Đang tải... (xem toàn văn)
lý thuyết chủ đạo của chuyên đề được kết hợp đan xen với những ví dụ điển hình sẽ là nguồn kiến thức giúp các em nắm vững được kiến thức hơn. Biết cách vận dụng để giải các dạng bài.Đạt kết quả cao trong kì thi hsg, olypic.
CHUYÊN ĐỀ: HÓA LÝ I. Nguyên lý thứ I của nhiệt động lực học nhiệt hóa học. 1. Nội dung và biểu thức tính. - Nội dung: không thể chế tạo động cơ vĩnh cửu loại 1 (nghĩa là một thứ máy chuyển động vĩnh viễn cho công có ích mà không phải tiêu vào đó năng lượng tương ứng lấy từ ngoài). - Biểu thức của nguyên lý thứ I: + Giả sử chỉ nghiên cứu một hệ chỉ trao đổi năng lượng với môi trường bên ngoài dưới dạng nhiệt và công thì: nếu hệ vừa nhận nhiệt và vừa sinh công thì độ tăng nội năng của hệ phải bằng đúng nhiệt hệ nhận được cộng với công mà hệ thực hiện. ∆U = Q + A Với ∆U là biến thiên nội năng của hệ. Q, A là nhiệt và công hệ trao đổi trong quá trình. + U là một hàm trạng thái nên khi hệ thực hiện trong một chu trình thì: ∆U = 0 → Q = -A + Với hệ cô lập thì Q = 0; A = 0; → ∆U = 0 →nội năng của hệ được bảo toàn. + Nếu quá trình trao đổi nhiệt và công với môi trường bên ngoài là một quá trình vô cùng nhỏ thì lượng nhiệt và công mà hệ trao đổi cũng là những lượng vô cùng nhỏ. dU = δQ + δA ( )∗ có: dU là một vi phân toàn phần và biến thiên nội năng ∆U chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối của hệ không phụ thuộc vào các trạng thía chuyển tiếp trung gian. 2. Nhiệt và hiệu ứng nhiệt của quá trình. - Ta có biểu thức ( ) gồm công giãn nở thể tích pdV và công có ích δA’ nên ( )∗ ∗ trở thành: dU = δQ – pdV + δA’ → Với quá tình hữu hạn: U Q A ' pdV∆ = + − ∫ Và khi hệ không thực hiện công có ích: U Q pdV∆ = − ∫ Qúa trình này là quá trình không thuận nghịch, công mà hệ thực hiện không là công cực đại. Do đó nhiệt Q được gọi là “hiệu ứng nhiệt của quá trình” → Đn: Hiệu ứng nhiệt của quá trình là nhiệt kèm theo quá trình đó khi hệ không thực hiện công nào khác ngoài công giãn nở thể tích. - Trong thực tế có 2 quá trình thường gặp là quá trình đẳng tích và đẳng áp. Do vậy nhiệt được tính theo biểu thức: + Quá trình đẳng tích (V = const): Q v + A v ’ = ∆U v + Quá trình đẳng áp (P = const): δQ p - δA p ’ = dU p + pdV đặt H = U + pV:được gọi là entanpi → Q p + A p ’ = ∆H p - Nhiệt dung: là lượng nhiệt cần thiết để làm nóng hệ lên 1 0 C. + Nhiệt dung trung bình: 2 1 Q Q C T T T = = − ∆ + Đối với quá trình đẳng tích và đẳng áp nhiệt dung được xác định: ( ) , , V P V P H C T = ∆ ÷ ∆ + Đối với khí lý tưởng: C p – C v = nR 3. Nguyên lý thứ I áp dụng cho