TRƯỜNG ĐH GTVT CHƯƠNG TRÌNH HOÁ HỌC ỨNG DỤNGKHOA KHCB – BM

HOÁ

1. Chương trình: 03 tín chỉ2. Giáo trình: Giáo trình chuẩn: Hoá Học đại cương: Phần II - Đại cương các quy luật của

các quá trình Hoá học – Mai Đăng Khoa, Đào Quang Liêm, Nguyễn Văn Tam, NXB ĐH GTVT -2008.

3. Tài liệu tham khảo: + Cơ sở lỶ thuyết các quá trình Hoá học: Nguyễn Hạnh - Phần II – NXB GD - 1998 + Hoá học đại cương – tập 1,2,3 - Rier Dider (tiếng Việt) – NXB GD – 1996. + Hoá học đại cương – Vũ Đăng Độ – NXB GD –2000. + Bài tập Hoá đại cương - tập 1,2 - Rier Dider – Vũ Đăng Độ chú giải - NXB GD – 1996. Ẩ. (các tài liệu giới thiệu trên lớp khác..vv.)4. Nội dung cơ bản của môn học: Gồm 04 chương:▼ Chương I: Nhiệt động học: Nghiên cứu các nguyên lỶ, áp dụng các nguyên lỶ, chiều

hướng, giới hạn của cân bằng hoá học; các yếu tố ảnh hưởng lên cân bằng hoá học. ▼ Chương II: Động hoá học: Nghiên cứu vận tốc, các yếu tố ảnh hưởng; cơ chế phản ứng;

xúc tác, keo tụ, nhũ tương, nhựa đường...

▼ Chương III: Dung dịch: Nghiên cứu các phản ứng trong dung dịch, các yếu tố ảnh hưởng lên phản ứng, các phương pháp tìm KLPT qua dung dịch điện li.

▼ Chương IV: Điện hoá học: Nghiên cứu các phản ứng oxy hoá khử, pin điện, sự chuyển hoá điện năng, bản chất của sự điện phân, ăn mòn kim loại, các phương pháp chống ăn mòn kim loạiẨ

5. Đánh giá học phần: GV sẽ công bố trên lớp Kiểm tra kết thúc học phần: (đề thi: câu 1 (3đ), câu 2 (3đ), câu 3 (4đ))6. Hướng dẫn seminar: Cần ít nhất 60phút chuẩn bị cho 01 tiết học trên giảng đường.7. Liên hệ: BM Hoá P808-A6 trường ĐHGTVT HN – Láng Thượng - Đống Đa – Hà Nội. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------Bài toánÔn theo dạng GV đã tóm tắt trên lớpChương 1. + Dạng áp dụng nhiệt phản ứng và tính toán theo định luật Hess

+ Dạng G+ Dạng tính theo cân bằng

Chương 2. + Dạng phương trình động học v = k.CA.CB….

+ Dạng quan hệ k và tChương 3. + Dạng các định luật Raun, Van’t Hoff cho dung dịch phân tử và dung dịch điện li

+ Dạng Nhiệt hoà tan+ Dạng pH xuôi và ngược+ Dạng tích số tan

Chương 4. + Dạng tính thế điện cực và sức điện động của pin+ Dạng tính thế phân cực Eph = Epc + + Dạng điện phân…

1

MỘT SỐ CÂU HỎI VÀ TRẢ LỜI THAM KHẢOLưu ý

* R = 22,4/273 ≃ 0.082 tính theo phương trình trạng thái. R= 8,314 Tính theo J. * Các phương trình được đóng khung* Phân biệt điều kiện thường và điều kiện chuẩn.* Ký hiệu K và k.* Lưu ý kJ và J. Đơn vị* Đơn vị của ∆G; ∆H của một chất và của một quá trình* Các định luật Hess, Van’t Hoff, Raun, Faraday....* Lưu ý các bước làm bài

