ng iu chun i theo chiu ngc vi chiu 270 C Nguyên lí II cho phép tìm đợc tiêu chuẩn để xác định chiều giới hạn trình Để áp dụng trình hoá học thực tế cần biết thông số hệ đạt đến giới hạn nh áp suất, nhiệt độ, nồng độ, thành phần chất Sử dụng tiêu chuẩn để xác định: nồng độ chất lúc cân bằng, yếu tố ảnh hởng đến chuyển dịch cân điều khiển phản ứng hoá học để đạt đợc hiệu cao A Cân hoá học I Sự biến đổi entanpi tự trình phản ứng Mọi phản ứng hoá học tiến đến trạng thái cân bằng, tồn đồng thời chất tham gia phản ứng sản phẩm phản ứng nhng với tỉ lệ khác Nếu lợng sản phẩm vợt xa lợng chất tham gia: phản ứng chiều (xảy hoàn toàn) Nếu lợng sản phẩm lợng chất tham gia không khác nhiều: phản ứng chiều (phản ứng thuận nghịch) Trong trình phản ứng, thành phần hệ thay đổi, entanpi tự giảm (G < 0) Khi đạt đến cân G = 0, hàm G không biến đổi nữa, thành phần chất hệ không thay đổi II Phơng trình đẳng nhiệt Vant Hoff phản ứng hoá học Hằng số cân Phơng trình đẳng nhiệt Vant Hoff Xét phản ứng khí lí tởng nhiệt độ áp suất không đổi: aA + bB eE + dD Gọi PA , PB , PE , PD áp suất riêng phần A, B, E, D nhiệt độ T Biến thiên en tanpi tự phản ứng là: GT = (e.à E + d.à D) - (a.à A + b.à B) Từ quy tắc pha Gibbs thấy rằng: - Khi số cấu tử độc lập K tăng bậc tự tăng - Khi số pha tăng bậc tự cuả hệ giảm Vì bậc tự hệ C nên số pha hệ là: K + Nếu áp suất nhiệt độ hệ không đổi thì: C=K- +1 III Cân pha hệ cấu tử Giản đồ pha Trong hệ cấu tử, số pha nhiều Một chất nguyên chất tồn trạng thái rắn, lỏng, Do để xác định trạng thái hệ cần phải biết nhiệt độ áp suất Trạng thái hệ đợc xác định điểm giản đồ biểu diễn phụ thuộc áp suất vào nhiệt độ gọi Giản đồ pha Điểm đợc gọi điểm biểu diễn hệ Khi hệ có pha nằm cân với nhau: Rắn (R) Lỏng (L) Lỏng (L) Hơi (H) Hơi (H) Rắn (R) Thì bậc tự hệ là: C=1-2+2=1 Bậc tự hệ nghĩa thông số trạng thái (P họăc T) biến đổi thông số phải biến đổi theo: P = f(T) Hoặc: T = f(P) Hơi nằm cân với lỏng rắn gọi bo hoà áp suất bo hoà gây nên gọi áp suất bo hoà áp suất bão hoà phụ thuộc chất chất nhiệt độ nhiệt độ không đổi chất dễ bay (liên kết phần tử yếu) áp suất bão hoà lớn ngợc lại Quá trình bay trình thu nhiệt, tăng nhiệt độ áp suất bão hoà tăng Tại nhiệt độ sôi chất lỏng tồn cân bằng: Lỏng (L) Nhiệt độ sôi chất lỏng phụ thuộc vào - chất chất lỏng chất lỏng Hơi (H) - áp suất mặt Với mục đích so sánh ngời ta lấy nhiệt độ sôi chất lỏng áp suất atm làm nhiệt độ sôi chuẩn Nhiệt độ sôi chuẩn chất lỏng nhiệt độ áp suất bo hoà 101,325 kPa Tại nhiệt độ nóng chảy, cân bằng: Rắn (R) Lỏng (L) đợc thiết lập Khi : C=1-2+2=1 Từ suy nhiệt độ nóng chảy chất phụ thuộc vào chất phụ thuộc áp suất : Tnc = f(P) Các đờng cong biểu thị phụ thuộc P = f(T) Tnc = f(P) cắt điểm, pha rắn, lỏng nằm cân với đó: C = - + = 0, hệ vô biến Điểm gọi điểm ba Vị trí điểm ba phụ thuộc vào chất chất Tập hợp đờng cong P = f(T) Tnc = f(P) tạo thành giản đồ trạng thái hay giản đồ toạ độ P T Có thể định nghĩa giản đồ pha nh sau: Giản đồ pha hình ảnh đồ thị phụ thuộc đại lợng đặc trng cho trạng thái hệ đặc trng cho chuyển pha hệ 2.Phơng trình Clapeyron, Clapeyron - Clausius trạng thái cân pha G() = G() Một biến đổi dP kéo theo biến đổi dT, dG() dG(), dG() = dG() Theo phơng trình nhiệt động học: V()dP - S()dT = V()dP - S()dT dP S = dT V hay dP H = dT TV gọi phơng trình Clapeyron Nếu xem xét cân R H hay L H thay V = Vh, ta có dP H PH = = dT TV RT nên d ln P H = dT RT Phơng trình Clapeyron -Clausius Trong khoảng nhiệt độ nhỏ H đợc coi không đổi, có: H 1 P2 = P1 exp ( ) R T2 T1 Phơng trinh cho phép: - Tính P bão hoà T biết H áp suất bão hoà T - Nếu biết phụ thuộc P=P(T) tim H hoá - Tim nhiệt độ sôi T áp suất P biết nhiệt độ sôi T 2 áp suất P H Bi cõn bng húa hc Bi Tính số cân 25 C phản ứng: a 0,5N b N + 1,5H 2(k) 2(k) + 3H 2(k) 2(k) NH 2NH 3(k) 3(k) 0,5N + 1,5H 3(k) 2(k) 2(k) Biết G (NH ) = -16,5kJ/mol 298,s 3(k) c NH Giải: a Ta có G 0 (a) = G (NH ) = -16,5kJ/mol nên 298, 298,s 3(k) K(a) = exp(16500/8,314.298) = 780,35 0 (b) = 2G (NH ) = -33kJ/mol nên 298, 298,s 3(k) K(b) = exp(33000/8,314.298) = 6,089.10 b Ta có G 0 (c) =- G (NH ) = 16,5kJ/mol.l nên 298, 298,s 3(k) -3 K(c) = exp(-16500/8,314.298) = 1,28.10 c Ta có G Bi Hằng số cân phản ứng CO(k) + H2O(k) CO2(k) + H2(k) 850 C 1.Tính nồng độ cân chất, biết nồng độ ban đầu CCO = 1mol/l, CH2O = 3mol/l Gii Gọi x số mol CO2 H2 tạo thành số mol Kc = CCO2 CH CCO CH 2O x = 0, 75 CO 1-x, số mol H2O 3-x x = =1 (1 x)(3 x) Bi Khi nung NH4Cl 4270C áp suất 4560mmHg 459 C áp suất lên tới 8360mmHg Tính a Hằng số cân K P b Sự biến đổi entanpi tự chuẩn G c Sự biến đổi entanpi chuẩn H 0 d Sự biến đổi entropy chuẩn S phản ứng nhiệt phân NH Cl 427 C, giả sử tuân theo tính chất khí lý tởng Giải: Ta có NH Cl NH + HCl a 427 C, K (427) = P P = (4560/2.760)(4560/2.760) = 3.3 =9 P NH3 HCl b G = -8,314.(427+273)ln9 = -12,789kJ/mol c Ta có K (459) = (8360/2.760)(8360/2.760) = 30,25 P ln(30,25/9) = (-H /8,314)(1/732 -1/700) H = 161,4kJ/mol d S = [161400 - (-12789)]/700 = 248,8J/mol Bi 15000 C phõn ly ca HI bng 0,5 theo phn ng Hóy tớnh : Hng s cõn bng K ca phn ng trờn 15000 C HI H 2iu I 2(sau: phõn ly v s mol I2 c hỡnh thnh kin k k ) a 0,1 mol HI vo bỡnh dung ( k) + tớch 4,1l cú cha H2 vi ỏp sut bng 1,773atm 15000 C 0 1.Tính áp suất bão hoà nớc 90 C, biết 100 C áp suất bão hoà nớc 1atm H bh = 40,66kJ/mol Giải: 40660 P90 = 1atm exp ( ) = 0, 697 atm 8,314 363 373 2.Dới áp suất 1atm nớc sôi 100 C Hỏi dới áp suất 1,95atm nớc sôi nhiệt độ nào? Cho biết 100 C Hbh nớc 40,66kJ/mol Giải: P2 H 1 ln = ( ) P1 R T2 T1 P1,95 1 R 8, 314 1,95 = ln = ln = 0,00254 T1,95 T1 H P1 373 40660 T2 = 393 [...]... theo chiều thuận càng mạnh và ngợc lại (6- 5) đợc gọi là phơng trình hằng số cân bằng So sánh (6- 4) với (6- 5) ta đợc: 0 G T = -RTlnKp (6- 6) PEe PDd a b = K p = const PA PB cb 0 G T = -RTlnKp PEe PDd GT = RT (ln K p ln a b ) PA PB (6- 6) và (6- 7) là phơng trình đẳng nhiệt Vant Hoff (6- 5) (6- 6) (6- 7) Ngoài hằng số cân bằng Kp trong thực tế còn sử dụng các hằng số cân bằng Kc, KN, Kn Mối liên... tổng quát của cân bằng pha Xét hệ cô lập gồm pha (, , ,, ) nằm cân bằng với nhau Điều kiện cân bằng nhiệt động của hệ là nhiệt độ, áp suất và thế hoá của mỗi một cấu tử ở mọi pha phải nh nhau : T() = T() = T() = = T() : Cân bằng nhiệt P() = P() = P() = = P() : Cân bằng cơ à() = à() = à() = = à() : Cân bằng hoá học Quy tắc pha Gibbs Xét hệ gồm K cấu tử độc lập, mỗi cấu tử có mặt trong pha: Bậc tự... thành phần, tính chất lý học và hoá học giống nhau và có bề mặt phân chia