Cân hóa học ThS Ngô Gia Lương HUI© 2006 Cân hoá học 8.1 Phản ứng thuận nghịch & Trạng thái cân hoá học 8.2.Hằng số cân & Mức độ diễn qúa trình hoá học 8.3.Yếu tố ảnh hưởng đến cân hoá học Nguyên lý Le Chatelier 8.1.P/u thuận nghịch & Trạng thái cân 8.1.1 Phản ứng thuận nghịch  Phản ứng chiều Ví dụ : KNO3( R ) → KNO2 ( R ) + O2 ( K ) Chiều p/u : chiều T→P p/u bất thuận nghịch (p/u hoàn toàn) Dùng dấu “ → ” : chiều p/u 8.1.P/u thuận nghịch & Trạng thái cân 8.1.1 Phản ứng thuận nghịch  Phản ứng thuận nghịch Ví dụ : H 2( k ) + I 2( K ) P/u thuận : chiều T→P P/u nghịch : chiều P→T  HI ( K ) Phản ứng thuận nghịch Dùng dấu “ ” : chiều p/u 8.1.P/u thuận nghịch & Trạng thái cân 8.1.2.Trạng thái cân Ví dụ H 2(k ) Tốc độ p/u Lúc đầu ( τ1 ) Tiếp tục p/u ( ↑ τ ) Thời gian ( τ ) + I 2( K ) Vt = K t C H C I C H & C I : lon C HI ; nho C H & C I :↓ C HI :↑  HI ( K ) Vn = K nC HI2 Vt > Vn ↓ Vt & ↑ Vn Vt = Vn Số ptử H2 & I2 → HI = Số ptử HI → H2 & I2 Nồng độ chất = const ⇒ Trạng thái cân 8.2.Hằng số cân & Diễn biến QT hoá học 8.2.1.Hằng số cân phản ứng Hệ đồng thể aA + bB  cC + Vt = K t C C a A Vn = K nCCc C Dd b B Khi cân Vt = Vn → K t C C = K nC C a A Hằng số cân dD b B K t CCc C Dd Kc = = a b K n C ACB c C d D 8.2.Hằng số cân & Diễn biến QT hoá học 8.2.1.Hằng số cân phản ứng P/u khí lý tưởng c d  nC RT   nD RT   V   V  c d P P K cb = K p = Ca Db =  C  a  D  b PA PB  n RT   n RT  A B  V   V   A   B  CCc C Dd ( c + d − a −b ) K cb = K p = a b ( RT ) C AC B ( ∆n ) ( ) K p = K c RT Biến thiên số mol khí 8.2.Hằng số cân & Diễn biến QT hoá học 8.2.1.Hằng số cân phản ứng Hệ di thể :  R–K CaCO3(R)  CaO(R) K cb = CCaO CCO2 CCaCO3  R–L K cb = C Na + CCl − C NaCl → K cb CCaCO3 CCaO = CCO2 = PCO2 = K p + CO2(k) K cb = K P = PCO2 NaCl(R) + H2O(l)  NaCl(dd) + H2O(l) NaCl(R)  → K cbC NaCl = C Na + CCl − = K c Na+ + ClK cb = K c = C Na + CCl − 8.2.Hằng số cân & Diễn biến QT hoá học 8.2.2.Phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff dQ = dU − VdP Ng.lý : dU − VdP = TdS Ng.lý : dS = dQ → dQ = TdS dU = TdS + VdP = dH T G = H − TS Năng lượng Gibbs dG = d ( H − TS ) = dH − (TdS + SdT ) dG = (TdS + VdP ) − (TdS + SdT ) = VdP − SdT Ở T = const → dT = RT dG = VdP = dP P G = G0 + RT ln P = Go + RT ln K P Po G P dP P P0 ∫ dG = RT ∫ Go 8.2.Hằng số cân & Diễn biến QT hoá học 8.2.3.Quan hệ số cân Kcb & Biến thiên đẳng áp  Phản ứng đồng thể aA + bB  cC + dD ∆GT = ∆GTo + RT ln Q ∆GT ∆GTo - Biến đổi đẳng áp nhiệt độ T Biến đổi đẳng áp tiêu chuẩn nhiệt độ T R = 8.314J/moloK Hằng số khí CA , CB , CC , CD - Nồng độ chất A, B, D, C CCd]c [C