+ Viết phương trình phản ứng + Đặt ẩn khi sử dụng+ Viết biểu thức rồi thay số

C©u hái . Ph¸t biÓu vµ viÕt biÓu thøc to¸n häc cña nguyªn lý I? Kh¸i niÖm nhiÖt ®¼ng tÝch, nhiÖt ®¼ng ¸p, thiÕt lËp mèi quan hÖ gi÷a chóng? Hµm tr¹ng th¸i lµ g×? ViÕt U = QV lµ ®óng hay sai, t¹i sao? ∘ Ph¸t biÓu Kh«ng thÓ chÕ t¹o ®îc ®éng c¬ vÜnh cöu lo¹i I (®éng c¬ kh«ng tiªu tèn n¨ng lîng) ∘ BiÓu thøc to¸n: Tån t¹i mét hµm tr¹ng th¸i U - néi n¨ng.Víi mét qu¸ tr×nh v« cïng nhá; biÓu thøc vi ph©n cña nguyªn lý I: dU = A + Q hay dU + PdV = Q + A’. Víi A’ lµ c«ng cã Ých.Nh vËy: BiÕn thiªn néi n¨ng cña hÖ b»ng tæng nhiÖt vµ c«ng do hÖ nhËn ®îc.

Q + A = UNhiÖt ®¼ng tÝch (QV) lµ nhiÖt hÖ nhËn vµo hay to¶ ra trong mét qu¸ tr×nh nµo ®ã x¶y ra trong ®iÒu kiÖn ®¼ng tÝch. Khi V = const, A'=0: dU = QV hay U = QV

(1.7)NhiÖt ®¼ng ¸p (QP) lµ nhiÖt hÖ nhËn vµo hay to¶ ra trong mét qu¸ tr×nh nµo ®ã x¶y ra trong ®iÒu kiÖn ®¼ng ¸p. Khi P = const, A'=0 ta cã H = Qp.Quan hÖ: §èi víi hÖ kÝn: Qp = H = U + PV = Qv + PV.§èi víi ph¶n øng ho¸ häc:

- Khi c¸c chÊt tham gia vµ t¹o thµnh ®ång thÓ, tr¹ng th¸i r¾n, láng: V 0. Khi ®ã:

Qp = H = U = Qv- HÖ cã chÊt khÝ tham gia: VhÖ = VkhÝ = nRT/P. Khi ®ã: Qp = Qv + nRT

Víi n = tæng sè mol s¶n phÈm khÝ – tæng sè mol chÊt tham gia ë thÓ khÝ = n(sp-khÝ) - n(tg-khÝ).

VÝ dô: 2SO3(k) ⇌ O2(k) + 2SO2(k). Ph¶n øng nµy cã n= 2+1-2 = 1. C6H6(h) + 7,5O2(k) = 6CO2(k) + 3H2O(l). Ph¶n øng nµy cã n= 6-7,5-1 = -2,5.

ViÕt U = QV. Q kh«ng lµ hµm tr¹ng th¸i, U lµ hµm tr¹ng th¸i viÕt U = QV ®óng trong trêng hîp V=const, hÖ kh«ng sinh cã Ých.C©u hái . Ph¸t biÓu ®Þnh luËt Hess, lÊy vÝ dô minh ho¹? Ph¸t biÓu vµ chøng minh ba hÖ qu¶ cña ®Þnh luËt Hess? ∘ Néi dung ®Þnh luËt: HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng ho¸ häc chØ phô thuéc vµo tr¹ng th¸i ®Çu cña c¸c chÊt tham gia vµ tr¹ng th¸i cuèi cña c¸c chÊt s¶n phÈm, mµ kh«ng phô thuéc vµo c¸c giai ®o¹n trung gian.VÝ dô: Tõ C2H2(k) ®iÒu chÕ C2H6(k) cã thÓ theo hai c¸ch kh¸c nhau:

2

Theo ®Þnh luËt Hess: H1 = H2 + H3

▼ HÖ qu¶ 1. ∘ Néi dung: HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng nghÞch b»ng trõ hiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng thuËn. ∘ Chøng minh: XÐt mét hÖ ë hai tr¹ng th¸i (I) vµ (II) qua biÕn ®æi chu tr×nh: Ht

Chu tr×nh nµy cho Ht + Hn = 0.Do ®ã: Ht = - Hn

Hn

VÝ dô: C2H4(k) + H2(k) → C2H6(k) H1 = -136,95 kJC2H6(k) → C2H4(k) + H2(k) H2 = 136,95 kJ

▼ HÖ qu¶ 2. ∘ Néi dung: HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng b»ng tæng nhiÖt sinh cña c¸c chÊt s¶n phÈm trõ ®i tæng nhiÖt sinh cña c¸c chÊt ph¶n øng.

Trong ®ã: Sinh nhiÖt lµ hiÖu øng nhiÖt cña qu¸ tr×nh h×nh thµnh mét mol chÊt tõ c¸c ®¬n chÊt ë tr¹ng th¸i bÒn v÷ng.

ë tr¹ng th¸i chuÈn th× nhiÖt sinh gäi lµ nhiÖt sinh chuÈn kÝ hiÖu: Ho298,s.

NhiÖt sinh cña ®¬n chÊt b»ng kh«ng. ChØ ®èi víi nh÷ng chÊt cã nhiÒu d¹ng thï h×nh th× d¹ng thï h×nh kÐm bÒn míi cã nhiÖt sinh. ∘ Chøng minh: Qua bµi to¸n: tÝnh hiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng sau

AB +CD = AC + BDBiÕt sinh nhiÖt cña c¸c chÊt AB, CD, AC, BD.

Tõ chu tr×nh ta dÔ dµng nhËn thÊy: HT = aHs(AC) + bHs(BD) - cHs(AB) - dHs(AC). (®pcm)

▼ HÖ qu¶ 3. ∘ Néi dung: HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng b»ng tæng nhiÖt ch¸y cña c¸c chÊt tham gia ph¶n øng trõ tæng nhiÖt ch¸y cña c¸c chÊt s¶n phÈm.

C2H2(k) + 2H2(k)

C2H6(k)

C2H4(k) + H2(k)

H1

H3H2

3

I II

aAB + bCD

cAC + dBD

A+C + B+D

HT

bHs,T(CD)

aHs,T(AB)

cHs,T(AC)

dHs,T(BD)

Trong ®ã: NhiÖt ch¸y lµ hiÖu øng nhiÖt cña qu¸ tr×nh ®èt ch¸y mét mol chÊt b»ng oxi ph©n tö cho ®Õn khi t¹o thµnh c¸c oxit cao nhÊt, bÒn. Nh vËy nhiÖt ch¸y cña O2 b»ng kh«ng.BiÓu thøc to¸n: H = Hc,tg - Hc,sp

∘ Chøng minh: Dùa trªn ®Þnh luËt Hess vµ hai hÖ qu¶ 1 vµ 2 cña ®Þnh luËt.XÐt ph¶n øng: 3C2H2(k) → C6H6(l)

Dùa trªn sù thiÕt lËp s¬ ®å ph¶n øng sau:

¸p dông ®Þnh luËt Hess ta thÊy:Hpu + H = 3H Hpu = 3H - H

C©u hái . Ph¸t biÓu vµ viÕt biÓu thøc to¸n häc cña nguyªn lý II, ¸p dông cho hÖ c« lËp? Tõ ®ã nªu ®iÒu kiÖn xÐt chiÒu diÔn biÕn vµ giíi h¹n cña qu¸ tr×nh x¶y ra trong hÖ c« lËp lµ g×? ∘ Néi dung: Kh«ng thÓ chÕ t¹o ®îc ®éng c¬ vÜnh cöu lo¹i 2 (®éng c¬ cã kh¶ n¨ng biÕn ®æi toµn bé nhiÖt thµnh c«ng Kenvin Planck).

