HOA DAI CUONG (1).ppt

7/30/2019 HOA DAI CUONG (1).ppt

http://slidepdf.com/reader/full/hoa-dai-cuong-1ppt 1/52

LIÊN KẾT HÓA HỌC

VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ



I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM

• 1. Các điện tử hóa trị

Na



CHƯƠNG 5

CÂN BẰNG HÓA HỌC

5.1 Khái niệm cân bằng hóa học 5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa

học

5.3 Cách tính hằng số cân bằng hóa học



5.1 KHÁI NIỆM VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC

5.1.1 Định nghĩa phản ứng thuận nghịch và cânbằng hoá học

5.1.1.1 Phản ứng 1 chiều là phản ứng hóa học xảy ra cho

đến khi chỉ còn lại một lượng không đáng kể chất phản ứng.Khi viết phương trình phản ứng ta chỉ dùng dấu mủi tên

một chiều

thay cho dấu bằng.

4



5.1.1.2 Phản ứng thuận nghịch là phản ứng mà ở trong cùng một điều kiện phản ứng có thể xảy ratheo hai chiều ngược nhau. Khi viết phương trình

phản ứng ta phải dùng 2 mũi tên ngược chiều thay cho dấu bằng.

5.1.1 Định nghĩa phản ứng thuận nghịch vàcân bằng hoá học

5



5.1.1.3 Trạng thái cân bằng hóa học

Tất cả các phản ứng thuận nghịch đều diễn ra

không đến cùng mà chỉ diễn ra cho đến khiđạt được trạng thái cân bằng hóa học

Ở trạng thái cân bằng hóa học, hàm lượng các

chất phản ứng cũng như hàm lượng sản phẩm tồn tại không đổi

6

5.1.1 Định nghĩa phản ứng thuận nghịch vàcân bằng hoá học



5.1.2 Hằng số cân bằng của phản ứng

Cho phản ứng aA + bB cC +dD

Ở trạng thái cân bằng: vt = vn

k t [A]a[B] b = k n [C]c[D]d .=Đặt K=

Vì k t và k n là những hằng số ở nhiệt độ không đổi nênK cũng là cũng là một hằng số tại nhiệt độ đó.

Hằng số K gọi là hằng số cân bằng.

k t k n [A]a[B] b

5.1.2.1 Hằng số cân bằng

[C]c[D]d

7



5.1.2.2 Định luật tác dụng khối lượng

Khi một hệ đồng thể đạt đến trạng tháicân bằng, tích nồng độ của sản phẩm với số mũ thích hợp chia cho tích nồng độ của các chất

phản ứng với số mũ thích hợp luôn luôn là một hằng số ở nhiệt độ không đổi.

8




5.1.2.3 Các hằng số cân bằng K C , K P

+ Nếu phản ứng trong pha khí:

c d

C D

C a b A B

C C

K C C

c d c d c d

c d a bC DC D C D P a ba b a b

A B A B A B

C RT C RT p p C C K RT

p p C C C RT C RT

Với khí lý tưởng: K P

= K C(RT)Δn trong đó Δn= c+d-a-b

+Nếu phản ứng trong dung dịch:

aA + bB cC + dD

9




+ Hằng số cân bằng K của hệ dị thể chất lỏng và khí

H2O(l) H2O(k)

+ Hằng số cân bằng K của hệ dị thể chất rắn và khí

CaCO3(r) CaO(r) + CO2(k) K c = [CO2]

K P = P CO2

( RT )

K= PH2O(Khí) / [H2O]lỏng K[H2O] lỏng= PH2O

Đặt K.[H2O] lỏng = K P K P = PH2O (khí)

10

5.1.2.3 Các hằng số cân bằng K C , K P




5.1.2.4 Mối quan hệ giữa hằng số cân bằng K và biến thiên thế đẳng áp G.

Trường hợp phản ứng diễn ra ở pha khí:

,ln

c d

C DT P o a b

A B

P pG G RT

p p

11


TTCB: GTP = 0 và ln ln

c d

C Do P a b

A B

P pG RT RT K

p p



Hay G0TP = -2,303RTlgK p

- Nếu K’< K thì GTP < 0 phản ứng diễn ra theo chiều thuận - Nếu K’ > K thì G > 0 phản ứng diễn ra theo chiều nghịch - Nếu K’ = K thì GTP = 0 hệ đạt trạng thái cân bằng

'

c d

C D

a b

A B

p p K

p p-

,ln ln

c d C D

T P p a b

A B

p pG RT K

p p

12

5.1.2.4 Mối quan hệ giữa hằng số cân bằng K và biến thiên thế đẳng áp G.




lnK p= -ΔGo/RT và ta có ΔGo = ΔHo - T ΔSo

Với ΔHo <0 khi nhiệt độ tăng K p giảm

Với ΔHo >0 khi nhiệt độ tăng K p tăng

lnK 1

K 2=

R

1

T2

1

T1

13

5.1.2.5 Mối quan hệ giữa hằng số cân bằng và entanpi




5.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÂN BẰNG HÓA HỌC

5.2.1 Nguyên lý Le Chatelier về sự chuyển dịch cân bằng:

Nếu một hệ đang ở trạng thái cân bằng hoá

học chịu tác động của các yếu tố : nồng độ, nhiệt độ, áp suất thì cân bằng sẽ chuyển dịch

về phía chống lại sự tác dụng đó.aA + bB cC +dD

Khi đạt đến trạng thái cân bằng:

,ln ln 0

c d

C DT P p a b

A B

p pG RT K

p p

14



5.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng

Ở trạng thái cân bằng tốc độ phản ứng thuận

vt = k t.CH2.CI2

Nếu tăng nồng độ H2 hay I2 lên thì tốc độ phản ứng thuận sẽ tăng lên.

5.2.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ tới chuyển dịch cân bằng

Khi tăng nồng độ bên này cân bằng sẽ chuyển dịch về phía kia và ngược lại

15

2HIH2 + I2



16




17




5.2.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới chuyển dịch cân bằng

ln cb

H S K

RT R

-Trường hợp H > 0 phản ứng thu nhiệt, + Khi T tăng thì K cb tăng, cân bằng chuyển dịch

theo chiều thuận + Khi giảm nhiệt độ hằng số K cb giảm nghĩa là cân

bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

18




-Trường hợp H < 0 : phản tỏa nhiệt ,+ Khi T tăng, cân bằng chuyển dịch theo

chiều nghịch tức chiều của phản ứng thu nhiệt.

+ Khi giảm nhiệt độ K cb tăng, nghĩa là cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

Vậy khi một hệ đang ở trạng thái cân bằng nếu tăng nhiệt độ của hệ cân bằng sẽ chuyển dịch về phía phản ứng thu nhiệt và ngược lại .

5.2.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới chuyển dịch cân bằng

19



5.2.2.3 Ảnh hưởng của áp suất tới sự chuyển dịch cân bằng

Khi tăng áp suất của hệ cân bằng, cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều giảm số phân tử khí của hệ

20




5.2.2.4 Ảnh hưởng của xúc tác

Giảm năng lượng hoạt hóa. Do vậy làm

giảm thời gian đạt cân bằng Không thay đổi thành phần hỗn hợp trạng thái cân bằng

21




5.3 CÁCH TÍNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG HÓA HỌC

5.3.1 Tính nồng ban đầu của các chất và K CVí dụ: Phản ứng: H2(k) + I2(k) 2HI(k)

Tại thời điểm cân bằng, [H2] = 0,004(mol/l);

[I2] = 0,025 (mol/l); [HI] = 0,08 (mol/l). Tính K C vànồng độ ban đầu của các chất.H2(k) I2(k)

2HI(k

)

Nồng độ ở TTCB(mol/l)

0,004 0,025 0,08

Nồng độ đã

pứ(mol/l) 0,04 0,04

Bài giải

K C

= 6422



5.3.2 Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng Ở 850oC, phản ứng:

CO(k) + H2O(k) CO2(k) + H2(k)

Có K C =1. Cho biết nồng độ ban đầu của các chất làCO bằng 0,01(mol/l), H2O bằng 0,03(mol/l).Tínhnồng độ các chất ở TTCB.

