Bài giảng Cân bằng hóa học - Ngô Gia Lương

Cân bằng hóa học 
HUI© 2006 
ThS Ngô Gia Lương 
Cân bằng hoá học 
8.1. Phản ứng thuận nghịch & 
	 Trạng thái cân bằng hoá học 
8.2.Hằng số cân bằng & 
 Mức độ diễn ra của qúa trình hoá học 
8.3.Yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học. 
 Nguyên lý Le Chatelier 
8.1.P/u thuận nghịch & Trạng thái cân bằng 
8.1.1. Phản ứng thuận nghịch 
 Phản ứng một chiều 
	 Ví dụ : 
	  Chiều p /u : một chiều T P 
	 p/u bất thuận nghịch (p/u hoàn toàn) 
	  Dùng dấu “ ” : chỉ chiều p/u . 
8.1.P/u thuận nghịch & Trạng thái cân bằng 
8.1.1. Phản ứng thuận nghịch 
 Phản ứng thuận nghịch 
	 Ví dụ : 
 P/u thuận : chiều T P 
 P/u nghịch : chiều P T 
	  Dùng dấu “ ” : chỉ chiều p/u . 
Phản ứng thuận nghịch 
8.1.P/u thuận nghịch & Trạng thái cân bằng 
8.1.2.Trạng thái cân bằng 
 Ví dụ 
	  Tốc độ p/u 
	  Lúc đầu ( ) 
	  Tiếp tục p/u ( ) 
	  Thời gian ( ) 
	 Số ptử H 2 & I 2 HI = Số ptử HI H 2 & I 2 
	Nồng độ các chất = const Trạng thái cân bằng 
+ 
8.2.1.Hằng số cân bằng của phản ứng 
 Hệ đồng thể 
	aA	+	bB	 	cC	+	dD 
Khi cân bằng 
Hằng số cân bằng 
8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 
8.2.1.Hằng số cân bằng của phản ứng 
	  P/u khí lý tưởng 
	 Biến thiên số mol khí 
8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 
8.2.1.Hằng số cân bằng của phản ứng 
 Hệ di thể :	 
	  R – K	 CaCO 3(R) CaO (R) 	+ CO 2(k) 
	  R – L 	 NaCl (R) + H 2 O (l) NaCl (dd) + H 2 O (l) 
	NaCl (R) 	 	 Na + 	+	Cl - 
8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 
8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 
8.2.2.Phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff 
 Ng.lý 1 : 
	Ng.lý 2 : 
 Năng lượng Gibbs 
	 Ở T = const 	dT = 0 	 
8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 
8.2.3.Quan hệ hằng số cân bằng K cb & Biến thiên thế đẳng áp 
Phản ứng đồng thể 
	 	aA	+	bB	 	cC	+	dD 
	-	 Biến đổi thế đẳng áp ở nhiệt độ T 
	-	 Biến đổi thế đẳng áp tiêu chuẩn ở nhiệt độ T 
	 R = 8.314J/mol o K - 	Hằng số khí 
	 C A , C B , C C , C D -	Nồng độ chất A, B, D, C 
	a, b, c, d-	Hệ số trong phương trình p/u 
	Tỷ số nồng độ các chất phản ứng 
8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 
8.2.3.Hằng số cân bằng K cb & Biến thiên thế đẳng áp 
	Khi cân bằng 
P/u của chất khí 
	 Khi cân bằng 
8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 
8.2.3.Hằng số cân bằng K cb & Biến thiên thế đẳng áp 
 Mối quan hệ : 
	  Biết 	 Tính được 
	  Biết chiều diễn biến Mức độ & Hiệu suất p/u 
P/u tự xảy ra 
 P/u tự xảy ra 
 Hiệu suất 
8.2.Hằng số cân bằng & Diễn biến QT hoá học 
HUI© 2006 
General Chemistry: 
8.2.3.Hằng số cân bằng K cb & Hiệu ứng nhiệt phản ứng 
	 Trong khoảng nhiệt độ hẹp : H = const & S = const 
 Tại T 1	 	K 1 
 Tại T 2	 	K 2 
Biết K 1 ở T 1 Tính được K ở T 
& 
Hằng số cân bằng cho phản ứng đồng thể 	 (Dung dịch lỏng , loãng) 
 a A (dd) + b B (dd) ⇌ c C (dd) + d D (dd) 
	 CaCO 3(r) ⇌ CaO (r) + CO 2(k) 	 	 
Trong biểu thức của hằng số cân bằng K không xuất hiện các thành phần sau: chất rắn nguyên chất, chất lỏng nguyên chất, dung môi. 
