›
›

Bài giảng Hóa đại cương - Chương 9: Cân bằng hóa học - Huỳnh Kỳ Phương Hạ

Download
Chöông 9  
CAÂN BAÈNG HOÙA HOÏC  
PHAÛN ÖÙNG THUAÄN NGHÒCH TRAÏNG  
THAÙI CAÂN BAÈNG  
Khaùi nieäm phaûn öùng thuaän nghòch  
• Phaûn öùng thuaän nghòch laø phaûn öùng xaûy ra  
theo hai chieàu: Taïo saûn phaåm vaø saûn phaåm  
phaân huûy thaønh taùc chaát. Thöïc teá, ña soá ñeàu  
laø phaûn öùng thuaän nghòch.  
• Ñaëc ñieåm laø bao giôø trong heä cuõng cuøng toàn  
taïi taùc chaát vaø saûn phaåm.  
• Xeùt chaát khoâng maøu khi laøm laïnh N2O4. ÔÛ nhieät  
ñoä phoøng noù bò phaân huûy thaønh NO2 maøu naâu:  
N2O4(k) 2NO2(k) (khi t taêng)  
• Sau moät thôøi gian, maøu ngöøng thay ñoåi vaø ta coù  
hoãn hôïp cuûa N2O4 vaø NO2.  
• Caân baèng hoùa hoïc cuûa moät heä xaùc ñònh laø ñieåm  
maø taïi ñoù noàng ñoä cuûa taát caû caùc caáu töû khoâng ñoåi  
nöõa.  
• Caân baèng hoùa hoïc xaûy ra khi phaûn öùng thuaän vaø  
phaûn öùng nghòch baèng nhau veà toác ñoä phaûn öùng.  
• Söû duïng moâ hình töông taùc cho caân baèng hoùa  
hoïc:  
• Luùc baét ñaàu phaûn öùng, khoâng coù phaân töû NO2 naøo  
phaûn öùng ngöôïc laïi (2NO2(k) N2O4(k)).  
• Chæ coù saûn phaåm NO2 ñöôïc taïo thaønh.  
• Khi löôïng NO2 ñuû lôùn, baét ñaàu coù söï taïo thaønh N2O4  
töø 2 phaân töû NO2 töông taùc vôùi nhau.  
• Töùc laø phaûn öùng nghòch seõ xaûy ra vaø gia taêng toác ñoä  
theo söï gia taêng saûn phaåm taïo thaønh.  
Caân baèng ñoäng hoïc  
• Ñieåm maø taïi ñoù toác ñoä cuûa söï phaân huûy:  
N2O4(k) 2NO2(k)  
baèng vôùi toác ñoä cuûa söï nhò hôïp (dimerization):  
2NO2(g) N2O4(g).  
laø caân baèng ñoäng hoïc.  
• Goïi laø caân baèng ñoäng laø bôûi vì phaûn öùng thöïc teá khoâng  
döøng laïi, chæ coù ñieàu toác ñoä phaûn öùng thuaän baèng toác  
ñoä phaûn öùng nghòch.  
• Khi ñaït caân baèng, cöù bao nhieâu N2O4 phaân huûy taïo NO2  
thì cuõng coù baáy nhieâu NO2 phaûn öùng taïo N2O4:  
N2O4(g)  
2NO2(g)  
• Muõi teân ñoâi chöùng toû caân baèng ñoäng.  
Phaûn öùng thuaän: A B VT = kT[A]  
Phaûn öùng nghòch: B A VN = kN[B]  
• Taïi caân baèng kT[A] = kN[B], hoãn hôïp phaûn öùng luùc naøy  
goïi laø hoãn hôïp caân baèng.  
2NH3 (k) N2(k) + 3H2 (k)  
N2(k) + 3H2 (k) 2NH3 (k)  
Duø ñi töø phía naøo ñeå ñeán traïng thaùi caân baèng thì traïng  
thaùi naøy cuõng chæ laø moät maø thoâi.  
Caân baèng bò chuyeån dòch neáu taùc ñoäng vaøo heä.  
Ñieàu kieän traïng thaùi caân baèng G = 0.  