∘ BiÓu thøc: hay

DÊu b»ng x¶y ra khi qu¸ tr×nh x¶y ra thuËn nghÞch víi Qtn.DÊu > khi qu¸ tr×nh bÊt thuËn nghÞch víi Qbtn. - NÕu dS > 0, hay S > 0: Ph¶n øng tù x¶y ra. - NÕu dS = 0 hay S = 0: Ph¶n øng ®¹t tr¹ng th¸i c©n b»ng.∘ Víi hÖ c« lËp ta cã: Q = 0 hay Q = 0, theo ta ®îc: dS0, nh vËy entropi cña hÖ c« lËp chØ cã thÓ t¨ng chø kh«ng gi¶m.

- NÕu trong hÖ xÈy ra mét qu¸ tr×nh bÊt thuËn nghÞch (tù diÔn biÕn) nµo ®ã th× dS < 0, hay S < 0, S t¨ng.

- NÕu trong hÖ diÔn ra c¸c qu¸ tr×nh thuËn nghÞch (c©n b»ng) th× dS = 0, S ®¹t cùc ®¹i.

Nh vËy: entropi lµ ®é ®o tÝnh kh«ng thuËn nghÞch cña qu¸ tr×nh xÈy ra trong hÖ c« lËp, hay nã lµ tiªu chuÈn ®Ó ®¸nh gi¸ chiÒu diÔn biÕn cña c¸c qu¸ tr×nh xÈy ra trong hÖ c« lËp. Trong hÖ c« lËp qu¸ tr×nh tù diÔn biÕn theo chiÒu t¨ng entropi.Tiªu chuÈn nµy chØ ¸p dông ®èi víi hÖ c« lËp, víi nh÷ng hÖ kh«ng c« lËp (hay nh÷ng phÇn kh¸c nhau cña hÖ c« lËp), víi nh÷ng hÖ kh«ng c« lËp c¸c qu¸ tr×nh vÉn cã thÓ tù diÔn ra theo chiÒu gi¶m entropi.C©u hái . LËp c«ng thøc tÝnh S cña qu¸ tr×nh gi·n në ®¼ng nhiÖt khÝ lý tëng? Tõ ®ã cho biÕt v× sao trong hÖ c« lËp, khÝ lý tëng l¹i tù gi·n në tõ n¬i cã ¸p suÊt cao vÒ n¬i cã ¸p suÊt thÊp?* XÐt n = 1 molTheo nguyªn lý 1 ta cã: U = Q + A V× T=const U = 0 (V× néi n¨ng cña khÝ lý tëng chØ phô thuéc vµo nhiÖt ®é)

Q = - A = = = RTln

Chia hai vÕ cho T:

4

3C2H2(k) + 7,5O2(k) 6CO2(k) + 3H2O(l)

C6H6(k) + 7,5O2(k)

Hpu

H

Ta cã: P1V1=RT=P2V2

* NÕu n (mol)

* Trong hÖ c« lËp: KhÝ gi·n në tõ V1 → V2 , Ta cã: V2 >V1 → P1 >P2 ln > 0

Ph¶n øng tù x¶y ra trong hÖ c« lËp

VËy trong hÖ c« lËp khÝ lý tëng tù gi·n në tõ n¬i cã ¸p suÊt cao sang n¬i cã ¸p suÊt thÊp.C©u hái . ý nghÜa hµm G? §iÒu kiÖn c©n b»ng, tù diÔn biÕn cña qu¸ tr×nh? ∘ ý nghÜa vËt lý cña thÕ ®¼ng ¸p G

- Trong c¸c qu¸ tr×nh thuËn nghÞch ®¼ng ¸p, ®¼ng nhiÖt ta cã:A’ = dG hay A’ = G = H - TS

Nh vËy trong c¸c qu¸ tr×nh ®¼ng ¸p ®¼ng nhiÖt thuËn nghÞch, biÕn thiªn hµm G b»ng c«ng h÷u Ých (cùc ®¹i) cña qu¸ tr×nh.

