Bài giảng môn Cơ sở lý thuyết hóa học - Chương 3: Cân bằng hoá học

Chương 3 trang bị cho người học những kiến thức về cân bằng hóa học. Các nội dung chính trong chương này gồm có: Phản ứng thuận nghịch và phản ứng 1 chiều, phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff, hằng số cân bằng K. Mời các bạn cùng tham khảo.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng môn Cơ sở lý thuyết hóa học - Chương 3: Cân bằng hoá học Bài giảng môn Cơ sở lý thuyết Hóa học CHƯƠNG III: CÂN BẰNG HOÁ HỌCI.PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH VÀ PHẢN ỨNG 1 CHIỀU1.Phản ứng thuận nghịch Là phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau trong cùng một điều kiện (Đặcđiểm của phản ứng thuận nghịch: không tiến hành đến cùng mà dẫn đến cân bằng) Ví dụ: N2O4(k) 2NO2(k) Khi lấy khí NO2 (hoặc N2O4) nghiên cứu --> luôn thu được đồng thời cả khí N2O4(hoặc NO2) trong bình ngay ở nhiệt độ thường do tồn tại sự chuyển hoá giữa hai khí trên --> gọi phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch.2.Phản ứng 1 chiều: Là phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều xác định Ví dụ: Phản ứng phân huỷ KClO3(xúc tác MnO2) : KClO3 --> KCl + 3/2O2 Đặc điểm: tiến hành tới cùng3.Trạng thái cân bằng hoá họcMột phản ứng khi đạt trạng thái cân bằng thì: - Xét về mặt động học: vt=vn - Xét về mặt nhiệt động: ΔG p − = 0* Vậy trạng thái cân bằng hoá học: là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độphản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch (hoặc khi biến thiên thế đẳng áp bằngkhông).* Đặc điểm của trạng thái cân bằng hoá học: - Là cân bằng động (phản ứng vẫn xảy ra theo 2 chiều ngược nhau nhưng vt=vn). -Tại trạng thái cân bằng thành phần của các chất không thay đổi: chất tham giaphản ứng mất đi bao nhiêu theo phản ứng thuận thì lại được sinh ra bấy nhiêu theo phảnứng nghịch). - Trạng thái cân bằng chỉ tồn tại khi các điều kiện thực hiện phản ứng (C, t0,p)không đổi.II.PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT VAN’T HOFF. HẰNG SỐ CÂN BẰNG K1.Thiết lập phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff Xét phản ứng: aA + bB cC + dD ở T=const và A,B,C,D là các khí lý tưởngTa có: ΔG T = ∑ μ i (sp) − ∑ μ i (tg ) = (cμ C + dμ D ) − (aμ A + bμ B )Mà: μ i ( T ) = μ i0( T ,) + RT ln Pi (đối với 1 mol)=> cμ C ( T ) = cμ C0 ( T ) + cRT ln PC = cμ C0 ( T ) + RT ln PCc (cho c mol)Tương tự: bμ B (T ) = bμ 0 B (T ) + RT ln P Bb : dμ D ( T ) = dμ D0 ( T ) + RT ln PDd Bài giảng môn Cơ sở lý thuyết Hóa học aμ A(T ) = aμ 0 A(T ) + RT ln P Aa=>ΔG T = [(cμ C0 ( T ) + RT ln PCc ) + (dμ D0 ( T ) + RT ln PDd )] − [(aμ A0 ( T ) + RT ln PAa ) + (bμ B0 ( T ) + RT ln PBb )] ⎛ PCc .PDd ⎞ΔG T = [(cμ (C) + dμ ( D) − (aμ ( A) + bμ ( B )] + RT ln⎜⎜ a b 0 T 0 T 0 T 0 T ⎟ ⎟ ⎝ PA .PB ⎠ bd ⎛ PCc .PDd ⎞ΔG T = ΔG + RT ln⎜⎜ a b 0 T ⎟ ⎟ ⎝ PA .PB ⎠ bdPi: áp suất riêng phần của các chất khí i= A,B,C,D) ⎛ PCc .PDd ⎞Đặt ⎜⎜ a b ⎟ =πP ⎟ ⎝ PA .PB ⎠ bd=> ΔG T = ΔG T0 + RT ln π P (*) ⎛ PCc .PDd ⎞- Tại trạng thái cân bằng==> ΔG T = 0 => ΔG = − RT ln⎜⎜ a b 0 T ⎟ ⎟ ⎝ PA .PB ⎠ cb ⎛ PCc .PDd ⎞ Đặt: ⎜⎜ a b ⎟ = K p = const ở T=const (vì ở trạng thái cân bằng, thành phần các ⎟ ⎝ PA .PB ⎠ cbchất không biến đổi nữa)==> ΔG T0 = − RT ln K P (**) πPvà ΔGT = RT ln (***) KPTrong đó: ΔG T , , ΔG T0 (J) R=8,314J.K-1mol-1 P (atm)Các phương trình (*) (**) và (***) được gọi là các dạng khác nhau của phương trìnhđẳng nhiệt Van’t Hoff2.Phương trình hằng số cân bằng K:a.Hằng số cân bằng Kp ⎛ PCc .PDd ⎞K p = ⎜⎜ a b ⎟ ⎟ ...