với các phần khác của hệ đợc gọi là pha Thí dụ: nớc lỏng và cục nớc đá đựng trong cốc nớc tạo thành 1 hệ 2 pha Pha chỉ gồm 1 chất đợc gọi là pha đơn hay pha nguyên chất Pha gồm 2 hay nhiều chất đợc gọi là pha phức tạp 2.Hệ đồng thể và dị thể 3 Cân bằng pha 4 Cấu tử Phần hợp thành của hệ có thể tách ra và tồn tại độc lập bên... N = = P RT P T (6- 16) Nếu n > 0 thì khi áp suất chung của hệ (P) tăng lên KN sẽ giảm và cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều từ phải sang trái Nếu n < 0 thì khi P tăng KN sẽ tăng và cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều từ trái sang phải Khi n = 0 thi: ln K N =0 P T và cân bằng không bị chuyển dịch Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier Nếu 1 hệ đang ở trạng thái cân bằng mà ta tăng áp suất... phần các pha có trong hệ cân bằng Nếu giữa các cấu tử không có phản ứng hoá học thì số cấu tử độc lập bằng số cấu tử Còn nếu giữa các cấu tử có phản ứng hoá học thì số cấu tử độc lập bằng số cấu tử - số hệ thức giữa các nồng độ của cấu tử VD: Hệ gồm H2 -O2 -H2O không cân bằng có K = 3 Hệ gồm H2 -O2 -H2O cân bằng có K = 2 Hệ gồm H2 -O2 -H2O cân bằng song lúc đầu chỉ hơi nớc có K = 1 II Quy tắc pha Gibbs... lúc cân bằng, Kn còn phụ thuộc cả thành phần ban đầu Khi n = 0 thì: Kp = KC = KN = Kn Trong trờng hợp này đối với 1 phản ứng đã cho các hằng số cân bằng chỉ phụ thuộc nhiệt độ Từ phơng trình hằng số cân bằng rút ra kết luận: nhiệt độ không đổi khi phản ứng đạt đến cân bằng, áp suất riêng phần và do đó nồng độ các chất không thay đổi 2 Phơng pháp xác định hằng số cân bằng a Xác định hằng số cân bằng. .. (P, C, T) thì GT sẽ khác không và hệ sẽ chuyển từ trạng thái cân bằng sang trạng thái không cân bằng và sẽ tiến triển để đạt tới trạng thái cân bằng mới ứng với các giá trị mới của áp suất riêng phần (nồng độ) của các chất tham gia và sản phẩm Sự chuyển từ một trạng thái cân bằng này sang trạng thái khác dới ảnh hởng tác động bên ngoài lên hệ đợc gọi là sự chuyển dịch cân bằng 2 ảnh h ởng của áp suất... trong trờng hợp có chất rắn tham gia và chúng không tạo thành dung dịch rắn với nhau và với các khí thì chúng không có mặt trong phơng trình của hằng số cân bằng III Sự chuyển dịch cân bằng- Nguyên lí Le Chatelier 1 Sự chuyển dịch cân bằng Khi phản ứng: aA đạt tới cân bằng thì: + bB eE + dD PEe PDd GT = RT (ln K p ln a b ) PA PB =0 Nếu hệ đang ở trạng thái cân bằng mà ta thay đổi một trong các thông... Hãy tính [A]; [B]; [C] ở trạng thái cân bằng A + 2B Ban đầu Cbằng 1 1-x 2 2-2x 3C 0 3x 3 2 K = (3x) /{ (1-x)(2-2x) } = 3 3 = 27x /{ 4.(1-x) } = 16 3 3 3 3 x / (1-x) = 4 /3 x/(1-x) = 4/3 3x = 4-4x [A] = 3/7; [B] = 6/ 7; [C] = 12/7 x = 4/7 b.Xác định Kp theo các dữ kiện nhiệt động hoá học GT0 K (6- 11) p = exp RT Từ (6- 6) ta có: Dựa vào các dữ kiện nhiệt động hoá học cho trong sổ tay hoá lí có thể... số cân bằng của phản ứng theo hằng số cân bằng của các phản ứng đ biết Ví dụ: Tính hằng số cân bằng của phản ứng: C(gr) + H2O(h) CO(k) + H2(k) (1) Cho biết: H2O(k)+ CO(k) H2(k) + CO2(k) (2) G0T(2) = -RTlnKp(2) C(gr) + CO2(h) 2CO(k) (3) G0T(3) = -RTlnKp(3) d Hằng số cân bằng của phản ứng có chất rắn tham gia Xét phản ứng: FeO(r) + CO(k) Fe(r) + CO2(k) ở nhiệt độ và áp suất không đổi, điều kiện cân