Khi hÖ hÊp thô mét lîng nhiÖt H trong qu¸ tr×nh ®¼ng ¸p ®¼ng nhiÖt th× chØ mét phÇn (G) lµ cã thÓ chuyÓn tù do thµnh c«ng, cßn phÇn cßn l¹i (TS) dïng lµm thay ®æi ®é hçn lo¹n cña hÖ (entropi). ChÝnh v× thÕ mµ G cßn gäi lµ n¨ng l îng tù do Gibbshay entanpi tù do. ∘ §iÒu kiÖn c©n b»ng, tù diÔn biÕn cña qu¸ tr×nh?

- Trong trêng hîp hÖ kh«ng sinh c«ng cã Ých (A’ = 0), trong ®iÒu kiÖn ®¼ng ¸p (P = const) ®¼ng nhiÖt (T = const):

+ dG = 0 øng víi c¸c qu¸ tr×nh thuËn nghÞch (c©n b»ng) + dG < 0 øng víi c¸c qu¸ tr×nh bÊt thuËn nghÞch (tù diÔn biÕn).

§©y chÝnh lµ ®iÒu kiÖn c©n b»ng vµ tù diÔn biÕn tæng qu¸t cña mét qu¸ tr×nh trong ®iÒu kiÖn P, T kh«ng ®æi. Trong thùc tÕ ®a phÇn c¸c ph¶n øng ho¸ häc diÔn ra trong ®iÒu kiÖn ®¼ng ¸p ®¼ng nhiÖt, nªn c¸c ®iÒu kiÖn nµy cã ý nghÜa rÊt quan träng khi kh¶o s¸t c¸c ph¶n øng ho¸ häc, ®©y còng chÝnh lµ ý nghÜa quan träng nhÊt cña thÕ ®¼ng ¸p ®¼ng nhiÖt trong ho¸ häc1.C©u hái . Nªu nguyªn t¾c tÝnh G cña ph¶n øng ho¸ häc? T¹i sao nhiÖt kh«ng thÓ chuyÓn hoµn toµn thµnh c«ng?*TÝnh G. VÝ dô cã ph¶n øng: aA + bB = eE + dD

∘ C¸ch 1: GT,pu = HT - T ST,pu

Trong ®ã ST,pu = eSE + dSD - aSA - bSB.

∘ C¸ch 2:

Hay Trong ®ã Gs,T : thÕ ®¼ng ¸p t¹o thµnh cña mét chÊt ë nhiÖt ®é T, ¸p suÊt P

lµ biÕn thiªn thÕ ®¼ng ¸p cña qu¸ tr×nh h×nh thµnh 1mol chÊt ®ã tõ c¸c ®¬n chÊt bÒn trong ®iÒu kiÖn T, P kh«ng ®æi.* NhiÖt kh«ng thÓ chuyÓn hoµn toµn thµnh c«ng v×: A* = G = H - TS hay H = G + TSKhi hÖ hÊp thô mét lîng nhiÖt H trong qu¸ tr×nh ®¼ng ¸p ®¼ng nhiÖt th× chØ mét phÇn (G) lµ cã thÓ chuyÓn tù do thµnh c«ng cã Ých A*; cßn phÇn cßn l¹i (TS) dïng lµm thay ®æi ®é hçn lo¹n cña hÖ.

1

5

GT,pu =

C©u hái . Tr×nh bµy sù phô thuéc cña thÕ ®¼ng ¸p G vµo ¸p suÊt.Tõ dG = VdP – SdT, trong ®iÒu kiÖn ®¼ng nhiÖt, T = const, ta cã:

dG = VdP G(P2) = G(P1) +

* Víi chÊt láng, chÊt r¾n, trong nh÷ng kho¶ng ¸p suÊt kh«ng qu¸ lín ta coi V kh«ng thay ®æi khi ta thay ®æi ¸p suÊt: G(P2) = G(P1) + V(P2 – P1), ë nh÷ng ¸p suÊt kh«ng qu¸ lín V(P2 – P1) << G(P) G(P1) G(P1), hay trong nh÷ng kho¶ng ¸p suÊt kh«ng qu¸ lín thÕ ®¼ng ¸p cña chÊt láng, r¾n kh«ng phô thuéc vµo ¸p suÊt. * Víi 1mol khÝ lý tëng