D ]d a, b,[c, Q= [C A ]a [C B ]b Hệ số phương trình p/u Tỷ số nồng độ chất phản ứng 8.2.Hằng số cân & Diễn biến QT hoá học 8.2.3.Hằng số cân Kcb & Hiệu ứng nhiệt phản ứng ∆G = − RT ln K o T − RT ln K = ∆H o − T∆S & ∆GTo = ∆H − T∆S o − ∆H o ∆S ln K = + RT R Trong khoảng nhiệt độ hẹp : ∆H = const & ∆S = const Tại T1 → − ∆H o ∆S ln K1 = + K1 → RT1 R Tại T2 → − ∆H o ∆S ln K = + K2 → RT2 R HUI© 2006 o ∆ H 1  K2 ln =  −  K1 R  T1 T2  General Chemistry: Hằng số cân cho phản ứng đồng thể (Dung dịch lỏng , loãng) aA(dd) + bB(dd) ⇌ cC(dd) + dD(dd) KC = ( CCc C Dd C Aa C Bb ) cb Phản ứng dị pha CaCO3(r) ⇌ CaO(r) + CO2(k) K ′p = ( p CaO p CO p CaCO3 K P = K c RT ) cb K p = K′p p CaCO3 p CaO = ( p CO ( K c = C CO ) ) cb cb Trong biểu thức số cân K không xuất thành phần sau: chất rắn nguyên chất, chất lỏng nguyên chất, dung môi C2H4 (k) + H2 (k) ⇌ C2H6 (k) pC2H6 Kp = pC2H4 x pH2 NO2 (k) + SO2(k) ⇌ NO(k) + SO3(k) pNO x pSO3 Kp = pNO2 x pSO2 2SO2 (k) + O2(k) ⇌ 2SO3(k) p2SO3 Kp = p2SO2 x pO2 Fe3O4 (r) + H2 (k) ⇌ Fe (r) + H2O(k) p4 H2O Kp = p4H2 Ca(HCO3)2(r) ⇌ CaO(r) + 2CO2(k) + H2O(k) Kp = p2CO2 x p H2O Mg(OH)2(r) ⇌ Mg2+(dd) + 2OH-(dd) K = [Mg2+]cb [OH-]2cb = T Mg(OH)2 - Tích số tan CH3COOH(dd) + H2O ⇌ CH3COO- (dd) + H3O+ [ H O ][CH COO ] = + Ka − 3 [ CH 3COOH] Hằng số điện ly axit NH4OH (dd) ⇌ NH4+ (dd) + OH-(dd) Kb [ NH ][OH ] = + − [ NH 4OH] Hằng số điện ly baze CH3COONa (dd) + 2H2O ⇌ CH3COOH(dd) +NaOH(dd) CH3COO- (dd) + 2H2O ⇌ CH3COOH (dd) + OH- (dd) Kt [ CH 3COOH ][OH = [CH COO ] − − ] Hằng số thuỷ phân 8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân Nguyên lý Le Châtelier 8.3.1.Nguyên lý Le Châtelier 8.3.2,Ảnh hưởng nhiệt độ 8.3.3.Ảnh hưởng nồng độ 8.3.4.Ảnh hưởng áp suất Nguyên lý chuyển dịch cân Le Chatelier Phát biểu: Một hệ trạng thái cân mà ta thay đổi thông số trạng thái hệ (nồng độ, nhiệt độ, áp suất) cân dịch chuyển theo chiều có tác dụng chống lại thay đổi 8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân Ng.lý Le Chatelier 8.3.2.Ảnh hưởng nồng độ aA + bB  cC + dD c d [ C ] [ D ] Trạng thái cân Kc = = const a b [ A] [ B]  Tăng nồng độ chất đầu ↑ [ A]; ↑ [ B ] Vì Kc = const ↑[C] ; ↑[D] P/u : T → P : ↓[A] ; ↓[B]  Tăng nồng độ sản phẩm ↑ [C ]; ↑ [ D ] Vì Kc = const ↑[A] ; ↑[B] P/u : P → T : ↓[C] ; ↓[D] HUI© 2006 General Chemistry: Ảnh hưởng nồng độ tới chuyển dịch cân Ảnh hưởng nồng độ tới chuyển dịch cân 8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân Ng.lý Le Chatelier 8.3.3.