Bài giảng Hóa học đại cương - Chương 4: Cân bằng hóa học

Bài giảng "Hóa học đại cương - Chương 4: Cân bằng hóa học" cung cấp cho người học các kiến thức: Phản ứng thuận nghịch và trạng thái cân bằng hóa học, hằng số cân bằng và mức độ diễn ra của phản ứng hóa học, các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa học đại cương - Chương 4: Cân bằng hóa học IV. CÂN BẰNG HÓA HỌC 1. Phản ứng thuận nghịch và trạng thái cân bằng hóa học 2. Hằng số cân bằng và mức độ diễn ra của phản ứng hóa học 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học 1. Phản ứng thuận nghịch và trạng thái cân bằng hóa học a. Khái niệm về phản ứng thuận nghịch b. Trạng thái cân bằng hóa học a. Khái niệm về phản ứng thuận nghịch • Phản ứng một chiều (phản ứng hoàn toàn):  • Phản ứng thuận nghịch (phản ứng không hoàn toàn): ⇌ b. Trạng thái cân bằng hóa học H2 + I2 = 2HI vt = k t C I 2 C H 2 2 vn = k nC HI Ở thời điểm ban đầu:  = 0: C H 2 , C I 2 = max  vt = max CHI = 0  vn = 0 Theo thời gian: : CH2 , CI2   vt  v CHI   vn  vt vt = vn vn 0 cb  Nhận xét về đặc điểm của phản ứng thuận nghịch: • Ở cùng đk, pư có thể xảy ra theo cả chiều thuận và nghịch • Kết quả pư không phụ thuộc vào hướng đi tới. • Nếu điều kiện phản ứng không thay đổi thì dù kéo dài phản ứng đến bao lâu, trạng thái cuối cùng của hệ vẫn giữa nguyên: trạng thái cân bằng hóa học • Trạng thái cân bằng hóa học là trạng thái cân bằng động • Trạng thái cân bằng ứng với G = 0 2. Hằng số cân bằng và mức độ diễn ra của phản ứng hóa học a. Hằng số cân bằng b. Hằng số cân bằng và các đại lượng nhiệt động a. Hằng số cân bằng aA + bB ↔ cC + dD • Khi trạng thái đạt cân bằng: vt = vn k t .C Aa .C Bb = k n .C Cc .C Dd k t CCc C Dd KC = = a b k n C AC B • K – hằng số ở nhiệt độ xác định: hằng số cân bằng. • Cân bằng giữa các chất khí c d pCc pDd CC RT  CD RT  CCc CDd c + d - a - b  Kp = a b = = a b RT  p A pB C A RT a CB RT b C AC B Dn K p = K C RT  • Đối với phản ứng dị thể: Ví dụ: CaCO3(r) ⇌ CaO(r) + CO2(k) pCaO pCO2 pCaCO3 K p = → K p = K p = pCO2 pCaCO3 pCaO b. Hằng số cân bằng và các đại lng nhiệt động • Quan hệ giữa hằng số cân bằng và độ thay đổi thế đẳng áp aA + bB ⇌ cC + dD c d Khí  p p  DGT = DGT0 + RT ln Ca Db   p A p B  Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng: DGT = 0 0  pCc pDd  DG = - RT ln a b  = - RT ln K p T  p A pB  cb Lỏng 0  CCc C Dd  DGT = DG + RT ln a b T   C AC B  Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng: DGT = 0 c d  C C  DGT0 = - RT ln Ca Db  = - RT ln K C  C AC B  cb  Kp = f(bc pư, T) Kp  f(C) Q p p c d DG = - RT ln K p + RT ln Q = RT ln Q= C D Kp p p a b A B • Nếu Q < Kp → DG < 0 → phản ứng xảy ra theo chiều thuận • Nếu Q > Kp → DG > 0 → phản ứng xảy ra theo chiều nghịch • Nếu Q = Kp → DG = 0 → hệ đạt trạng thái cân bằng Ví dụ: Tính hằng số cân bằng của phản ứng: 2 NO2(k) ↔ N2O4(k) ở 298K khi biết DH 298 0 pu = - 58, 040 kJ và D S 0 298pu = -176,6 J / K Giải: 0 0 DG298 = DH 298 - TDS 2980 = - 58040+ 298176,6= -5412.3J DG 0 5412,3 p N 2 O4 ln K p = - = = 2,185 Kp = 2 = 8,9 RT 8,314  298 p NO2 Quan hệ của Kp với nhiệt độ và nhiệt phản ứng DG o = DH o - TDS o ...