Ta cã hay

Chän tr¹ng th¸i 1 lµ tr¹ng th¸i chuÈn cña chÊt khÝ: P1 = Po = 1atm, ®Æt G(P1) = Go (gäi lµ thÕ ®¼ng ¸p chuÈn). G = Go

+ RTlnP

+ Víi n mol: G = G + nRT ln hay

NÕu P1 = P0 = 1 atm ,

C©u hái . a) Tr×nh bµy kh¸i niÖm vÒ h»ng sè c©n b»ng theo ¸p suÊt riªng phÇn Kp cña b) ThiÕt lËp biÓu thøc quan hÖ gi÷a Kp, Kc, KN. * a) Kh¸i niÖm vÒ Kp.

Cã ph¶n øng gi÷a c¸c khÝ lý tëng sau khi (T, P = const). aA + bB ⇌ eE + dD

Tõ ph¬ng tr×nh ®¼ng nhiÖt Van’t Hoff: GT = + RTln

Khi ph¶n øng ®¹t c©n b»ng: G=0 GoT = - = const ®Æt: KP =

* Kh¸i niÖm: Khi hÖ ë tr¹ng th¸i c©n b»ng, t¹i nhiÖt ®é x¸c ®Þnh th× tû sè gi÷a tÝch ¸p suÊt riªng phÇn cña c¸c chÊt s¶n phÈm víi tÝch ¸p suÊt riªng phÇn cña c¸c chÊt tham gia lµ mét h»ng sè, gäi lµ h»ng sè c©n b»ng theo ¸p suÊt (Kp). Mçi sè h¹ng cã sè mò b»ng hÖ sè t¬ng øng trong ph¬ng tr×nh ph¶n øng. b) ThiÕt lËp quan hÖ gi÷a Kp, Kc, KN. + H»ng sè c©n b»ng theo nång ®é mol/l: Kc

Thay : Pi = Ci.RT vµo KP = ®îc: KP = trong ®ã: n = (e+d)

- (a+b)

Khi T = const, KP = const = const = KC

- KC ®îc gäi lµ h»ng sè c©n b»ng theo nång ®é mol/l: Kp = Kc (RT)+ H»ng sè c©n b»ng theo nång ®é phÇn mol: KN

6

G = RT ln

GT = G0T + nRT ln P

Ta cã: Pi = =Ni.P víi P lµ ¸p suÊt chung cña toµn hÖ, thay vµo (Kp) ta ®îc:

KP =

Khi T =const, Kp= const: = const = KN Do vËy: Kp = KN.Pn

C©u hái . ThiÕt lËp ph¬ng tr×nh ®¼ng ¸p Van'tHoff? VËn dông ®Ó xÐt ¶nh hëng cña nhiÖt ®é ®Õn c©n b»ng cña ph¶n øng sau ë tr¹ng th¸i chuÈn:

CO(k) + H2O(h) ⇌ CO2(k) + H2(h) cã Ho < 0*ThiÕt lËp: ViÕt ph¶n øng: (c¸c chÊt ®Òu lµ c¸c khÝ)

aA + bB ⇌ eE + dD:

Ta cã:Go = -

LÊy ®¹o hµm hai vÕ theo T khi P = const ta ®îc:

Theo ph¬ng tr×nh Gibbs - Helmholtz:

Tõ ®ã ta ®îc:

Ph¬ng tr×nh trªn lµ ph¬ng tr×nh ®¼ng ¸p VanHèp. * ¶nh hëng cña nhiÖt ®é ®Õn c©n b»ng ho¸ häc.