khí lý tưởng. - Dựa vào phương trình trạng thái khí (PT Mendeleep- Clapayrong): PV = nRT và biểu thức (∗) ta có: δQ = C v dT + RTdlnV δQ = C p dT – RTlnP + Quá trình đẳng tích: Công: A V = 0 Nhiệt: 2 1 v v v T dT T Q U C = ∆ = ∫ + Quá trình đẳng áp: Công: A P = -P∆V = -R∆T Nhiệt: 2 1 p p p T dT T Q U C = ∆ = ∫ + Quá trình đẳng nhiệt: Công: A T = -PdV = 2 1 1 2 1 2 ln ln lnRT RT RT V C P V C P − = − = − Nhiệt: Q T = -A T + Quá trình đẳng nhiệt đẳng áp: Công: A T,P = -P∆V = -∆nRT Nhiệt: Q T = -A T + ∆U T + Quá trình đoạn nhiệt (Phương trình Poatxong) 1 ; p v const const TV C PV C γ γ γ − = = = 4. Định luật Hetxơ. - Hiệu ứng nhiệt Q v và Q p của phản ứng hóa học chỉ phụ thuộc vào trạng thái của những chất đầu và những chất cuối, hoàn toàm không phụ thuộc vào cách tiến hành phản ứng. - Hệ quả: cho phép thiết lập quy tắc tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học về sinh nhiệt và thiêu nhiệt. + Sinh nhiệt (nhiệt hình thành) của một hợp chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng hình thành 1mol hợp chất ấy từ những đơn chất ứng với trạng thái bền nhất của những nguyên tố tự do của hợp chất trong điều kiện đã cho về áp suất và nhiệt độ. → Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học bằng tổng sinh nhiệt của các chất cuối trừ tổng sinh nhiệt của các chất đầu. Biểu thức: ( ) ( ) pu cuoi dau ht ht Q Q Q = − ∑ ∑ Hay ( ) ( ) pu cuoi dau ht ht H H H ∆ = − ∑ ∑ ∆ ∆ + Thiêu nhiệt (nhiệt đốt cháy): là hiệu ứng nhiệt của phản ứng oxi hóa 1mol chất (có thể là đơn chất hay hợp chất) bằng oxi phân tử cho đến khi được những oxit cao của các nguyên tố tương ứng. → Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hóa học bằng tổng thiêu nhiệt của tất cả các chất đầu trừ tổng thiêu nhiệt của các chất cuối. Biểu thức: ( ) ( ) pu dau cuoi tn tn Q Q Q = − ∑ ∑ Hay ( ) ( ) dc pu dau cuoi dc H H H ∆ = − ∑ ∑ ∆ ∆ - Hiệu ứng nhiệt là một đại lượng phụ thuộc nhiệt độ. Sự phụ thuộc biểu thị qua phương trình Kiêchôp: 2 2 1 1 p T dT T T T C H H ∆ = ∆ + ∆ ∫ NOTE: CẦN NHỚ 1cal = 4,18J = 0,0413l.atm 1J = 0,239cal = 9,869.10 -3 l.atm = 10 7 ec 1l.atm = 101,33J = 24,2cal R = 8,314J/mol.K = 0,082l.atm/molK = 1,987cal/mol.K Ví dụ 1: Tính nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ của 0,5mol nước đá từ 223K lên 773K ở áp suất 1atm. Cho biết ∆H 0 nóng chảy của H 2 O ( r ) ở 273K là 6004J/mol; ∆H bay hơi của H 2 O ( l ) ở 373K là 40660J/mol; C p của H 2 O ( r ) là 35,56J/molK; C p của H 2 O ( l ) = 75,3J/mol.K; C p của H 2 O (k ) là 30,2 + 10 -2 T (J/mol.K) Giải. Áp dụng định luật Hetxơ. H 2 O (r,223K) ? x H = ∆ → H 2 O (h,773K) Có: H 2 O (r,223K) 1 H ∆ → H 2 O (r,273K) 2 H ∆ → H 2 O (l,273K) 3 H ∆ → H 2 O (l,373K) 4 H ∆ → H 2 O (k,373K) 5 H ∆ → H 2 O (h,773K) Ta chia nhỏ thành các quá trình thuận nghịch: + Quá trình 1: Quá trình đẳng áp. 273 1 223 0,5.35,56.