HAÈNG SOÁ CAÂN BAÈNG  
• Cho phaûn öùng toång quaùt trong pha khí:  
aA (k) + bB (k) cC (k) + dD (k)  
Vaän toác phaûn öùng:  
VT = kTPaAPbB  
VN = kNPcCPdD, PX laø aùp suaát rieâng phaàn cuûa  
chaát X, xaùc ñònh theo ñònh luaät Dalton.  
Khi VT = VN, phaûn öùng ñaït caân baèng, ruùt ra:  
c
d
k T  
PC PD  
K
a
b
k N  
PA PB  
Haèng soá caân baèng, phuï thuoäc baûn chaát phaûn öùng,  
nhieät ñoä vaø khoâng phuï thuoäc noàng ñoä.  
Vôùi moät phaûn öùng trong dung dòch:  
c
d
D
b
C C C  
K
a
C C  
A
B
Trong ñoù CX laø hoaït ñoä (hay noàng ñoä trong dung dòch  
loaõng) cuûa chaát X.  
Ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng  
– “Khi moät heä ñoàng theå ñaït ñeán caân baèng thì  
tích noàng ñoä cuûa caùc saûn phaåm phaûn öùng chia  
tích noàng ñoä caùc chaát phaûn öùng - vôùi soá muõ  
töông öùng laø heä soá tæ löôïng – luoân laø moät haèng  
soá ôû ñieàu kieän nhieät ñoä nhaát ñònh.”  
• Lieân heä giöõa KP vaø KC:  
– Trong moät phaûn öùng ôû pha khí, lieân heä naøy ñöôïc  
dieãn taû nhö sau:  
– Vì PV = nRT  
– P = (n/V)RT = CRT (Vì n/V =C, noàng ñoä  
mol/lit).  
– Thay vaøo bieåu thöùc tính KP beân treân, ta coù:  
n
KP = KC(RT)  
– n = (c+d)-(a+b), chæ aùp duïng cho caùc chaát khí.  
Tính chaát cuûa haèng soá caân baèng  
• K döïa treân aùp suaát rieâng phaàn cuûa khí, hoaït ñoä  
(hay noàng ñoä mol) cuûa taùc chaát vaø saûn phaåm taïi vò  
trí caân baèng.  
• K coù thöù nguyeân, nhöng thöôøng thì bò boû qua.  
• Haèng soá caân baèng dieãn taû tæ leä saûn phaåm so vôùi taùc  
chaát.  
• K>>1 töùc laø saûn phaåm chieám öu theá.  
• K<<1 töùc laø taùc chaát chieám öu theá.  
• Haèng soá caân baèng theo chieàu thuaän baèng nghòch ñaûo  
haèng soá caân baèng theo chieàu nghòch.  
N2O4(g)  
2NO2(g)  
• Ví duï phaûn öùng  
coù haèng  
soá caân baèng taïi 1 ñieàu kieän naøo ñoù laø:  
2
P
NO  
2
K =  
= 6.46  
P
N O  
2 4  
• Thì haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng theo chieàu  
nghòch laïi laø:  
2NO2(g)  
N2O4(g)  
P
1
N O  
2 4  
K =  
= 0.155 =  
eq  
2
6.46  
P
NO  
2
• Haèng soá caân baèng boäi:  
2
PNO  
2
K
K
• Ví duï phaûn öùng:  
N2O4(g)  
2NO2(g)  
4NO2(g)  
PN O  
2
4
4
PNO  
2
2N2O4(g)  
Thì phaûn öùng:  
2
PN O  
2
4
laø bình phöông cuûa haèng soá caân baèng ôû treân.  
Quy öôùc: Khi vieát haèng soá caân baèng thì vieát cho  
nhöõng töông taùc nguyeân ñôn giaûn nhaát. Töùc laø vieát  
cho caùc heä soá tæ löôïng toái giaûn.  
CAÂN BAÈNG DÒ THEÅ  
• Khi caùc taùc chaát vaø saûn phaåm cuøng pha ta coù caân  
baèng ñoàng theå.  
• Neáu moät hay nhieàu taùc chaát hoaëc saûn phaåm ôû pha  
khaùc nhau ta coù caân baèng dò theå.  
• Xeùt phaûn öùng:  
CaCO3(s)  
CaO(s) + CO2(g)  
– Thöïc nghieäm cho thaáy löôïng CO2 khoâng phuï thuoäc vaøo  
löôïng CaO vaø CaCO3.  