CO(k) H2O(k) CO2(k) H2(k) C0(mol/l) 0,01 0,03 0 0

C đã phản

ứng

(mol/l)x x x x

- -23


Bài giải



Giải phương trình này ta có:

x = 0,0075(mol/l)

[CO] = 0,01 – x = 0,0025(mol/l)[H2O] = 0,03 – x =0,0225(mol/l)

[H2] = [CO2] = 0,0075(mol/l)

103,001,0

.

2

22

x x

x x

O H CO

CO H K C

24

5.3.2 Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng




5.3.3 Tính K P và K CỞ 386oC, phản ứng: 4HCl(k)+O2(k) 2Cl2(k)+

2H2O(k)

Hệ có áp suất chung bằng 1 at. Nếu trộn 1 molHCl với 0,48 mol O2 thu được 0,402 mol Cl2.Xác định K P, K C

Bài giải:4HCl(

k) + O2(k) 2Cl2(k) +

2H2O(

k)

n0(mol)

1 0,48 0 0

n sản

phẩm 0,402 0,40225




∑n = 0,196 + 0,279 + 0,402 + 0,402 = 1,279(mol)

at P HCl

154,01279,1

196,0

2

2 22

0, 2791 0, 218

1, 279

0, 4021 0, 314

1, 279

O

H O Cl

P at

P P at

2 2

2

42 2

44 1

1

. 0,31479,27

. 0,154 0, 218

.

79, 27 0, 082 659

4283,7

H O CO

P

HCl O

n P C P n

C

C

P P K

P P

K K K RT RT

K

K

26



5.3.4 Tính K dựa vào hàm số nhiệt động

5.3.4.1 Tính trực tiếp

Ta dựa vào công thức: ∆G = ∆G0 +RTlnK = 0 Ở TTCB của phảnứng

- RTlnK = ∆G0

RT

G

e K

R T

G K

0

0

ln

27




5.3.4 Tính K dựa vào hàm số nhiệt động

5.3.4.2 Tính gián tiếp Ví dụ: Tính hằng số cân bằng K P của phản ứng: Cgr(r) + H2O(k) CO(k) + H2(k) (1)

Cho biết:

CO(k) + H2O(k) CO2(k) + H2(k) (2)∆G0

T(2) = - RTlnK 2Cgr(r) + CO2(k) 2CO(k) (3)

∆G0

T(3) = -RTlnK 3Vì (1) = (2) + (3) nên ∆G0T(1) = ∆G0

T(2) + ∆G0T(3)

Hay -RTlnK 1 = -RTlnK 2 – RTlnK 3

lnK 1 = lnK 2 + lnK 3 = ln(K 2.K 3) K 1= K 2. K 3 28



Tại T xác định 0.80 mol N2

và 0.90 mol H2

đểtrong bình 1 l. Khi cân bằng 0.20 mol NH3 xuấthiện. Tính K c .

Bài tập áp dụng:

2(g) 2(g) 3(g)

c

N + 3 H 2 NH

BD 0.80 0.90 0

PU -0.10 -0.30 +0.20

CB 0.70 0.60 0.20

K

M M

M M M

M M M

2 2

3

3 3

2 2

NH 0.20 0.260.70 0.60 N H

29

ằ



Cân bằng hóa học

Cân bằng hóa học là cân bằng động của một phản ứng hóa học, tại đó vận tốc phản ứng

theo chiều thuận bằng vận tốc phản ứng theo chiều nghịch và nồng độ của tác chất và sản

phẩm không thay đổi.

