Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ BÀI TẬP HOÁ LÝ CƠ SỞ MỤC LỤC Chương 1: Nguyên lý I nhiệt động học……………………… Chương 2: Nguyên lý II nhiệt động học…………………… Chương 3: Cân hóa học……………………………… 13 Chương 4: Cân pha…………………………………… 22 Chương 5: Dung dịch cân dung dịch - hơi……… 27 Chương 6: Cân dung dịch lỏng pha rắn 34 Chương 7: Điện hóa học…………………………………… 40 Chương 8: Động hóa học……………………………………118 Chương 9: Hấp phụ hóa keo .58 Bài tập hóa lý sở rút gọn Chương NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC 1.1 Nguyên lý I nhiệt động học 1.1.1 Nhiệt công Nhiệt công hai hình thức truyền lượng hệ Công ký hiệu A nhiệt ký hiệu Q Quy ước dấu Công A Nhiệt Q Hệ sinh >0 ” trình bất thuận nghịch 2.1.3 Tiêu chuẩn xét chiều hệ cô lập Trong hệ cô lập (đoạn nhiệt) ­ Nếu dS > : Quá trình tự xảy ­ Nếu dS = hay d S < 0: Quá trình đạt cân 2.1.4 Biến thiên entropy số trình thuận nghịch 2.1.4.1 Quá trình đẳng áp đẳng tích ΔS   C ΔS  ΔS nc  -1 T1 ΔS  λ nc Tnc hay ΔShh  Q T  nRTln λ hh Thh V2 V1 P V QT  nRln  nRln P2 V1 T Biến thiên entropy nhiệt độ tính phương trình: ΔS T   Tchph C Rp1  Tnc dT λ chph dT λ nc    C Rp   T Tchph Tchph T Tnc dT λ hh T k dT  C     Cp  T T T hh Tnc Thh Thh l p dT T dT T 2.1.4.2 Quá trình đẳng nhiệt Trong trình thuận nghịch đẳng nhiệt, ta áp dụng: 2.1 Nguyên lý II nhiệt động học 2.1.1 Định nghĩa entropy Trong trình thuận nghịch, biến thiên entropy chuyển hệ từ trạng thái sang trạng thái xác định phương trình: δQ T δQ ΔS   TN T ΔS   C v T2 ΔST    C p Trong đó: dT λ  T T C Rp1 : nhiệt dung trạng thái rắn Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ ΔS  n  C p T2 CRp : nhiệt dung trạng thái rắn Biến thiên entropy tiêu chuẩn phản ứng xác định phương trình: ΔS 0298   S 0298(sp)   S 0298(tc) Thế nhiệt động Các nhiệt động bao gồm: nội năng, entapy, lượng tự đẳng áp Năng lượng tự F đẳng áp G định nghĩa phương trình sau: F = U - TS G = H - TS Tại nhiệt độ xác định, biến thiên đẳng áp đẳng tích biểu diễn phương trình sau: F = U - TS G = H - TS Và G = Gcuối - Gđầu F = Fcuối - Fđầu Thế đẳng áp tạo thành tiêu chuẩn chất (G 298) tra sổ tay hóa lý. 2.2.1 Xét chiều hệ đẳng nhiệt, đẳng áp Trong hệ đẳng nhiệt, đẳng áp ­ Nếu dG < : Quá trình tự xảy ­ Nếu dG = hay d2G > : Quá trình đạt cân 2.2.2 Xét chiều hệ đẳng nhiệt, đẳng tích Trong hệ đẳng nhiệt, đẳng tích ­ Nếu dF < : Quá trình tự xảy ­ Nếu dF = hay d F > : Quá trình đạt cân 2.3 Bài tập mẫu Ví dụ Tính biến thiên entropy đun nóng thuận nghịch 16 kg O2 từ 273K đến 373K điều kiện sau: a Đẳng áp b Đẳng tích Xem O2 khí lý tưởng nhiệt dung mol Cv = 3R/2 Giải a Đối với trình đẳng áp Cp = Cv + R = 5R/2 2.2 T1 b dT 16.103 373    1,987.ln  775cal/K  T 32 273 Đối với trình đẳng tích ΔS  n  C v T2 T1 dT 16.103 373    1,987.ln  465cal/K  T 32 273 Ví dụ Xác định nhiệt độ lúc cân nhiệt biến thiên entropy trộn 0 1g nước đá C với 10g nước 100 C Cho biết nhiệt nóng chảy đá 334,4 J/g nhiệt dung riêng nước 4,18 J/g.K Giải Gọi T (K) nhiệt độ hệ sau trộn Giả sử hệ cô lập Ta có phương trình: Nhiệt lượng tỏa = Nhiệt lượng thu vào - Qtỏa  = Qthu hay Q3 = Q1 + Q2  - 10.4,18.(T - 373) = 334,4 + 1.4,18.(T - 273)  T = 356,64 (K) Biến thiên entropy hệ: S = S1 + S2 + S3 Với: ΔS1  λnc 334,4   1,225(J/K) Tnc 273  4,18 ΔS  356,64  273 ΔS  10 dT  1,117(J/K) T 356,64 4,18 dT   1,875(J/K) T S = 0,467 (J/K) Ví dụ Tính biến thiên entropy trình nén đẳng nhiệt, thuận nghịch a mol oxy từ P1 = 0,001atm đến P2 = 0,01atm b mol mêtan từ P1 = 0,1 atm đến P2 = atm Trong hai trường hợp khí xem lý tưởng Giải 373 Bài tập hóa lý sở rút gọn a b Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ ΔS  nRln P1  1,987.ln0,1  4,575(cal/K) P2 P ΔS  nRln  1,987.ln0,1  4,575(cal/K) P2 Ví dụ Xác định biến thiên entropy trình chuyển 2g nước lỏng 00C thành 1200C áp suất atm Biết nhiệt hóa nước -3 100 C 2,255 (kJ/g), nhiệt dung mol nước Cp,h = 30,13 + 11,3.10 T (J/mol.K) nhiệt dung nước lỏng Cp,l = 75, 30 J/mol K Giải Biến thiên etropy trình S = S1 + S2 + S3 Với 373  V2  13,32(cal/K) V1 V ΔS  nR.ln 2'  7,46(cal/K) V1 Vậy S = 20,78 (cal/K) Ví dụ Tính U, H S trình chuyển mol H2O lỏng 25 C atm thành nước 100 C, atm Cho biết nhiệt dung mol nước lỏng 75,24 J/mol.K nhiệt hóa nước 40629,6 J/mol Giải Nhiệt lượng cần cung cấp dT   75,3  2,61(J/K) T 18 273  2255  12,09(J/K) ΔS2  373 dT 393 0,2(J/K) ΔS1    30,13  11,3.10-3 T T 18 373 ΔS1  ΔS1  nR.ln  S = 14,9 (J/K) Ví dụ Một bình kín hai ngăn, ngăn thứ tích 0,1 m chứa oxi, ngăn thứ hai tích 0,4 m chứa Nitơ Hai ngăn điều kiện nhiệt độ 170C áp suất 1,013.105 N/m2 Tính biến thiên entropy cho hai khí khuếch tán vào Giải Khi hai khí khuếch tán vào nhau, thể tích hỗn hợp V2 = 0,5 m  Biến thiên entropy hệ: S =S1 + S2 Với S1: biến thiên entropy khí Oxy khuếch tán S2: biến thiên entropy khí Nitơ khuếch