(273 223) 889 r n dT J p C H ⇒ ∆ = = − = ∫ + Quá trình 2: Quá trình hóa hơi → ∆H 2 = n∆H nc = 0,5.6004 = 3002J + Quá trình 3: Quá trình đẳng áp. 373 3 273 0,5.75,3.(373 273) 3765 l n dT J p C H ⇒ ∆ = = − = ∫ + Quá trình 4: Quá trình đẳng nhiệt → ∆H 4 = n∆H bh = 0,5.40660 = 20330J + Quá trình 5: Quá trình đẳng áp. ( ) 773 773 2 5 373 373 0,5. 30,2 7186 10 k n dT T dT J p C H − ⇒ ∆ = = + = ∫ ∫ → ∆H x = ∆H 1 + ∆H 2 + ∆H 3 + ∆H 4 + ∆H 5 ↔ ∆H x = 889 + 3002 + 3765 + 20330 + 7186 = 35172J Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 3,6gam hợp chất hữu cơ X ở thể khí bằng một lượng dư oxi trong một bom nhiệt kế. Ban đầu, nhiệt lượng kế chứa chứa 600g nước, ở 25 0 C. Sau phản ứng, nhiệt độ của hệ là 28 0 C; có 11g CO 2 (k ) và 5,4g H 2 O(l) được tạo thành. Giả thiết, lượng nhiệt bị hấp thụ bởi oxi dư và các sản phẩm phản ứng là không đáng kể. 1. Xác định công thức phân tử của X. 2. Xác định nhiệt sinh tiêu chuẩn ở 298K của X. Cho biết: 0 ,298s H ∆ của CO 2 (k) và H 2 O(l) lần lượt là -393,51 và -285,83kJ/mol. Biến thiên nội năng của phản ứng đốt cháy 1mol X ở 25 0 C, 0 298 U ∆ = -2070kJ/mol. Giải. 1. Có n co2 = 0,25mol; n h2o = 0,3mol → AD ĐLBTKL: n X = 0,05mol → M X = 72 → CTPT của X là C 5 H 12 2. Ta có : 0 298 U ∆ = 0 298 H ∆ + A = 0 298 H ∆ + (-nRT) → 0 298 H ∆ = 0 298 U ∆ + nRT = -2070 + 0,05.8,314.298.10 -3 = -2069,9kJ/mol Sinh nhiệt tiêu chuẩn của X là : 2 2 0 0 0 0 298 5. 393,51 6.285,82 2069,9 1612,57 / 5 6 X O kJ mol CO H H H H H = + − = − − + = − ∆ ∆ ∆ ∆ Ví dụ 3: Cho hóa hơi 36g nước lỏng ở 100 0 C và 1atm. Sau đó làm giãn nở thuận nghịch đẳng nhiệt hơi nước đến thể tích gấp 10 lần. Chấp nhận hơi nước là khí lý tưởng và biết rằng : - Nhiệt hóa hơi của nước ∆H hh = 9630cal/mol. - Thể tích phân tử gam của hơi nước là 30l và trong tính toán có thể bỏ qua thể tích pha lỏng so với pha khí. Tính công A và các đại lượng ∆H, ∆U của hệ trong quá trình. Giải. Áp dụng định luật Hetxơ. H 2 O (l,373K) → H 2 O (h,373K),V2 Có H 2 O (l,373K) 1 H ∆ → H 2 O (h,373K),V1 2 H∆ → H 2 O (h,373K),V2 Chia quá trình thành các quá trình nhỏ thuận nghịch. + Tính công A. Quá trình 1 : Quá trình đẳng áp, đẳng nhiệt. A 1 = -nP∆V = - 36 18 .1.30.24,2 = -1452cal = -6075J Quá trình 2: Quá trình đẳng nhiệt. A 2 = -nRTln 2 1 V V = - 36 18 .8,314.373.2,303.lg10 = -14283J → Vậy với cả quá trình: A = A 1 + A 2 = -6075J + -14283J = -20358J + tính hiệu ứng nhiệt ∆H. Quá trình 1 : Quá trình đẳng áp, đẳng nhiệt. ∆H 1 = 9630. 