Phản ứng dị pha 
  	  	 C 2 H 4 (k) + H 2 (k) ⇌ C 2 H 6 (k)  	 	 p C2H6  K p =  p C2H4 x p H 2 
 		2SO 2 (k) + O 2 (k) ⇌ 2 SO 3 (k) 	 p 2 SO3  K p =  p 2 SO2 x p O2 
 		NO 2 (k) + SO 2 (k) ⇌ NO(k) + SO 3 (k) 	 p NO x p SO3  K p =  p NO2 x p SO2 
  	  Fe 3 O 4 (r) + 4 H 2 (k) ⇌ 3 Fe (r) + 4 H 2 O(k)  	 	 p 4 H2O  K p =  p 4 H2 
  Ca(HCO 3 ) 2 (r) ⇌ CaO(r) + 2 CO 2 (k) + H 2 O(k )   	 	 K p = p 2 CO2 x p H2O   
Mg(OH) 2 (r) ⇌ Mg 2+ (dd) + 2OH - (dd) K = [Mg 2+ ] cb .[OH - ] 2 cb = T Mg(OH)2 - Tích số tan 
CH 3 COOH(dd) + H 2 O ⇌ CH 3 COO - (dd) + H 3 O + 
Hằng số điện ly của axit 
NH 4 OH (dd) ⇌ NH 4 + (dd) + OH - (dd) 
Hằng số điện ly của baze 
CH 3 COONa (dd) + 2H 2 O ⇌ CH 3 COOH(dd)+NaOH(dd) CH 3 COO- (dd) + 2H 2 O ⇌ CH 3 COOH (dd) + OH- (dd) 
Hằng số thuỷ phân 
8.3.1.Nguyên lý Le Châtelier 
8.3.2,Ảnh hưởng của nhiệt độ 
8.3.3.Ảnh hưởng của nồng độ 
8.3.4.Ảnh hưởng của áp suất 
8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân bằng. 	Nguyên lý Le Châtelier 
 Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier 
	 Phát biểu : Một hệ đang ở trạng thái cân bằng mà ta thay đổi một trong các thông số trạng thái của hệ (nồng độ, nhiệt độ, áp suất) thì cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều có tác dụng chống lại sự thay đổi đó. 
HUI© 2006 
General Chemistry: 
8.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ 	 
	aA	+	bB	 	cC	+	dD 
	 Trạng thái cân bằng 
	  Tăng nồng độ chất đầu 
	  Tăng nồng độ sản phẩm 
8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân bằng. Ng.lý Le Chatelier 
 nồng độ một chất Cân bằng dịch chuyển về phía 
  nộng độ chất đó & ngược lại 
Vì K c = const 
[C] ; [D] 
P/u : T P : [A] ; [B] 
Vì K c = const 
[A] ; [B] 
P/u : P T : [C] ; [D] 
Ảnh hưởng của nồng độ tới chuyển dịch cân bằng 
Ảnh hưởng của nồng độ tới chuyển dịch cân bằng 
HUI© 2006 
General Chemistry: 
8.3.3.Ảnh hưởng của nhiệt độ 
	 S = const 
 H > O (p/u thu nhiệt) 
 H < O (p/u tỏa nhiệt) 
& 
8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân bằng. Ng.lý Le Chatelier 
P/u: T P ( chiều thu nhiệt) 
P/u: P T ( chiều tỏa nhiệt) 
T Cân bằng dịch chuyển theo chiều thu nhiệt 
 T Cân bằng dịch chuyển theo chiều tỏa nhiệt 
HUI© 2006 
General Chemistry: 
8.3.2. Ảnh hưởng của áp suất 	 
 Tăng áp suất 
 Giảm áp suất 
8.3.Yếu tố ảnh hưởng cân bằng. Ng.lý Le Chatelier 
áp suất Cân bằng dịch chuyển về phía 
 số mol khí & ngược lại 
P/u: P T ( chiều  n) 
P/u: T P ( chiều  n) 
Ảnh hưởng của áp suất