+ NÕu : Ho>0 (ph¶n øng thu nhiÖt)

>0 KP ®ång biÕn theo T

- Khi T t¨ng KP t¨ng c©n b»ng dÞch chuyÓn theo chiÒu thuËn theo (chiÒu thu nhiÖt), lµm cho nhiÖt ®é cña hÖ gi¶m.

- Khi T gi¶m : ngîc l¹i. + NÕu: Ho<0 (ph¶n øng to¶ nhiÖt)

<0 KP nghÞch biÕn theo T

- Khi T t¨ng KP gi¶m c©n b»ng dÞch chuyÓn sang tr¸i theo chiÒu cña ph¶n øng thu nhiÖt lµm cho nhiÖt ®é cña hÖ gi¶m

- Khi T gi¶m: ngîc l¹i.

+ NÕu : Ho = 0 = 0 NhiÖt ®é kh«ng ¶nh hëng ®Õn chuyÓn dÞch

c©n b»ng. VËn dông CO(k) + H2O ⇌ CO2(k) + H2(h)

Ta cã < 0 ph¶n øng to¶ nhiÖt

<0 KP nghÞch biÕn theo T

7

- Khi T t¨ng KP gi¶m c©n b»ng dÞch chuyÓn vÒ phÝa t¹o ra CO vµ H2O theo chiÒu cña ph¶n øng thu nhiÖt lµm cho nhiÖt ®é cña hÖ gi¶m

- Khi T gi¶m c©n b»ng dÞch chuyÓn vÒ phÝa t¹o ra CO2 vµ H2 theo chiÒu cña ph¶n øng thu nhiÖt lµm cho nhiÖt ®é cña hÖ t¨ng.

C©u hái . ThiÕt lËp ph¬ng tr×nh biÓu thÞ ¶nh hëng cña ¸p suÊt ®Õn c©n b»ng ho¸ häc. Cã ph¶n øng gi÷a c¸c khÝ lý tëng sau khi (T, P = const). aA + bB ⇌ eE + dDCã quan hÖ gi÷a c¸c h»ng sè: Kp = KN.Pn víi = e +d - a- b

LÊy ®¹o hµm theo P khi T=const c¶ hai vÕ ta ®îc:

V× KP kh«ng phô thuéc vµo ¸p suÊt =0

+ NÕu n < 0 (sè mol khÝ s¶n phÈm nhá h¬n sè mol khÝ chÊt ph¶n øng).

>0 KN ®ång biÕn theo P

- Khi P t¨ng th× KN t¨ng, c©n b»ng chuyÓn dÞch theo chiÒu thuËn (chiÒu lµm gi¶m sè mol khÝ) lµm cho ¸p suÊt cña hÖ gi¶m.

- Khi P gi¶m : ngîc l¹i. + NÕu n > 0 (sè mol khÝ s¶n phÈm lín h¬n sè mol khÝ chÊt ph¶n øng)

<0 KN nghÞch biÕn theo P

- Khi P t¨ng th× KN gi¶m, c©n b»ng chuyÓn dÞch sang tr¸i theo chiÒu cã sè mol khÝ nhá h¬n lµm ¸p suÊt cña hÖ gi¶m

- Khi P gi¶m: ngîc l¹i.