tán Q p  Q1 Q   75,24dT  λ hh 373 Q p  75,24(373 298)  40629,6  46272,69(J) 298 A  A1  A2   PV  nRT2  1 8,314 373 3101,1J Công trình Nội U = Q – A = 43171,5 (J) H = Qp = 4627,6 (J) Biến thiên entropy trình ΔS  ΔS1  ΔS   373 Cp dT λ hh  T Thh 373 40629,6  75,24ln   125,8 J/K  298 373 Ví dụ Cho phản ứng có số liệu sau: 3Fe(r) + 4H2O(h) = Fe3O4(r) + 4H2(k) 298 H 298 t.t (Kcal/mol) 0 -57,8 -267 Bài tập hóa lý sở rút gọn a b c a Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ S0298 6,49 45,1 3,5 32,21 (cal/mol.K) -3 Cp(Fe) = 4,13 + 6,38.10 T (cal/mol.K) -3 Cp(H2Oh) = 2,7 + 1.10 T (cal/mol.K) -3 Cp(Fe3O4) = 39,92 + 18,86.10 T (cal/mol.K) -3 Cp(H2) = 6,95 - 0,2.10 T (cal/mol.K) Tính hiệu ứng nhiệt đẳng áp đẳng tích 25 C 1atm? Tính hiệu ứng nhiệt đẳng áp đẳng tích 1000K? Xét chiều phản ứng 250C 1atm? Giải Phản ứng: 3Fe(r) + 4H2O(h) = Fe3O4(r) + 4H2(k) Tính H0298 = -267 - 4.(-57,8) = - 35,8 Kcal Tính U0298 = H0298 - nR.T với n = - = Do U0298 = H0298 = -35,8 Kcal b Tính H 1000 = H  ΔCp.dT 1000 298 + Cp = [4.Cp(H2) + Cp(Fe3O4)] – [4.Cp(H2O) + 3.Cp(Fe)]  Cp = 44,53 - 5,08.10-3.T Ta có: 298 H  (44,53  5,08.10 1000 1000 = -35800 + 3 T)dT Tính biến thiên entropy trình đun nóng mol Nitơ (được xem lý tưởng) từ 300K đến 600K áp suất khí trường hợp: a Đẳng áp b Đẳng tích Biết nhiệt dung Cp Nitơ khoảng nhiệt độ 300 - 600K -3 cho phương trình: Cp = 27 + 6.10 T (J/mol.K) ĐS: 41 J/K; 29,5 J/K Tính biến thiên entopy trình trộn 10g nước đá 00C với 50g nước lỏng 400C hệ cô lập Cho biết nhiệt nóng chảy nước đá 334,4 J/g, nhiệt dung riêng nước lỏng 4,18 J/g Tính biến thiên entropy phản ứng: Fe + 3O2 = 2Fe2O3 Cho biết S 298 Fe, O2 Fe2O3 tương ứng 27,3; 205 87,4 J/mol.K Hãy dự đoán dấu S phản ứng sau: a CaCO3(r) = CaO(r) + CO2(r) b NH3(k) + HCl(k) = NH4Cl(r) c BaO(r) + CO2(k) = BaCO3(r) ĐS: a S > 0; b S < 0; c S < Tính ΔG 298 tạo thành mol nước lỏng biết giá trị entropy tiêu chuẩn H2, O2 H2O 130; 684; 69,91 J/mol.K nhiệt tạo thành nước lỏng 25 C -285,83 KJ/mol 298  c 2.4 = - 6854,37 (cal) U01000 = H01000 - nRT với n = - = 0 U 1000 = H 1000 = - 6854,37 (cal) Xét chiều phản ứng đktc từ công thức: 0 G 298 = H 298 – T.S 298 Trong đó: S 298 = (4x32,21 + 35) – (4x45,1 + 3x6,49) = - 36,03 (cal) G 298 = -35800 + 298x36,03 = - 25063,06 (cal) Vì: G 298 < nên phản ứng tự diễn biến Bài tập tự giải Tính biến thiên entropy trình đun nóng đẳng áp mol KBr từ 298 đến 500K, biết khoảng nhiệt độ đó: Cp(KBr) = 11,56 + -3 3,32.10 T cal/mol ĐS: 6,65 cal/mol.K ĐS: Tính biết: S 298 ΔS0298, ΔH0298 (J/mol.K) ΔH 0tt,298 ( KJ/mol) ΔG 298 phản ứng phân hủy nhiệt CaCO3 CaCO3 = 92,9 -1206,90 ĐS: ΔG 0298 = -237,154 kJ CaO 38,1 -635,10 + CO2 213,7 -393,50 S o298 = 158,9 J/K; Ho298 = 178,30 kJ; Go298 = 130,90 kJ 10 Bài tập hóa lý sở rút gọn Ví dụ 17 Cho điện tiêu chuẩn điện cực Cu 0,34V, điện cực Ag 0,799V Chứng minh phản ứng sau không xảy ra: 2+ + 2Ag + Cu = 2Ag + Cu Giải + Cực âm: 2Ag – 2e = 2Ag 2+ Cực dương: Cu + 2e = 2Cu Vậy pin hình thành từ phản ứng là: + 2+ Ag/ Ag // Cu / Cu Sức điện động tiêu chuẩn pin tính được: E0 = 0,34 – 0,799 = - 0,459 (V)  E0 < nên phản ứng không tự xảy Ví dụ 18 Viết phương trình phản ứng điện cực phản ứng tổng quát xảy pin sau: a Zn / ZnSO4 // CuSO4 / Cu b Cu / CuCl2 / AgCl / Ag c (Pt) H2 / H2SO4 / Hg2SO4 / Hg (Pt) d Cd/ CdSO4 / Hg2SO4 / Hg (Pt) Giải a Zn / ZnSO4 // CuSO4 / Cu Cực âm: Zn - 2e = Zn2+ 2+ Cực dương: Cu + 2e = Cu  Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu b Cu / CuCl2 / AgCl / Ag 2+ Cực âm: Cu - 2e = Cu Cực dương: 2AgCl + 2e = 2Ag + 2Cl  Cu + 2AgCl = 2Ag + CuCl2 c (Pt) H2 / H2SO4 / Hg2SO4 / Hg (Pt) + Cực âm: H2 - 2e = 2H 2Cực dương: Hg2SO4 + 2e = 2Hg + SO4  H2 + Hg2SO4 = 2Hg + H2SO4 d Cd / CdSO4 / Hg2SO4 / Hg (Pt) Cực âm: Cd - 2e = Cd2+ 2Cực dương: Hg2SO4 + 2e = 2Hg + SO4  Cd + Hg2SO4 = 2Hg + CdSO4 Ví dụ 19 Lập pin xảy phản ứng sau a Cd + CuSO4 = CdSO4 + Cu b 2AgBr + H2 = 2Ag + 2HBr c H2 + Cl = 2HCl 3+ 2+ 2+ d Zn + 2Fe = Zn + 2Fe Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Giải Cd + CuSO4 = CdSO4 + Cu 2+ Cực âm: Cd - 2e = Cd 2+ Cực dương: Cu + 2e = 2Cu  Cd/ CdSO4// CuSO4/ Cu b 2AgBr + H2 = 2Ag + 2HBr + Cực âm: H2 - 2e = 2H Cực dương: 2AgBr + 2e = 2Ag + 2Br  Pt, H2 / HBr / AgBr / Ag c H2 + Cl2 = 2HCl + Cực âm: H2 - 2e = 2H Cực dương: Cl + 2e = 2Cl Pt, H2/ HCl/ Cl2, Pt d Zn + 2Fe3+ = Zn2+ + 2Fe2+ Cực âm: Zn - 2e = Zn2+ 3+ 2+ Cực dương: 2Fe + 2e = 2Fe 2+ 3+ 2+  Zn/ Zn // Fe , Fe / Pt 2+ 2+ 3+ Ví dụ 20 Cho phản ứng pin là: Hg + 2Fe = 2Hg + 2Fe có 0 0 số cân 25 C 0,018 35 C 0,054 Tính G H phản ứng 25 C Giải Coi H không thay đổi khoảng từ 25 - 35 C ta có: a 1  ΔH     K T1 R  T2 T1  0,054  ΔH  1      ln 0,018 8,314  T2 T1  ln   K T2  H = 83834,58 (J) G = -RTlnKp = -8,314  298  ln(0,018) = 9953,36 (J) Ví dụ 21 Cho pin: Zn / ZnCl (0,5M) / AgCl / Ag a Viết phản ứng điện cực phản ứng pin b Tính sức điện động tiêu chuẩn, biến thiên đẳng áp tiêu chuẩn pin c Tính sức điện động biến thiên đẳng áp pin Cho biết điện tiêu chuẩn điện cực Zn -0,76V, điện cực Ag/AgCl/Cl 0,2224V 46 Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ b Giải Phản ứng điện cực phản ứng pin 2+ Cực âm: Zn - 2e = Zn Cực dương: 2AgCl + 2e = 2Ag + 2Cl Trong pin: Zn + 2AgCl = 2Ag + ZnCl Suất điện động chuẩn pin c Thế đẳng áp chuẩn: 0 G = -nFE = -2  96500  0,9824 = -189603,2 (J) Suất điện động pin: a t  Mà ta lại có: Ta được:     0,059 lg Zn2 Cl E  0,9824  0,059 lg0,5 1  0,9913 (V) Thế đẳng áp pin: G = -nFE = -2  96500  0,9913 = -191321 (J) + Ví dụ 22 Hãy xác định nồng độ ion H dung dịch Khi chuẩn độ 10ml hỗn hợp HCl dung dịch NaOH 0,1N giá trị đo được, đọc cầu Wheatstone là: VNaOH(ml) 10 11 12 13  (cm2.-1 540 490 468 466 464 462 475 490 đlg-1) Giải Ta xác định điểm tương đương phép chuẩn độ điện thay đổi đột ngột độ dẫn điện riêng Từ bảng số liệu điểm tương đương điểm tích NaOH 11ml Ta tính nồng độ dung dịch HCl: CHCl  CNaOH VNaOH 0,1.11   0,11N VHCl 10 t   t    t   1 0,491  0,509    t  (     )  t    0,508.149  75,84cm2 dlg-1 E   0   0  0,2224 0,76  0,9824 (V) E  E0      Ví dụ 23 Trong dung dịch NH4Cl, số vận chuyển anion Cl 0,491 Tìm linh độ cation biết độ dẫn điện đương lượng giới hạn dung dịch -1 -1 149cm  dlg Giải Ta có biểu thức liên hệ số tải cation với độ dẫn điện đương lượng giới hạn sau: - Ví dụ 24: Hằng số phân ly NH4OH 313K 2.10-5 Xác định nồng độ ion OH dung dịch sau: a Nồng độ NH4OH 0,1N? b Trong lít dung dịch chứa 0,1 mol NH4OH 0,1 mol NH4Cl Coi NH4Cl phân ly hoàn toàn Giải Ta có phương trình phân ly: + NH4 + OH NH4OH a Trong dung dịch NH4OH 0,1N K [NH4 ].[OH ] [OH ]2  [NH4 OH] [NH4OH] Ta tính được: [OH ]  K.[NH4OH]  2.105.0.1  1,4.103 M b Trong lít dung dịch chứa 0,1 mol NH4OH 0,1 mol NH4Cl K [NH 4 ].[OH  ] [NH OH] Trong đó: [NH ] = [OH ] + 0,1  [OH ] = 2.10 M 30 Ví dụ 25 Cho lượng Ag dư vào dung dịch Mo(CN)6 0,1 M, 25 C có phản ứng xảy sau: Ag + Mo(CN)63- = Ag+ + Mo(CN)64a Thành lập pin mà điện cực xảy phản ứng b Tính số cân phản ứng + c Tính nồng độ Ag lúc cân 3d Tính sức điện động pin 25 C nồng độ Mo(CN)6 4+ Mo(CN)6 nhau, nồng độ Ag nồng độ lúc cân (câu c)    -5 47 Bài tập hóa lý sở rút gọn Biết Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ 0Ag/Ag  0,799(V); Mo(CN)  0,868(V) 3 /Mo(CN)4  a b Theo điện cực chuẩn Zn Cd Tính công phản ứng điều kiện hoàn toàn thuận nghịch áp suất nhiệt độ tiêu chuẩn cho biết a 2 0,001 a 2 0,125 (tra sổ tay hóa lý điện cực chuẩn) Giải + Cực âm: Ag - 1e = Ag 3Cực dương: Mo(CN)6 + 1e Pin: Ag / Ag+ // Mo(CN)63-, Mo(CN)64- / Pt Hằng số cân Sức điện động tiêu chuẩn: Zn 4Mo(CN)6 = E0      0,868 0,799  0,069(V) c  lnK cb  7.5 Mo(CN)6 x x  Vậy nồng độ Ag+ = 0,09932 (M) Sức điện động pin x x    0,059 Mo CN 6  Ag  lg 3 n Mo CN 6 E  0,069  4- + x2   14,695  x  0,09932 0,1  x E  E0  + Ag  4 0,059 lg0,09932  0,1282V Bài tập tự giải Cho dòng điện không đổi qua bình điện phân với điện cực Pt chứa dung dịch H2SO4 loãng có 336 ml hỗn hợp khí H2 O2 thoát Tính cường độ dòng điện ĐS: I = 0,536 ampe Xác định số cân phản ứng: Cd + ZnSO4 = CdSO4 + Zn ĐS: K= 1,6.10 ; A = 8,14.10 kJ.mol Tính biến thiên entanpy pin phản ứng pin xảy thuận nghịch dung dịch nước: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu Biết sức điện động pin 273K 1,0960V 276K 1,0961V ĐS: H = -2,10.105KJ Hòa tan mol KNO3 vào 1lit nước, nhiệt độ đông đặc dung dịch thấp nhiệt độ đông đặc nước 3,01 độ, số nghiệm lạnh nước 1,86 Tính độ điện li biểu kiến KNO3 dung dịch? 12 Kcb = 14,695 + Nồng độ Ag 3= Ag + Mo(CN)6 0,1 x (0,1 - x) Hằng số cân bằng: K cb d nFE 1 96500  0,069  2,6875  RT 8,314  298 Cd cm2 dlg-1 ĐS: 390,6 cm2 dlg-1 Khi đo độ dẫn điện 1000ml dung dịch chứa 0,1đlg KCl 25 C bình đo độ dẫn cho giá trị điện trở 3468,9 Ω Một dung dịch chất khác có nồng độ 0,1N cho vào bình đo nói trên, giá trị điện trở đo 4573,4 Ω Tính độ dẫn điện đương lượng chất ĐS: -1 ĐS:   62% Tính độ dẫn điện đương lượng giới hạn dung dịch acid acetic dung dịch pha vô loãng 25 C Biết độ dẫn điện đương lượng giới hạn HCl, CH3COONa NaCl là: 426,1; 91 126,5   97,51cm21dlg1 Cho lực ion dung dịch NaCl 0,24 Hãy xác định: a Nồng độ dung dịch b Dung dịch Na2SO4 phải có nồng độ để có lưc ion c Dung dịch MgSO4 phải có nồng độ để có lực ion ĐS: a C=0,24M; b C=0,08M, C=0,06M Tính hệ số hoạt độ hoạt độ dung dịch Fe2(SO4)3 0,001M a  = 0,28 0,002 = 0,56.10-4 Fe aSO 2 = 0,57 0,003 =1,7.10 -3 48 Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Tính nhiệt độ sôi dung dịch CH3COOH 0,2M nước Cho biết -5 số phân ly K CH3COOH 1,8.10 số nghiệm sôi nước 0,513 ĐS: 100,104 C 49 Bài tập hóa lý sở rút gọn Chương Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ A + Phương trình động học: b(a  x)  k.t ln a  b a(b  x) ĐỘNG HÓA HỌC Động học 8.1.1 Xác định thực nghiệm vận tốc phản ứng Vận tốc phản ứng: Đó biến thiên nồng độ chất đơn vị thời gian đơn vị thể tích aA + bB = cC + dD Vận tốc phản ứng: 8.1 dA dB dC dD v        a dt b dt c dt d dt 8.1.2 Bậc phản ứng Bậc phản ứng chất: số mũ nồng độ chất phương trình động học Bậc tổng phản ứng: tổng bậc nồng độ chất phương trình động học 8.1.2.1 Phản ứng bậc A   Phương trình động học: Thời gian bán hủy: 8.1.2.2 Phản ứng bậc 2A sản phẩm C ln Ao  kt C A ln2 t1/2  k   Sản phẩm 1 Phương trình động học:   kt CA CA Thời gian bán hủy: t  kC 0A B       C0A C 0B  x  kt ln C0B  C0A C0B C 0A  x Phản ứng bậc 3A   Phương trình động học: 8.1.2.3 Sản phẩm C A   C  A Sản phẩm  2kt 8.1.3 Xác định bậc phản ứng 8.1.3.1 Phương pháp Giả định bậc phản ứng (bậc 0, 1, 2, …) Nếu phản ứng xãy theo bậc giả định, ta thay giá trị thu từ trình khảo sát theo vận tốc theo thực nghiệm t1  x1 vào phương trình động học thu k1 t2  x2 vào phương trình động học thu k2 t3  x3 vào phương trình động học thu k3 - tn  xn vào phương trình động học thu kn Nếu k 1, k 2, …k n tương đương bậc phản ứng bậc giả định 8.1.3.2 Phương pháp dựa đặc điểm chu kỳ bán hủy Người ta quan sát đặc điểm T1/2 nồng độ xem tương quan 8.1.3.3 Phương pháp xác định theo vận tốc đầu n1A + n2B + n3C + + nn Z → Sản phẩm     Z n n n n Vận tốc phản ứng: V  k A B Tìm n1: Cho [B], [C], [D]…., [Z] dư  V  k.A n1 V  k.B n Tìm n2: Cho [A], [C], [D]…., [Z] dư  50 Bài tập hóa lý sở rút gọn Tương tự ta có n3, n4,…, nn  N = n1 + n2 +…… + nn 8.1.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng Van’t Hoff nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến vận tốc phản ứng Ông cho tăng nhiệt độ lên 10 C vận tốc phản ứng tăng từ đến lần k T  n.10  γn kT Trong đó:  hệ số nhiệt độ. Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Ví dụ Trong 10 phút, phản ứng hai chất xảy hết 25% lượng ban đầu Tính chu kỳ bán hủy phản ứng nồng độ ban đầu hai chất phản ứng bậc hai Giải Nồng độ ban đầu hai chất nhau, ta có: 1  o  kt CA CA Hằng số tốc độ phản ứng là: 8.1.5 Năng lượng hoạt hóa ln k E a  T2  T1     k1 R  T1 T2  Trong đó: k1, k2: số tốc độ phản ứng nhiệt độ T1, T2 Ea: lượng hoạt hóa T1, T2: nhiệt độ (0K) R: số khí lý tưởng 8.2 Bài tập mẫu Ví dụ Lượng chất phóng xạ Poloni sau 14 ngày giảm 6,85% so với ban đầu Xác định số tốc độ phóng xạ chu kỳ bán hủy Poloni Cho biết phản ứng bậc Giải Vì phản ứng bậc ta có phương trình động học cho phản ứng bậc 1: ln C0A  kt CA C ln  0,00507 (ngày-1) 14 0,9315CA A Chu kỳ bán hủy là: t 1/ Chu kỳ bán huỷ phản ứng là: t 1/  kC0A  30 (phút) Ví dụ Chu kỳ bán hủy N2O5 5,7 Tính số tốc độ phản ứng thời gian cần thiết để phản ứng hết 75% 87% lượng chất ban đầu phản ứng bậc Giải Vì phản ứng bậc ta có: k ln2 0,693   0,1216 (giờ-1) t1/ 5,7 Thời gian để phản ứng hết 75% lượng chất ban đầu là: Hằng số tốc độ phản ứng là: k  1  o  10k o 0,75C A C A k 30CoA ln 0,693    136,7 (ngày) k 0,00507 ln t 75% C0A 0,25C0A   11,4 (giờ) 0,1216 Thời gian để phản ứng hết 87% lượng chất ban đầu là: t 87%  ln C0A 0,13C0A  16,78 (giờ) 0,1216 51 Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Ví dụ Trong 10 phút hai phản ứng bậc hai phản ứng hết 40% Tính thời gian để hai phản ứng hết 60% cho nồng độ ban đầu phản ứng bậc Giải Đối với phản ứng bậc 1: k C 0A -1  ln  0,0511 (phút ) 10 0,6C A   ln k2 52000 1 ( )   0,00191 1,987 723 651 -1 k2 = 0,1046 (phút ) Thời gian (phút) phản ứng hết 75% lượng chất 450 C là: Thời gian (ph) để phản ứng hết 60% lượng chất là: Đối với phản ứng bậc 2: 1 1  o  kt   o  10k o CA CA 0,6C A C A Hằng số tốc độ phản ứng là: k 1   o o 6C A 10C A 15CoA Thời gian (ph) để phản ứng hết 60% lượng chất là: Ví dụ Ở 378 C, chu kỳ bán hủy phản ứng bậc 363 phút Tính thời gian để phản ứng hết 75% lượng ban đầu 450 C, biết lượng -1 hoạt hóa phản ứng 52.000 cal.mol Giải Vì phản ứng bậc nên ta có số tốc độ nhiệt độ 378 C là: Ví dụ Cho phản ứng: CH3COCH3 = C2H4 + CO + H2 Áp suất tổng biến đổi sau: Thời gian (phút) 6,5 13 Ptổng (N/m2) 41589,6 54386,6 65050,4 Xác định bậc phản ứng tính giá trị số tốc độ phản ứng Giải CH3COCH3 = C2H4 + CO + H2 P0 0 x x (P0 – x) Gọi áp suất ban đầu Aceton P0 Áp suất thời điểm t Aceton P = PO - x Áp suất tổng cộng hệ PT = PO + 2x P k1  ln2 0,693   0,00191 (phút-1) t1/ 363 k E a 1  (  ) k1 R T2 T1 Hằng số tốc độ phản ứng 450 C tính theo phương trình: ln 0 x 3Po  PT 3Po  PT 3.41589,6  54386,6   35191,1N/ m2 2 Tại t = 6,5 phút: P6,5  19,9 74914,6 3Po  PT 3.41589,6  65050,4   29859,2N/ m2 2 Tại t = 13 phút: P13  Tại t = 19,9 phút: 52 Bài tập hóa lý sở rút gọn P19,9 3P  P 3.41589,6  74914,6  o T   24927,1N/ m2 2 Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Thời gian phản ứng hết 50% lượng chất chu kỳ bán hủy phản ứng t1/  t 50%  Giả sử phản ứng bậc áp dụng phương trình động học cho phản ứng bậc ta có: ln CoA  kt với CoA  41589,6 CA Tại t = 6,5 phút ta có k1  ln k3  ln 41589,6 24927,1  0,0256phut 1 19,9 ta có: C C o A o B CoA  CBo   0,025N 40 CoA  1  0,025N CBo   0,05N 40 20 t 1/2  t 50%  2  0,05  0,025  6,8 ln 2,380,05  0,025 0,05 Ví dụ Nếu phản ứng bậc có lượng hoạt hóa 25.000 cal/mol 13 -1 phương trình Arhenius có số k0 5.10 giây , nhiệt độ chu kỳ bán hủy phản ứng phút 30 ngày Giải Khi chu kỳ bán hủy phút ta có số tốc độ là: k k1  k  k3  0,0256phut 1 Ví dụ Hằng số tốc độ phản ứng xà phòng hóa etylacetat xút 283K -1 -1 2,38 l.