36 18 = 19260cal = 80506,8J Quá trình 2: Quá trình đẳng nhiệt: ∆H 2 = 0 → Vậy với cả quá trình: ∆H = ∆H 1 + ∆H 2 = 80506,8J + Tính ∆U. Quá trình 1 : Quá trình đẳng áp, đẳng nhiệt. ∆U 1 = ∆H 1 + A 1 = 80506,8 – 6075 = 74431,8J Quá trình 2: Quá trình đẳng nhiệt: ∆U 2 = 0 → Vậy với cả quá trình: ∆U = ∆U 1 + ∆U 2 = 74431,8J Ví dụ 4: Nhiệt hòa tan của MgSO 4 ∆H 1 = -88,198kJ/mol; của MgSO 4 .H 2 O ∆H 2 = -55,647kJ/mol. Xác định nhiệt hidrat hóa của MgSO 4 tinh thể. Giải: Áp dụng định luật Hetxơ. MgSO 4 2 hidrathoa O H H → ∆ MgSO 4 .H 2 O Có MgSO 4 1 tanhoa H → ∆ 2 2 2 tan 4( ) hoa aq aq H Mg SO + − + ¬ ∆ MgSO 4 .H 2 O Do đó: ∆H hidrat hóa = ∆H 1 + ∆H 2 = -88,198 –(-55,647) = -32,551kJ/mol. Ví dụ 5: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng hình thành C 2 H 6 từ cacbon than chì và hidro khí ở P = 1at và T = 25 0 C. Biết rằng thiêu nhiệt của C 2 H 6 ; của C tc và của H 2 (k) theo thứ tự lần lượt là: 1563,979kJ/mol; 393,296kJ/mol; 285,767kJ/mol. Giải. Ta có: 2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 + 3H 2 O ∆H 1 = -1563,979kJ/mol C tc + O 2 → CO 2 ∆H 2 = -393,296kJ/mol 2H 2 + O 2 → 2H 2 O ∆H 3 = -285,767kJ/mol Luôn có: ( ) ( ) dc pu dau cuoi dc H H H ∆ = − ∑ ∑ ∆ ∆ → ∆H = -393,296.2 + (-285,763.3) – ( -1563,979) = -79,914kJ/mol. → Nhận xét: hiệu ứng nhiệt của phản ứng chính là sinh nhiệt của chất phản ứng. II. Nguyên lý thứ II của nhiệt động lực học. 1. Nội dung và biểu thức. - Một số cách phát biểu: + Nhiệt không thể tự truyền từ vật lạnh sang vật nóng hơn. + Không thể có động cơ vĩnh cửu loại 2 (là loại máy có thể lặp lại một số lần tùy ý những chu trình trong đó nó chỉ lấy nhiệt của một nguồn nhiệt và chuyển lượng nhiệt ra công tương đương). - Biểu thức định lượng tổng quát của nguyên lý 2 đối với một chu trình ∆S = 0: 0 Q T δ ≤ ∫ Ñ Dấu đẳng thức ứng với chu trình thuận nghịch, dấu bất đẳng thức ứng với chu trình bất thuận nghịch. 2. Hàm entrop (S) và công thức tính. - Đối với hệ cô lập Q = 0 luôn có ∆S cô lập ≥ 0 và ∆S cô lập = ∆S khảo sát + ∆S nguồn nhiệt - Vì entropi là hàm trạng thái do đó khi tính ta cần chia nhỏ thành các quá trình thuận nghịch và tính theo công thức: ∆S khảo sát = ( ) 1 i tn i S ∑ ∆ + Đối với một quá trình thuận nghịch: 2 1 tn S T Q δ ∆ = ∫ + Quá trình thuận nghịch đẳng nhiệt: tn S T Q ∆ = + Quá trình thuận nghịch đẳng áp: 2 1 ln p T S d T T C ∆ = ∫ và khi C p = const thì 2 