N2O4 (k) 2NO2 (k)

Nồng độ đầu (M) Nồng độ lúc cân bằng (M) Tỉ số các nồng độ lúc cân bằng

[NO2] [N2O4] [NO2] [N2O4] [NO2]/[N2O4] [NO2]2/[N2O4]

0,000 0,670 0,0547 0,643 0,0851 4,65 × 10-3

0,0500 0,446 0,0457 0,448 0,102 4,66 × 10-3

0,0300 0,500 0,0475 0,491 0,0967 4,60 × 10-3

0,0400 0,600 0,0523 0,594 0,0880 4,60 × 10-3

0,200 0,000 0,0204 0,0898 0,227 4,63 × 10-3

Ở 25°C:

Hằng số cân bằng: K = = 4,63 × 10-3[NO2]

2

[N2O4]

Câ bằ hó h




Định luật tác dụng khối lượng, hằng số cân bằng:

a A + bB c C + d D

K = [C]c[D]d

[A]a[B]b

Phương trình trên là biểu thức toán học của định luật tác dụng khối lượng, đề nghị bởi Cato

Guldberg và Peter Waage năm 1864.

Hằng số cân bằng:

Giá trị hằng số cân bằng phụ thuộc vào bản chất của phản ứng và nhiệt độ.

Hằng số cân bằng cho biết hiệu suất của phản ứng đạt được.

Hằng số cân bằng không có đơn vị

Câ bằ hó h




Cân bằng đồng thể:

Tất cả các chất phản ứng ở cùng một thể.

N2O4 (k) 2NO2 (k)

K c =

[NO2]2

[N2O4]K P =

PNO2

2

PN2O4

Áp suất riêng phần lúc cân bằng

K P = K c (RT)n n = tổng số mol sp – tổng số mol tác chất

Biểu thức của hằng số cân bằng:

Câ bằ hó h




Cân bằng dị thể:

Các tác chất và sản phẩm ở các pha khác nhau.

CaCO3 (r) CaO (r) + CO2 (k)

K’ c =

[CaO][CO2]

[CaCO3]

Nồng độ mol của chất rắn và chất lỏng tinh khiết không thay đổi tại một nhiệt độ cho trước

K’ c = K c = [CO2] [CaO]

[CaCO3]

K P = P CO2

Không phụ thuộc nồng độ CaCO3 và CaO

Câ bằ hó h




Thương số phản ứng và hằng số cân bằng:

a A + bB c C + d D

Qc =

[C]0c[D]0

d

[A]0a[B]0

bThương số phản ứng:

Qc > K c : phản ứng xảy ra theo chiều nghịch

Qc = K c : phản ứng đạt cân bằng

Qc < K c : phản ứng xảy ra theo chiều thuận

Nồng độ ban đầu

Để dự đoán chiều xảy ra phản ứng để đạt cân bằng

Câ bằ hó h




Nguyên lý Le Chatel ier :

Khi một phản ứng đã đạt cân bằng, nếu thay đổi một trong các yếu tố nồng độ, áp suất, nhiệt độ,thể tích thì cân bằng phản ứng sẽ dịch chuyển theo chiều giảm sự thay đổi đó.

Ảnh hưởng của nồng độ:

Thay đổi nồng độ chỉ làm thay đổi chiều cân bằng, hằng số cân bằng không thay đổi.

a A + bB c C + d D

Giải thích?

Ví dụ:

FeSCN2+ (aq) Fe3+ (aq) + SCN- (aq)

Hiện tượng gì xảy ra nếu thêm vào dd NaSCN?

Câ bằ hó h




Ảnh hưởng của thể tích và áp suất:

N2O4 (k) 2NO2 (k)

Chỉ xét phản ứng ở thể khí

Tăng áp suất (làm giảm thể tích), phản ứng chuyển dịch theo chiều làm giảm tổng số mol khí.