đlg ph Tính thời gian cần thiết để xà phòng hóa 50% luợng etylacetat nhiệt độ trên, trộn 1lít dung dịch etyl acetat 1/20N với: a lít dung dịch xút 1/20N b lít dung dịch xút 1/10N Giải a Khi trộn 1lít dung dịch etylacetat 1/20N với lít dung dịch NaOH 1/20N CoA  CBo Thời gian (phút) phản ứng hết 50% lượng chất là: Ta nhận thấy thời điểm khác có giá trị k sấp xỉ nên ta kết luận phản ứng bậc có số tốc độ là: k Khi trộn 1lít dung dịch etylacetat 1/20N với lít dung dịch NaOH 1/10N ta có: 41589,6 35191,1  0,0257phut 1 6,5 41589,6 ln 29859,2  0,0255phut 1 Tại t = 13 phút ta có: k  13 Tại t = 19,9 phút ta có: b 1   16,8phut o kC A 2,38.0,025 ln2 0,693   0,01155 (giây-1) t1/ 60 lnk   T Ea  lnko RT Nhiệt độ cần thiết là: Ea 25000   349K R(ln k o  ln k) 1,987.(ln 5.1013  ln 0,01155) Khi chu kỳ bán hủy 30 ngày (2592000 giây) số tốc độ phản ứng là: k1  ln 0,693   0,267.106 t1/ 2592000 lnk   -1 (phút ) Ea  lnko RT Nhiệt độ cần thiết là: 53 Bài tập hóa lý sở rút gọn T Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Ea 25000   269K R(ln k o  ln k) 1,987.(ln 5.1013  ln 0, 267.10 6 ) Ví dụ Năng lượng hoạt hóa phản ứng để tốc độ phản ứng tăng lên lần tăng nhiệt độ lên 10 độ 300K 1000K? Giải Tại 300K tốc độ tăng lần số tốc độ phản ứng tăng lần ta có: ln  k E a 1  (  ) k1 R T2 T1 ln3  Ea 1 (  ) 1,987 310 300  Ea = 220 (kcal/ mol) Ví dụ 10 Cho phản ứng: A + B = AB, thu vận tốc theo nồng độ đầu chất là: 1,0 0,1 1,0 CA 1,0 1,0 Wo 0,025 0,0025 Hãy viết phương trình động học phản ứng Giải Phương trình động học phản ứng có dạng: W  kC A C B Dựa vào giá trị tốc độ đầu ta xác định giá trị W01 = W02 = W03 = k(C ) (C )  k1  0,025 o  A o  B   o  Tại t = 27 phút Ea 1 (  ) 1,987 1010 1000 C0B o W = 0,025(CA )(CB ) Ví dụ 11 Động học phản ứng bậc hình thành axit nghiên cứu cách lấy mẫu từ hỗn hợp phản ứng theo chu kỳ định phân dung dịch kiềm Thể tích dung dịch kiềm dùng để định phân thời điểm khác sau phản ứng bắt đầu thu sau: Thời gian (phút) 27 60  Thể tích kiềm (ml) 18,1 26 29,7 Chứng minh phản ứng bậc tính số tốc độ phản ứng Giải Tại thời điểm t =  thể tích kiềm tiêu tốn lượng ban đầu A hay C oA  29, CA  29,7  18,1  11,6 Tại t = 60 phút CA  29,7  26  3,7 Ea = 20,3 (kcal/mol) Tại 1000K: ln3  Ta tính  = 1,  = k = 0,025 Vậy phương trình động học phản ứng là: 0,1 0,00025  k(CoA ) (CBo )  k0,11  0,0025 k(CoA ) (CBo )  k10,1  0,00025  Giả sử phản ứng bậc Áp dụng phương trình động học cho phản ứng bậc ta có: Tại t = 27 phút 29,7 C0 -1 k   ln A   ln  0,0348 (phút ) C A 27 11,6 t Tại t = 60 phút 29,7 C0 k   ln A   ln  0,0347 (phút-1) C A 60 3,7 t Vì giá trị k nên ta kết luận phản ứng bậc số tốc độ là: k = 0,03475 phút-1 Ví dụ 12 Dung dịch este etylacetat có nồng độ ban đầu 0,01N xà phòng hóa với dung dịch NaOH có nồng độ 0,002N thời gian 23 phút đạt độ chuyển hóa 10% Nếu nồng độ ban đầu giảm 10 lần thời gian phản ứng muốn đạt độ chuyển hóa 10% trước Giải CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH 0,01 0,002 0,001 0,001 0,009 0,001 54 Bài tập hóa lý sở rút gọn Đây phản ứng bậc ta có: kt  C (C  x) ln o (C  C A ) C (C  x) o B o A o B o B o A 0,002 0,01  0,001 1 ln k  3,194  23 0,01  0,002  0,010,002  0,001 Hằng số tốc độ phản ứng (lit/ mol.phut) là: 0,00020,001  0,0001 1 ln t  230  3,194 0,001  0,0002  0,0010,0002  0,0001 Khi nồng độ đầu giảm 10 lần thì: Khi nồng độ ban đầu giảm 10 lần để đạt mức độ chuyển hoá 10% cần khoảng thời gian 230 phút Ví dụ 13 Xác định thực nghiệm số tốc độ phản ứng phân hủy N2O5 có kết quả: 0 25 35 45 55 65 Nhiệt độ ( C) -15 -1 k.10 s 0,0787 3,46 13,5 47,44 250 577,8 Xác định lượng hoạt hóa phản ứng Giải -15 Khi T1 = 273K T2 = 298K số tốc độ k1 = 0,0787.10 s k2 = -15 3,46.10 s: 3, 46.1015 E a 1 k E a    (  )  ln ( ) 15 k1 R T2 T1 0,0787.10 1,987 298 273  Ea = 24,463 (kJ/mol) ln Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Ea = 24,461 (kJ/mol) Ví dụ 14: Người ta đo tốc độ đầu hình thành C phản ứng: A + B = C thu kết sau: -1 o o Số TN Wo.10 (M.phút ) (M) (M) CA CB a b 0,1 0,1 0,2 0,2 0,1 0,2 Bậc phản ứng A B Hằng số tốc độ phản ứng 2,0 8,0 8,0 c Tính Wo a Giải Phương trình động học