1 ln p S T C T ∆ = + Quá trình thuận nghịch đẳng tích: 2 1 ln v T S d T T C ∆ = ∫ và khi C v = const thì 2 1 ln v S T C T ∆ = + Quá trình đoạn nhiệt: ∆S = 0 - Khi hệ khảo sát là khí lý tưởng: + Quá trình đẳng tích: 2 2 1 1 ln ln v S R V T C V T ∆ = + khi C v = const + Quá trình đẳng áp: 2 1 1 2 ln ln p S R T P C T P ∆ = + khi C p = const + Quá trình đẳng nhiệt: 2 1 2 1 ln lnS R R V P V P ∆ = = 3. Nguyên lý chuyển dịch cân bằng. - Nội dung nguyên lý chuyển dịh cân bằng( nguyên lý Lơ Satơliê): Một hệ ở trạng thái cân bằng bền nếu chịu một tác dụng từ ngoài làm thay đổi một điều kiện nào đó trong các điều kiện quy định vị trí của cân bằng thì hệ sẽ chuyển sang trạng thái nào làm giảm ảnh hưởng của tác dụng gây ra và vị trí của cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều đó. - Nhiệt độ: Khi một hệ đang ở vị trí cân bằng, nếu làm tăng nhiệt độ mà không thay đổi P or V thì cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt và ngược lại; hạ nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều tỏa nhiệt. - Áp suất: ở nhiệt độ không đổi, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm số mol khí nếu tăng áp suất và sẽ chuyển dịch theo chiều làm tăng số mol khí khi hạ áp suất. - Sự thêm một khí trơ vào hệ cân bằng trong pha khí: Sự có mặt của khí trơ trong hệ cân bằng làm tăng áp suất chung của hệ song vị trí cân bằng có thể bị thay đổi hay không còn tùy thuộc vào điều kiện áp suất và thể tích của hệ có thay đổi hay không. + Sự thêm khí trơ ở V = const không làm thay đổi trạng thái cân bằng vì áp suất riêng của các khí trong phản ứng không thay đổi. + Sự thêm khí trơ ở P = const có thể làm thay đổi trạng thái cân bằng do sự giảm áp suất riêng của các chất khí trong hệ phản ứng. 4. Phương trình GipXơ – Hemhônxơ. NHỚ: ∆G = ∆H - T∆S 5. Phương trình VanHốp 2 lnd K H dT RT ∆ = khi ∆H = const thì lgK là hàm bậc nhất của 1/T có dạng: lg A K B T = + với ; 2,303 H A B const R ∆ = − = → Độ dốc của đường thẳng bằng: 2,303 H tg A R α ∆ = − = Ví dụ 6: Lưu huỳnh hình thoi (ST) và lưu huỳnh đơn tà (SD) là hai dạng thù hình của nguyên tố lưu huỳnh. Hỏi: a. Dạng nào bền hơn ở 25 0 C. b. Nhiệt độ nào cả 2 dạng cân bằng với nhau. Cho 0 298,ht H∆ của mỗi dạng lần lượt là 0,0 và 0,3 kJ/mol. 0 298 S của mỗi dạng lần lượt là 31,88 và 32,55J/mol.K Giải. a. S ST → S SD Ta có: 0 298 S = 0 298,SD S - 0 298,ST S = 32,55 – 31,88 = 0,669J/K 0 298 H ∆ = 0 298,SD H - 0 298,ST H = 0,3kJ → 0 298 G ∆ = 300-298.0,669 = 100,5J > 0 → ở 25 0 C lưu huỳnh dạng hình thoi bền hơn lưu huỳnh dạng đơn tà. b. Để 2 dạng cân