• Noàng ñoä cuûa chaát raén Cr vaø chaát loûng tinh khieát baèng tæ  
troïng d [m/V] chia cho khoái löôïng mol mM[m/mol].  
Cr = d/mM, [m/V]/[m/mol] = [mol/V]  
• Caû d vaø mM ñeàu khoâng ñoåi Noàng ñoä chaát raén vaø  
loûng tinh khieát laø haèng soá.  
• Vôùi phaûn öùng phaân huyû CaCO3:  
[CaO]  
K =  
«[CO ] = constant«[CO ]  
2 2  
eq  
[CaCO ]  
3
• Keq/const baây giôø ñaët baèng K, vaäy KC = [CO2] hay  
duøng lieân heä KC vaø KP, ta coù KP = P[CO2].  
CAÙC VÍ DUÏ TÍNH K  
• Ôû 472 o, hoãn hôïp taïi caân baèng cuûa phaûn öùng  
döôùi ñaây coù 0.1207 M H2, 0.0402 M N2, vaø  
0.00272 M NH3. Tính haèng soá caân baèng KC  
vaø KP.  
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)  
Ta coù KC = [NH3]2/([N2].[H2]3)  
ÔÛ ñaây caùc khí naèm trong cuøng moät bình phaûn öùng  
neân tæ leä noàng ñoä cuõng laø tæ leä soá mol.  
n
Duøng lieân heä KP = KC(RT) ñeå tính KP.  
Baøi 1: Khí HI ñöôïc cho vaøo bình kín ôû 425 oC, phaûn öùng phaân huyû  
xaûy ra nhö sau:  
2HI (k)  
H2(k) + I2(k).  
a/ Luùc caân baèng, ta coù [HI] = 3.35*10-3M; [H2] = 4.79*10-4M;  
[I2] = 4.79*10-4M. Tính KC vaø KP ôû nhieät ñoä naøy.  
b/ Tính noàng ñoä ban ñaàu cuûa HI.  
Baøi 2: Moät hoãn hôïp 0.1 mol NO, 0.05 mol H2, vaø 0.05 mol hôi H2O  
ñöôïc cho vaøo bình 1 lit. Caân baèng sau ñaáy ñöôïc thieát laäp:  
2NO(g) + 2H2(g)  
N2(g) + 2H2O(k)  
• Tính K, bieát luùc âèù ng hoãn hôïp.  
Baøi 3:Moät hoãn hôïp 5.10-3 mol H2 vaø 1.10-2 mol I2 ñöôïc  
cho vaøo bình 5 lít ôû 448 oC vaø ñeå ñaït ñeán caân baèng.  
Luùc ñoù noàng ñoä HI laø 1.87 x 10-3 M. Tính K ôû 448 oC  
cho phaûn öùng  
H2(g) + I2(g)  
2HI(g)  
Baøi 4: Moät löôïng vöøa ñuû NH3 hoøa tan vaøo 5 lit nöôùc ôû 25  
oC ñeå coù theå taïo thaønh dung dòch 0.0124 M. Dung dòch  
sau ñaáy ñeå ñaït ñeán caân baèng. Trong dung dòch luùc naøy  
coù noàng ñoä OH- laø 4.64 x 10-4M. Tính K cuûa phaûn öùng  
sau ôû 25 oC.  
+
• NH3(k) + H2O(l)  
NH4 (dd) + OH-(dd)  
Lieân heä K vaø G  
0
0
G
H
T S 0  
RT ln K  
2 .303 RT lg K  
P
P
• Bieåu thöùc naøy chæ söû duïng chính xaùc ñoái vôùi  
KP, coøn KC chæ ñuùng khi n = 0 hoaëc phaûn  
öùng trong dung dòch.  
• Ta coù:  
0
0
0
G
RT ln K , vaø G  
H
T S 0  
0
T ln K  
T 0  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 28 trang yennguyen 18/04/2022 1380
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa đại cương - Chương 9: Cân bằng hóa học - Huỳnh Kỳ Phương Hạ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_hoa_dai_cuong_chuong_9_can_bang_hoa_hoc_huynh_ky_p.pdf