Giảm áp suất (làm tăng thể tích), phản ứng chuyển dịch theo chiều làm tăng tổng số mol khí.

Giải thích?

Tăng áp suất (không đổi thể tích), cân bằng phản ứng không bị ảnh hưởng.

Giải thích?






Ảnh hưởng của nhiệt độ:

N2O4 (k) 2NO2 (k)

Tăng nhiệt độ, phản ứng theo chiều thu nhiệt; giảm nhiệt độ, phản ứng theo chiều tỏa nhiệt.


Thay đổi nhiệt độ làm thay đổi hằng số cân bằng phản ứng.

H ° = 58,0 kJ

Ảnh hưởng của xúc tác:

Chất xúc tác làm tăng vận tốc phản ứng chiều thuận và chiều nghịch như nhau

Giúp cho phản ứng nhanh đạt đến cân bằng, không làm thay đổi hằng số cân bằng hay

chuyển dịch cân bằng





Mối quan hệ giữa G, G ° và hằng số cân bằng K:

Khi một phản ứng bắt đầu:

G = G° + RT lnQ

Khi phản ứng đạt cân bằng:

0 = G° + RT lnK

G° = ─ RT lnK

K Ln K G ° Kết luận

> 1 Dương Âm Sản phẩm được ưu tiên hơn tác chất tại cân bằng

= 1 0 0 Sản phẩm và tác chất được ưu tiên như nhau tại cân bằng

< 1 Âm Dương Tác chất được ưu tiên hơn sản phẩm tại cân bằng

Động hóa học



Động hóa học

1. Làm thế nào để dự đoán một phản ứng có xảy ra hay không?

2. Khi xảy ra, tốc độ phản ứng như thế nào, cơ chế phản ứng?

3. Phản ứng xảy ra tới đâu?

Vấn đề của động hóa học




• 2. Sự hình thành phân tử

Na Phân tử

Phân

tử




• 3. Năng lượng liên kết

H H H H

∆H=-103,6kcal/mol

C

H

H

H

HC H

HH

H

∆H=394,19kcal/mol



II. CÁC LOẠI LIÊN KẾT

• 1. Liên kết ion

K + Cl-

a. Định nghĩa

Là liên kếtđược hình thành dolực hút tỉnh điệngiửa các ion mang

điện tích trái dấu.

Á Ê Ế



II. CÁC LOẠI LIÊN KẾT

• 1.Liên kết ion

• b. Đặc điểm của hợp chất ion

Tinh thể ion 3

Nhiệt độ nóng chảy 2

Dẫn điện

1

Tính tan4



• c. Cấu trúc mạng tinh thể ion Lập phương

tâm diện

Lập phươnh

Tâm khối Lục phương Lập phương

tâm diện

Lập phươnh

Tâm khối

Lục phương Lập phương

tâm diện

Lập phương

Tâm khối



2. Liên kết cộng hóa trị

• a. Định nghĩa

• Nếu hai nguyên tử

tham gia liên kết có

độ âm điện khôngkhác nhau nhiều, khi

đó sẽ gớp chung điện

tử hình thành những

cập electron dùngchung cho cả hai

nguyên tử.

H H

Br H




• b. Liên kết cộng hóa trị theo Lewis

ClCl ClH




• c. Liên kết cộng hóa trị theo cơ học lựongtử

• Lai hoá sp3




• c. Liên kết cộng hóa trị theo cơ học lựongtử

• Lai hoá sp2




• c. Liên kết cộng hóa trị theo cơ học lựong tử

• Lai hoá sp



3. Các loại liên kết khác

• a. Liên kết cho nhận

C OC O




• b. Liên kết hidro




• c. Liên kết Vanderwaals

- Lực liên kết

- Lục định hướng

- Lực cảm ứng

HOA DAI CUONG (1).ppt

Documents

Transcript of HOA DAI CUONG (1).ppt