bằng nhau thì: 0 298 G ∆ = 0. → 300-0,669.T = 0 → T = 448,43K Vậy nhiệt độ mà tại đó 2 dạng nằm cân bằng nhau là 175,43 0 C. Ví dụ 7: Đun nóng hỗn hợp khí gồm O 2 và SO 2 có chất xúc tác, xảy ra phản ứng: O 2 + 2SO 2 € 2SO 3 (1) Cân bằng (1) sẽ dịch chuyển như thế nào trong trường hợp: a. Cho 1 lượng He vào bình phản ứng để áp suất khí trong bình tăng gấp đôi. b. Giả thiết thể tích khí trong bình tăng gấp đôi, lượng He cho vào bình phản ứng chỉ để giũ cho áp suất tổng không đổi. Giải. a. Nếu áp suất tăng gấp đôi do thêm He, nhưng thể tích không đổi, áp suất riêng phần của các chất khí không đổi thì cân bằng sẽ không bị chuyển dịch. b. Nếu áp suất tỏng trong bình không đổi, nhưng giả thiết thể tích bình được tăng gấp đôi, khi đó sẽ làm giảm áp suất riêng phần của các chất do đó mà cân bằng (1) sẽ dịch chuyển theo chiều nghịch. Ví dụ 8. Tính biến thiên entropi của quá trình đun 0,5mol nước đá từ 223K lên 773K ở áp suất 1atm. Cho biết ∆H 0 nóng chảy của H 2 O ( r ) ở 273K là 6004J/mol; ∆H bay hơi của H 2 O ( l ) ở 373K là 40660J/mol; C p của H 2 O ( r ) là 35,56J/molK; C p của H 2 O ( l ) = 75,3J/mol.K; C p của H 2 O (k ) là 30,2 + 10 -2 T (J/mol.K). Giải: Áp dụng định luật Hetxơ. H 2 O (r,223K) ? x H = ∆ → H 2 O (h,773K) Có: H 2 O (r,223K) 1 H ∆ → H 2 O (r,273K) 2 H ∆ → H 2 O (l,273K) 3 H ∆ → H 2 O (l,373K) 4 H ∆ → H 2 O (k,373K) 5 H ∆ → H 2 O (h,773K) Ta chia nhỏ thành các quá trình thuận nghịch: + Quá trình 1: Quá trình đẳng áp. 273 273 1 223 223 0,5 35,56 3,6 / . r dT dT n J mol K p T T S C ⇒ ∆ = = = ∫ ∫ + Quá trình 2: Quá trình hóa hơi → ∆S 2 = 0,5.6004 11 / . 273 nc J mol K T n H = = ∆ + Quá trình 3: Quá trình đẳng áp. 373 373 3 273 273 0,5 75,3 11,75 / . l dT dT n J mol K p T T S C ⇒ ∆ = = = ∫ ∫ + Quá trình 4: Quá trình đẳng nhiệt → ∆S 4 = 0,5.40660 54,5 / . 373 bh J mol K T n H = = ∆ + Quá trình 5: Quá trình đẳng áp. ( ) 773 773 2 5 373 373 0,5. 30,2 13 / . 10 k dT dT n T J mol K p T T S C − ⇒ ∆ = = + = ∫ ∫ → ∆S = ∆S 1 + ∆S 2 + ∆S 3 + ∆S 4 + ∆S 5 ↔ ∆S = 3,6 + 11 + 11,75 + 54,5 + 13 = 93,85J/mol.K Ví dụ 9. Tính biến thiên entropi ∆S trong quá trình đông đặc của bezen dưới áp suất 1at trong hai trường hợp: a. Đông đặc ở t = +5 0 C. b. Đông đặc ở t = -5 0 C. Chấp nhận nhiệt độ đông đặc cuae bezen là +5 0 C với nhiệt độ nóng chảy bằng 9,916kJ/mol ; và cho C p(C6H6l) = 126,8J/mol.K ; C p(C6H6r) = 122,6J/mol.K. Giải. a. Quá trình đông đặc của bezen ở +5 0 C là quá trình thuận nghịch và đẳng nhiệt. Nhiệt đông đặc của bezen là : ∆H dđ = -∆H nc = -9,916kJ/mol. → Biến thiên entropi trong quá trình đông đặc là : ∆S bezen = dd 1 9916 35,67 / . 