phản ứng có dạng: W  kC A C B C oA = CBo =0,5M  k(C ) (C )  k0,1 0,1  2.103 Dựa vào giá trị tốc độ đầu ta xác định giá trị o  A W01 = o  B    k(CoA ) (CBo )  k0,20,2  8.103 W02 = k(CoA ) (CBo )  k0,10,2  8.103 Từ phương trình ta tính  =  = W03 = b c Hằng số tốc độ phản ứng là: k = 0,2 M phút -1 Khi C o A = -1 o =0,5M B C Khi T1 = 328K T2 = 338K số tốc độ : 15 15 k1 = 250.10 s k2 = 487.10 s: Ta có: Wo  0,2.0,5 0,5  0,05M/ phut Ví dụ 15 Phản ứng pha khí NH3 NO2 giai đoạn đầu phản ứng bậc a Tính lượng hoạt hóa phản ứng b Tính thừa số k0 phương trình Arrhenius Biết nhiệt độ 600K 716K, số tốc độ phản ứng có giá trị tương ứng -1 -1 -1 -1 0,385 M s 16 M s Giải ln a Khi T1 = 308K T2 = 318K số tốc độ : k1= 13,5.1015s k2= 19,8.1015s: 47, 44.1015 E a 1 k E a    (  )  ln ( ) 15 k1 R T2 T1 13,5.10 1,987 318 308  Ea = 24,460 (kJ/mol) ln 577,8.1015 E a 1 k E a    (  )  ln ( ) 15 k1 R T2 T1 250.10 1,987 338 328  Ea = 24,461 (kJ/mol) o Sử dụng phương trình: ln k E a 1  (  ) k1 R T2 T1 Vậy lượng hoạt hóa phản ứng là: 55 Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Ea 16 1  ln  (  )  a  114778J / mol 0,385 8,314 716 600 Ea  lnko b Tính số k0: lnk   RT 114778  ln0,385    lnk o 8,314.600  ko  378,559.107 M1.s1 Ví dụ 16 Nghiên cứu phản ứng 2I(k) + H2(k) = 2HI(k) Cho thấy số tốc độ phản ứng 418K 1,12.10-5 M-2.s-1 737K 18,54.10-5 M-2.s-1 Xác định lượng hoạt hóa số tốc độ phản ứng 633,2K Giải Áp dụng phương trình: ln k E a 1  (  ) k1 R T2 T1 18,54.10 Ea 1 ln ( )   5 1,12.10 8,314 737 418  Ea  22,522kJ/ mol E a 1 k Cũng áp dụng phương trình: ln  (  ) k1 R T2 T1 -5 Với T1= 418K, T2= 633,2K k1 = 1,12.10 , Ea  22,522kJ/ mol Với T1 = 418K, T2 = 737K k1 = 1,12.10 , k2 = 18,54.10 ta có: -5 -5 5 ta có:  ln k2 22522 1   ( ) 5 1,12.10 8,314 633,2 418 k 633,2K  10,114.10 5 M 2 s 1 Ví dụ 17 Trong phản ứng bậc tiến hành 27 C, nồng độ chất đầu giảm sau 5000s Ở 370C nồng độ giảm sau 1000s Xác định lượng hoạt hóa phản ứng Giải Tại 270C ta có: k1  ln 0,693   1,386.10 4 s 1 t1/ 5000 Tại 370C ta có: k2  ln 0,693   6,93.10 4 s 1 t1/ 1000 E a 1 k Áp dụng phương trình: ln  (  ) k1 R T2 T1  Ea  124,4 (kJ/ mol) 8.3 Bài tập tự giải Sự phụ thuộc số tốc độ phản ứng phân hủy PH3 vào nhiệt độ biểu thị phương trình: lgk   18963  2lgT  12,130 T Xác định lượng hoạt hóa phản ứng 800K ĐS: Ea= 376,39 KJ Phản ứng phân hủy nhiệt hợp chất A 378,50C phản ứng bậc Thời gian phản ứng 50% lượng chất ban đầu nhiệt độ 363 phút Năng lượng hoạt hóa phản ứng 217 KJ.mol Xác định số tốc độ phản ứng 450 C -1 ĐS: 0,1011 phút Xét phản ứng: 2HgCl2 + K2C2O4 = 2KCl + 2CO2 + Hg2Cl2 Có thể đo vận tốc phản ứng theo lượng Calomen Hg2Cl2 giảm Ở 1000C vận tốc đầu (mol/lit), HgCl2 /phút là: Stt Hg2Cl2 (mol/lit) K2C2O4 (mol/lit) dx/dt 0,0836 0,202 0,26 0,0836 0,404 1,04 0,0418 0,404 0,53 Xác định bậc phản ứng -4 Phản ứng phân hủy hợp chất có số tốc độ k1 10 C 1,08.10 -4 k2 60 C 5,484.10 Tính số tốc độ k 30 C Phản ứng phân hủy phóng xạ đồng vị bậc có chu kỳ bán hủy t1/2 15 phút Sau 80% đồng vị bị phân hủy? 56 Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Phản ứng phân hủy khí A sau phản ứng bậc nhất: A(k) = 2B(k) + C(k) Xuất phát từ khí A nguyên chất, áp suất hỗn khí sau 10 phút 176 mmHg sau thời gian dài 270 mmHg Thể tích bình phản ứng không đổi, nhiệt độ giữ cố định Tìm: a Áp suất ban đầu chất A b Áp suất riêng phần chất A sau 10 phút c Chu kỳ bán hủy phản ứng 57 Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ θ Chương HẤP PHỤ VÀ HÓA KEO Với: x V (cm /g) 22400 Trong đó: x hay V xác định thực nghiệm Độ hấp phụ x hàm có hai thông số x = f(P,T) Giản đồ hấp phụ biểu diễn theo đường đẳng nhiệt (T = const) đẳng áp (P = const) Thông thường đường đẳng nhiệt sử dụng nhiều 9.2 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freunlich Đường hấp phụ đẳng nhiệt gần với dạng parapol, Freunlich đề nghị phương trình thực nghiệm: 1/n x = b.p Trong đó: x: Độ hấp phụ p: Áp suất khí cân chất hấp phụ b n: số Hoặc: lgx  lgb  lgp n 9.3 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Gọi p áp suất khí, θ phần bề mặt thời điểm bị phân tử khí chiếm, phần bề mặt trống - θ Ta có: Nếu đặt:   k 1.p k  k 1.p k A k1 x độ hấp phụ thời điểm xm độ hấp phụ cực đại p A   p x xm xm 9.1 Hấp phụ độ hấp phụ Sự hấp phụ đánh giá lượng khí bay (tính mol) bị hấp phụ đơn vị khối lượng, x (mol/g) Ngoài ra, người ta sử dụng đại lượng thể tích điều kiện tiêu chuẩn: x xm P C 1 P    V(P0  P) Vm C Vm C P0 9.4 Phương trình hấp phụ BET (Brunauer- Emmett - Teller) Với: P0: áp suất bão hòa V: thể tích khí hấp phụ áp suất P Vm: thể tích khí bị hấp phụ lớp thứ (lớp đơn phân tử) C: thừa số lượng Đồ thị P V(P0  P) theo P/P0 đường thẳng, từ xác định Vm C Biết Vm, ta tính bề mặt chất hấp phụ S0  Vm N.Wm V0 Trong đó: 23 N : số Avogadro (= 6,023.10 ) Wm : bề mặt chiếm chất bị hấp phụ lớp đơn phân tử V0: thể tích mol khí điều kiện chuẩn (22.400 cm3/mol) 9.5 Sự hấp phụ ranh giới bề mặt pha lỏng - rắn Lượng chất bị hấp phụ x (mmol/g) bị hấp phân tử bề mặt chất rắn dung dịch tính công thức: x (C0  C1 )V  100 m Trong đó: C0 C1 nồng độ ban đầu cân chất bị hấp phụ (mol/l) V thể tích xảy hấp phụ (l) m lượng chất hấp phụ (g) 58 Bài tập hóa lý sở rút gọn 9.6 Bài tập mẫu Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Ví dụ Tính lượng rượu etylic bị hấp phụ 15 C bề mặt dung dịch có -3 nồng độ 0,12M cho biết 15 C sức căng bề mặt nước 73,49.10 N/m -3 dung dịch 63,3.10 N/m Giải Áp dụng công thức: G σdm.