Ảnh hưởng nhiệt độ ∆GTo = − RT ln K & − RT ln K = ∆H o − T∆S − ∆H ∆S = const ∆H > O (p/u thu nhiệt) ↑ T →↑ − ∆H →↑ K RT K =e ∆GTo = ∆H − T∆S o − ∆H o ∆S ln K = + RT R o RT P/u: T→ P ( chiều thu nhiệt) ∆H < O (p/u tỏa nhiệt) ↓ T →↓ − ∆H →↓ K RT P/u: P→ T ( chiều tỏa nhiệt) HUI© 2006 General Chemistry: 8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân Ng.lý Le Chatelier 8.3.2.Ảnh hưởng áp suất [ Pc ]c [ PD ]d Kp = [ PA ]a [ PB ]b Pi = N i P  cC( K ) + dD( K ) [ N c P ]c [ N D P ]d [ N c ]c [ N D ]d ( c +d −a −b ) Kp = = P [ N A P ]a [ N B P ]b [ N A ]a [ N B ]b K p = K N P ∆n = const  Tăng áp suất ↓ [ N c ]& ↓ [ N d ] ∆n > ↑ P →↓ K N aA( K ) + bB( K ) ↑ [ N a ]& ↑ [ N b ] P/u: P→ T ( chiều ↓∆n)  Giảm áp suất ∆n > ↑ [ N c ]& ↑ [ N d ] ↓ P →↑ K N ↓ [ N a ]& ↓ [ N b ] P/u: T→ P ( chiều ↑∆n) HUI© 2006 General Chemistry: Ảnh hưởng áp suất [...]...8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 8.2.3.Hằng số cân bằng Kcb & Biến thiên thế đẳng áp Khi cân bằng ∆GT = 0 [CC ]c [C D ]d  [CC ]c [C D ]d   = Kc Q= = a b a b [C A ] [C B ]  [C A ] [C B ]  cb  P/u của chất khí ∆GT = 0 Khi[ Pcân bằng ]c [ P ]d  [ P ]c [ P ]d  Q= c D   = KP = a b a b [ PA ] [ PB ]  [ PA ] [ PB ]  cb c D ∆G = − RT ln K c o T ∆GTo = − RT ln K P 8.2.Hằng số cân bằng & Diễn... K P 8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 8.2.3.Hằng số cân bằng Kcb & Biến thiên thế đẳng áp Mối quan hệ : Biết ∆GTo ∆GTo = − RT ln K P ∆GTo = − RT ln K C → Tính được K Biết chiều diễn biến → Mức độ & Hiệu suất p/u K>0 ∆GTo < 0 P/u tự xảy ra ↑↑ K ∆GTo O (p/u thu nhiệt) ↑ T →↑ − ∆H →↑ K RT K =e ∆GTo = ∆H 0 − T∆S o − ∆H o ∆S 0 ln K = + RT R o RT P/u: T→ P ( chiều thu nhiệt) ∆H < O (p/u tỏa nhiệt) ↓ T →↓ − ∆H →↓ K RT P/u: P→ T ( chiều tỏa nhiệt) HUI© 2006 General Chemistry: 8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân. ..  −  K1 R  T1 T2  General Chemistry: Hằng số cân bằng cho phản ứng đồng thể (Dung dịch lỏng , loãng) aA(dd) + bB(dd) ⇌ cC(dd) + dD(dd) KC = ( CCc C Dd C Aa C Bb ) cb Phản ứng dị pha CaCO3(r) ⇌ CaO(r) + CO2(k) K ′p = ( p CaO p CO 2 p CaCO3 K P = K c RT ) cb K p = K′p p CaCO3 p CaO = ( p CO 2 ( K c = C CO 2 ) ) cb cb Trong biểu thức của hằng số cân bằng K không xuất hiện các thành phần sau: chất rắn... ∆H 0 − T∆S o − ∆H o ∆S 0 ln K = + RT R o RT P/u: T→ P ( chiều thu nhiệt) ∆H < O (p/u tỏa nhiệt) ↓ T →↓ − ∆H →↓ K RT P/u: P→ T ( chiều tỏa nhiệt) HUI© 2006 General Chemistry: 8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân bằng Ng.lý Le Chatelier 8.3.2.Ảnh hưởng của áp suất [ Pc ]c [ PD ]d Kp = [ PA ]a [ PB ]b Pi = N i P  cC( K ) + dD( K ) [ N c P ]c [ N D P ]d [ N c ]c [ N D ]d ( c +d −a −b ) Kp = = P [ N A P ]a [ N B