5 273 J mol K H T − = = − + ∆ b. Quá trình đông đặc bezen ở -5 0 C là quá trình không thuận nghịch, chia quá trình ra thành các quá trình nhỏ. Áp dụng định luật Hetxơ. C 6 H 6(l,268K) ?S ∆ = → C 6 H 6(r,268K) Có: C 6 H 6(l,268K) 1 S ∆ → C 6 H 6(l,278K) 2 S ∆ → C 6 H 6(r,278K) 3 S ∆ → C 6 H 6(r,268K) + Quá trình 1: Quá trình thuận nghịch đẳng áp. 278 278 1 , 268 268 126,8 4,644 / . P l dT dT J mol K T T S C = = = ∆ ∫ ∫ + Quá trình 2: Quá trình đẳng nhiệt. →∆S 2 = -35,67J/mol.K + Quá trình 3: Quá trình thuận nghịch đẳng áp. [...]... C p, r T 278 T 278 → Biến thiên entropi trong cả quá trình là: ∆S = ∆S1 + ∆S2 + ∆S3 = 4,644 – 35,67 -4,476 = -35,502J/mol.K III Cân bằng hóa học 1 Biểu thức hằng số cân bằng - Xét cân bằng: aA + bB € dD + eE ; Ka Áp dụng ĐLBTKL: ∆G = ∆G0 + RTlnKa Khi có cân bằng hóa học: ∆G = 0 → ∆G0 = -RTlnKa - Có mối liên hệ giữa các hằng số cân bằng: Kp; Kc; Kx Kp = Kc(RT)∆n = KxP∆n Với ∆n = nsau - ntrước 2 Ảnh... Cl2(k) Xét phản ứng : 0,717 ( 2a ) a 2a 0,717-2a a 2 ( 0,717−2a ) 2 = K p = 0,036 ⇒ a = 0,125 Áp suất trong bình khi hệ đạt trạng thái cân bằng là 0,842atm IV Pin điện - Kn: Pin điện là thiết bị chuyển hóa hóa năng thành điện năng - Cấu tạo: là một hệ kín gồm 2 kim loại khác nhau và được đặt trong dung dịch chúa muối của chúng và gữa chúng có sự tiếp xúc nhau - SĐP: (-) M1 / M1X // M2X / M2 (+) - Sức... 4 X B 5 5 X 5 Đặt kap = 2 4 thì v = kapCACB (10) Biểu thức (10) tương đương với biểu thức của định luật tốc độ thực nghiệm (1), với điều kiện k5 ≪ k1; k2; k3; k4 Như vậy theo quan điểm của đọng hóa học cơ chế đề nghị là có khả năng trong đó giai đoạn (d) là giai đoạn chậm quyết định tốc độ phản ứng ... của một số phân tử ở trạng thái tiêu chuẩn có giá trị trong bảng: C3H8( k ) O2 (k ) CO2 ( k ) H2O (l ) 0 ∆H (kJ/mol) -103,85 0 -393,51 -285,83 0 S (J/mol.K) 269,91 205,138 213,74 69,91 Xét quá trình oxi hóa hoàn toàn 1 mol C3H8 ( k) với O2 ( k ) tạo thành CO2 (k ) và H2O ( l ) Phản ứng được tiến hành ở 250C, điều kiện tiêu chuẩn Tính ∆H0; ∆U0; ∆S0; ∆G0 của phản ứng Giải Xét phản ứng: C3H8 + 5O2 → 3CO2... pin (b) có: 1 + Tại anot: 2 H2 (1atm) – e € H+ (m1) 1 + € 2 H2 (1atm) + Tại catot: H (m2) + e 1 Phản ứng tổng quát: H+ (m2) + e € 2 H2 (1atm) → E (b) ( m2 ) ( ) = 0,059.lg m1 2 2 Ví dụ 16 Xét pin điện hóa sau: Pt / H2 (P = 1atm) / H2SO4 0,01M / PbSO4 ( r) / Pb (r ) 2− a Hãy tính nồng độ cân bằng của SO 4 và pH của dung dịch trong pin trên b Hãy viết phản ứng xảy ra khi pin phóng điện Suất điện động... 2 ( a− x ) − L.mol-1.s-1 1 