σdd RT Thế số liệu vào công thức ta có: σ dm σ dd 10,19.10 3 G  mol.m 2 RT 8,314.(15  273) Ví dụ Xác định ngưỡng keo tụ dung dịch điện ly K2Cr2O7 nồng độ 0,01M keo nhôm Biết để keo tụ lít keo phải thêm vào lượng chất điện ly 0,0631 lít Giải Ta có công thức tính ngưỡng keo tụ sau: C.V 1000 =  Trong đó: C: Nồng độ dung dịch điện ly (mol/l) V: thể tích dung dịch chất điện ly (ml) ω : thể tích dung dịch keo (ml) Thế giá trị có vào công thức ta có:  C.V 0,01.0,0631 1000  1000  0,631.103 mol / lit 1000  Ví dụ Điều chế keo hydronol sắt (III) cách cho từ từ dung dịch FeCl3 vào nước sôi Hãy viết cấu tạo ký hiệu keo Giải Phương trình phản ứng điều chế hạt keo: FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3HCl Cấu tạo Mixen keo: 3+ - x+ {mFe(OH)3.nFe (3n-x)Cl } xCl Vì trình thủy phân không hoàn toàn nên dung dịch dư FeCl3 Keo keo dương Ví dụ Viết công thức sơ đồ cấu tạo mixen keo tạo thành cho Na2SO4 tác dụng với BaCl2 hai trường hợp a Cho lượng dư Na2SO4 Cho lượng dư BaCl Các chất điện ly gây keo tụ dung dịch keo nói trên: Al(OH)3; Na3PO4 Giải Phương trình phản ứng: Na2SO4 + BaCl2 = 2NaCl + BaSO4 a Nếu dư Na2SO4 mixen keo có dạng: 2+ + {mBaSO4.nSO4 (2n-x)Na }.xNa Đây keo âm b Nếu dư BaCl2 mixen keo có dạng: 2+ {mBaSO4.nBa (2n-x)Cl }.xCl Đây keo dương c Các chất gây keo tụ: 2+ + Với hạt keo {mBaSO4.nSO4 (2n-x)Na }.xNa chất gây keo tụ tốt Al(OH)3 keo âm nên ion trái dấu với định khả 3+ + keo tụ Ion Al có bậc cao so với ion Na 2+ Với hạt keo {mBaSO4.nBa (2n-x)Cl }.xCl chất gây keo tụ tốt Na3PO4 keo dương nên ion trái dấu với định khả 3năng keo tụ Ion PO4 có bậc cao so với ion OH Ví dụ Keo As2S3 thu từ phản ứng sau với lượng dư H2S: 2H3AsO3 + 3H2S = As2S3 + 6H2O a Khi đặt hệ vào điện trường, hạt keo di chuyển điện cực Giải thích b Viết công thức mixen keo cho biết dấu hạt keo Giải a Công thức Mixen keo có dạng: 2+ + {mAs2S3.nS (2n-x)H }.xH b Khi đặt hệ vào điện trường hạt keo di chuyển điện cực dương Vì hạt keo mang điện tích âm chuyển động tác dụng điện trường Ví dụ Keo AgI điều chế từ phản ứng trao đổi: KI + AgNO3 = AgI + KNO3, với lượng dư KI Tiếp theo người ta dùng dung dịch K2SO4 dung dịch (CH3COO)2Ca để keo tụ dung dịch keo thu Hỏi dung dịch hai dung dịch gây keo tụ mạnh Vì sao? (Các dung dịch có nồng độ mol/l) Giải Trong hai dung dịch dung dịch (CH3COO)2Ca gây keo tụ với tốc độ mạnh Vì keo hình thành keo âm, có công thức sau: b c 59 Bài tập hóa lý sở rút gọn {mAgI.nI-.(n-x)K+}.xK+ Mà khả gây keo tụ tỷ lệ thuận với bậc điện tích ion trái dấu 2+ + Dung dịch (CH3COO)2Ca có ion Ca có bậc lớn ion K dung dịch K2SO4 Ví dụ Viết công thức mixen keo Al(OH) với chất ổn định AlCl3 keo Fe(OH)3 với chất ổn định FeCl Dung dịch Na2SO4 chất keo tụ tốt keo nào? Vì sao? Giải Mixen keo: {mFe(OH)3.nFe3+.(3n-x)Cl-}.xCl - Và {mAl(OH)3.nAl3+.(3n-x)Cl-}.xCl- 3+ 3+ Dung dịch Na2SO4 chất keo tụ tốt với keo Fe(OH)3 Fe Al có điện tích nên khả keo tụ tỷ lệ thuận với bán kính Ion Bán kính 3+ 3+ ion Fe lớn Al nên bị keo tụ mạnh -6 Ví dụ Ngưỡng keo tụ Al2(SO4)3 keo As2S3  = 96.10 3 kmol/m Hỏi cần ml dung dịch Al2(SO4)3 nồng độ 0,01 kmol/m để keo tụ 0,1 m dung dịch keo As2S3 nói Giải Ta có công thức tính ngưỡng keo tụ sau C.V 1000 =  Trong đó: C: Nồng độ dung dịch điện ly (mol/l) V: thể tích dung dịch chất điện ly (ml)  : thể tích dung dịch keo (ml) Thế giá trị có vào công thức ta có: 96.106  0,01.V  V  96.102 ml 100 Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Ví dụ 10 Thời gian bán keo tụ keo AgI có nồng độ hạt 3,2.1011 hạt.l -1 11,5 giây Xác định số tốc độ keo tụ Giải Áp dụng phương trình: k ko   1   2,72.10 9 l / hat.giay 11    3,2.10 11,5 9.7 Bài tập tự giải Keo AgI điều chế từ phản ứng trao đổi: KI + AgNO3 = AgI + KNO3, với lượng dư KI Tiếp theo người ta dùng dung dịch CaSO4 dung dịch CH3COONa để keo tụ dung dịch keo thu Hỏi dung dịch hai dung dịch gây keo tụ mạnh hơn.Vì sao? (Các dung dịch có nồng độ mol/l) Viết công thức sơ đồ cấu tạo mixen keo tạo thành cho K2SO4 tác dụng với Ba(NO3)2 hai trường hợp: a Cho lượng dư K2SO4 b Cho lượng dư Ba(NO3)2 Viết phương trình phản ứng cấu tạo mixen keo tạo thành cho KAuO2 tác dụng với K2CO3 HCHO 11 Thời gian bán keo tụ keo BaSO4 có nồng độ hạt 3,5.10 -1 hạt.l 10,5 giây Xác định số tốc độ keo tụ Ví dụ Keo Fe(OH)3 điều chế cách thủy phân không hoàn toàn sắt (III) clorur, bị keo tụ dung dịch sau: Na2S, NaCl, BaCl2 Chất điện ly có tác dụng keo tụ mạnh ?Vì sao? Giải Khi điều chế keo Fe(OH)3 điều chế cách thủy phân không hoàn toàn sắt (III) clorur tạo keo có điện tích dương Với công thức sau: {mFe(OH)3.nFe3+.