a.k x x( a − x) ( a− x ) s-1 1 2 2a 1 − n −1 n −1 a L.mol-1.s-1 3 Mol-2.L2.s-1 2 2a k 2 −1 ( n − 1) k.a n −1 1− a n −1 mol ÷ s L → Để xác định phản ứng hóa học thì có thể dùng các phương pháp như: + Phương pháp thế: đem thế nồng độ của một chất nào đó tìm được bằng thực nghiệm vào các phương trình động học phản ứng bậc 1; 2; 3…xem phương trình nào cho... số góc: + Phương pháp thời gian nửa phản ứng Phản ứng bậc 1: 0,6932 k const τ = n −1 τ= a → lgτ = (1-n)lg a +lg const Phản ứng bậc n≠1: → Trên đồ thị sự phụ thuộc của lgτ vào lga là đường thẳng với hsg tgα = 1-n do đó hằng số tốc độ k được xác định bằng đoạn thẳng thu được khi đường thẳng biểu diễn cắt trục tung tại gốc tọa độ −1 Ngoài ra τ ở 2 nồng độ ban đầu được tính theo CT: 2 Động học của... chiều bậc 2 Luôn có: k +k 1 2 = b( a − x) 2,303 lg t ( a − b) a ( b − x) 3 Động học các quá trình sơ cấp - Phương trình Anreniuyt: thừa số Anrêniuyt k = A.e ⇒ lg k = lg A − − E RT với E là năng lượng hoạt hóa; còn A là E 2,303RT 4 Phản ứng dây chuyền và phản ứng phân hủy - Gọi m0 là khối lượng ban đầu của chất phân hủy m là khối lượng còn lại sau thời gian t ∆m là khối lượng phân hủy sau thời gian t m =... + k 2 = lg = lg a aK t t K −1 aK − − 2 2 K= Vì ⇒t = k k e 1 2 −3 2,303 2,303 2.300 lg 2k 1 = lg = 2,7.10 s k 1 + k 2 k 1 − k 2 300 + 100 300 − 100 Ví dụ 19 ( ) Axit asenơ (H AsO ) bị iot I − 3 3 3 oxi hóa thành H3AsO4 a Hãy viết phương trính ion của phản ứng Phương trình tốc độ của phản ứng có dạng như sau: − I 3 w[H3AsO3]x.[H+]y.[I-]z v = k trong các thí nghiệm sau người ta lấy nồng độ của... ( ) nhiều so với nồng độ của I Điều đó có nghĩa là khi I − − tham gia phản ứng hết thì nồng độ của các ion khác giảm không đáng kể Khi đó phwong trình tốc 3 3 − c I 3 w trong độ trên được giảm hóa thành: v = đó c là hằng số x + y - z c = k.[H3AsO3] [H ] [I ] Với mỗi thí nghiệm người ta lại ghi lại giá trị thời gian sau mỗi lần nồng độ − I 3 giảm một nửa: TN1 TN2 TN3 TN4 Thời gian (s) 0,246 . suất và th tích của hệ có thay đổi hay không. + Sự th m khí trơ ở V = const không làm thay đổi trạng th i cân bằng vì áp suất riêng của các khí trong phản ứng không thay đổi. + Sự th m khí. khi hệ không th c hiện công nào khác ngoài công giãn nở th tích. - Trong th c tế có 2 quá trình th ờng gặp là quá trình đẳng tích và đẳng áp. Do vậy nhiệt được tính theo biểu th c: + Quá. entropi là hàm trạng th i do đó khi tính ta cần chia nhỏ th nh các quá trình thuận nghịch và tính theo công th c: ∆S khảo sát = ( ) 1 i tn i S ∑ ∆ + Đối với một quá trình thuận nghịch: 2 1 tn S T Q δ ∆