(3n-x)Cl-}.xCl - 2Trong dung dịch bậc ion trái dấu cao S nên dung dịch gây keo tụ mạnh dung dịch Na2S 60 [...]... nhiệt độ này phải thêm bao nhiêu mol NH3 vào một bình có thể tích 5 lit chứa 0,1mol LiCl.NH3(r) để tất cả LiCl.NH3(r) chuyển thành LiCl.3NH3(r) 12 21 Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ Chương 4 CÂN BẰNG PHA Một số khái niệm cơ bản ­ Pha: là tập hợp những phần đồng thể của một hệ, có cùng thành phần hóa học và tính chất lý hóa ở mọi điểm Số pha ký hiệu là f ­ Số cấu tử: là... trong hệ không xảy ra sự biến đổi chất, sự thay đổi số pha hoặc dạng các pha Như vậy ta có thể suy ra, nếu trong hệ có sự thay đổi về pha hay sự thay đổi về dạng pha thì trên các đường hay các mặt sẽ xuất hiện các điểm gãy, làm cho đồ thị không còn liên tục 4.4.2 Qui tắc đường thẳng liên hợp Trong điều kiện đẳng nhiệt và đẳng áp nếu hệ phân chia thành hai hệ con (hay được sinh ra từ hai hệ con) thì điểm... và 60 C, nhiệt hóa hơi tương ứng là 12,0 và 7,0 kcal/mol Tính nhiệt độ mà ở đó 2 chất lỏng trên có cùng áp suất? Giải Gọi T là nhiệt độ mà tại đó 2 chất lỏng có cùng áp suất: 25 Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Ta có:  1 1  1 1 λ 1     λ 2     T2 T   T1 T  Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ 9 Tính áp suất cần thiết để nhiệt độ sôi của nước đạt được 1200C Cho biết nhiệt hóa hơi của nước... của nước 17,5 mmHg 32 Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn 8 9 Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ Ở 200C áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa 52,8g A và 180g H2 O là 16,5 mmHg Xác định khối lượng phân tử của A, biết rằng ở nhiệt độ này áp suất hơi bão hòa của nước là 17,5 mmHg Xác định phần mol của dung dịch chứa 20% A (M = 46), 30% B (M =18) và 50% C (M = 60) về khối lượng 33 Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn... eutecti có tính chất giống như một hợp chất hóa học, song nó không phải là một hợp chất hóa học mà nó chỉ là một hỗn hợp gồm những tinh thể rất nhỏ, rất mịn của hai pha rắn A và rắn B nguyên chất kết tinh xen kẽ vào nhau 6.2.4 Phép phân tích nhiệt 6.2.3 6.2.2 Hình 6.2 Giản đồ (T-x) của hệ hai cấu tử, cân bằng lỏng rắn Khảo sát quá trình đa nhiệt Tại nhiệt độ T2: Hệ Q2 = lỏng l2 + rắn r2 35 Bài tập hóa. .. 33 atm Lượng Cl 2 cần thêm vào Gọi b là số mol Cl 2 cần thêm vào: 15 Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn PCl5(k) Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ PCl3(k) + Cl2(k) Ban đầu Phản ứng 1 0,1 0 0,1 b 0,1 Cân bằng 0,9 0,1 (b + 0,1)  P   Ta có: K P  K n   n   i  0,1 b  0,1   8  1    0,9  b  1,1  3 Δn  b = 0,5 (mol) Ví dụ 5 Có thể điều chế Cl2 bằng phản ứng 4HCl(k) + O2 = 2H2O(h) + 2Cl2 0 Xác... dP λ 24 Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn λ T.V  dT dP Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ 273  54  169  9,58.105 1000 2,67.107  19,83.103 (J/mol) Ví dụ 4 Áp suất hơi bão hòa của axit xyanhydric HCN phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương trình: lgP(mmHg)  7,04  1237 T Xác định nhiệt độ sôi và nhiệt hóa hơi của nó ở điều kiện thường Giải Nhiệt độ sôi của axit HCN ở áp suất 760 mmHg: Ta có: lg(760)... ứng: Fe3O4(r) + 4H2 3Fe + 4H2O(h) KP  Theo đề bài ta có: 2x = 0,402  x = 0,201 (mol) 4HCl(k) + O2 2H2O(k) + 2Cl2(k)  P   K P  K n   n   i  cb  2 2  P  2x 2x    KP  4  0,48  x  1  4x    n i cb 0 x (3 – x) x Vì nhiệt độ không đổi nên hằng số cân bằng cũng không đổi:  KP  PH4 2 PH4 2O  x  5    1,91.10 3 x  4 16 Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày:... hợp có phần mol của CCl 4 là 0,7 0 b Xác định thành phần hỗn hợp SnCl 4 - CCl 4 sôi ở 90 C dưới áp suất 760mmHg c Xác định thành phần hơi tại 900C Giải a Xây dựng giản đồ “thành phần - áp suất” 30 Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ P (mmHg) a  3  779,1 362 2 b 108,6 x 0,7 SnCl4 PSnCl 4   CCl4 Áp suất của CCl 4: PCCl 4  b 0 PCCl x CCl 4 4   362  0,3  108,6 Ta có: ... ứng ở 25 C và 1atm Tính hiệu ứng nhiệt đẳng áp của phản ứng ở 1000K ĐS: a H0298 = 41212 cal; U0298 = 40619 cal c H01000 = 43297 cal  0 12 Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ Chương 3 Tại nhiệt độ không đổi, ta có: Với CÂN BẰNG HÓA HỌC Hằng số cân bằng 3.1.1 Các loại hằng số cân bằng Phản ứng: aA(k) + bB(k) cC(k) + dD(k) Hằng số cân bằng tính theo áp suất : 3.1  P c