+ NÕu n = 0 = 0 KN = const

VËy ¸p suÊt kh«ng ¶nh hëng ®Õn cdcb.C©u hái . ThÕ nµo lµ sù chuyÓn dÞch c©n b»ng? Ph¸t biÓu nguyªn lý vÒ sù chuyÓn dÞch c©n b»ng Le Chatelier. + Sù chuyÓn hÖ tõ tr¹ng th¸i c©n b»ng nµy sang tr¹ng th¸i c©n b»ng kh¸c khi thay ®æi mét trong c¸c yÕu tè nh ( C, P, T) gäi lµ sù chuyÓn dÞch c©n b»ng.+ Ph¸t biÓu nguyªn lý vÒ sù chuyÓn dÞch c©n b»ng Le Chatelier: Mét hÖ ®ang ë tr¹ng th¸i c©n b»ng nÕu ta thay ®æi mét trong c¸c yÕu tè nh (T, P, C) th× c©n b»ng chuyÓn dÞch theo chiÒu chèng l¹i víi sù thay ®æi ®ã.C©u hái. Thế nào là bậc của phản ứng, phân tử số của các giai đoạn cơ bản? Khi nào phân tử số trùng với bậc của phản ứng?b. Nªu ý nghÜa cña h»ng sè k?c. Hãy viết phương trình động học và cho biết bậc của các phản ứng sau:2ICl + H2 → 2HCl + I2 có bậc 2 theo ICl và bậc 1 theo H2

2NO + Br2 → 2NOBr có bậc 2 theo NO và bậc 1 theo Br2

a. Bậc của phản ứng là tổng số mũ của nồng độ các chất có trong biểu thức của định luật tác dụng khối lượng Gulberg-Waage.

8

Ví dụ: có phản ứng sau xảy ra trong môi trường đồng thể ở một nhiệt độ không đổi: aA + bB = sản phẩm

có phương trình định luật tác dụng khối lượng để tính vận tốc tức thời của phản ứng là: vt = k.CA

rCBs Trong đó (r + s) = bậc của phản ứng

r là bậc phản ứng riêng của chất A và s là bậc phản ứng riêng của chất Bvới CA, CB lần lượt là nồng độ của chất A và chất B tại thời điểm tk: là hằng số vận tốc của phản ứng.Phân tử số là số phân tử tương tác đồng thời với nhau trong giai đoạn cơ bản để dẫn đến phản ứng. Phản ứng có thể xảy ra theo nhiều giai đoạn, giai đoạn nào chậm nhất sẽ quyết định vận tốc của phản ứng, giai đoạn đó được gọi là giai đoạn cơ bản.Phân tử số sẽ trùng với bậc của phản ứng khi phản ứng chính là giai đoạn cơ bản.b) Ý nghĩa của hằng số vận tốc k: Hằng số k (còn được gọi là vận tốc riêng của phản ứng) là một tính chất đặc trưng của phản ứng vì nó không phụ thuộc vào nồng độ, do đó giá trị của k có thể cho phép so sánh tốc độ của các phản ứng khác nhau (khi được thực hiện trong cùng một điều kiện về nhiệt độ và môi trường phản ứng) hay so sánh vận tốc của cùng một phản ứng khi được thực hiện ở các nhiệt độ khác nhau.c. phản ứng: 2ICl + H2 → 2HCl + I2 ; có bậc 2 theo ICl và bậc 1 theo H2

phương trình động học của phản ứng là:

; ⇒ bậc của phản ứng = 2 + 1 = 3

phản ứng: 2NO + Br2 → 2NOBr ; có bậc 2 theo NO và bậc 1 theo Br2

phương trình động học của phản ứng là:

; ⇒ bậc của phản ứng = 2 + 1 = 3

b) Ý nghĩa của hằng số vận tốc k: Hằng số k (còn được gọi là vận tốc riêng của phản ứng) là một tính chất đặc trưng của phản ứng vì nó không phụ thuộc vào nồng độ, do đó giá trị của k có thể cho phép so sánh tốc độ của các phản ứng khác nhau (khi được thực hiện trong cùng một điều kiện về nhiệt độ và môi trường phản ứng) hay so sánh vận tốc của cùng một phản ứng khi được thực hiện ở các nhiệt độ khác nhau.C©u hái. Nồng độ ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng như thế nào? Giải thích?Khi nồng độ các chất tham gia phản ứng tăng lên, vận tốc phản ứng tăng, phản ứng xảy ra nhanh hơn.Giải thích: Có thể giải thích như sau:* Theo định luật tác dụng khối lượng: với phản ứng sau xảy ra trong môi trường đồng thể ở một nhiệt độ không đổi: aA + bB = sản phẩmvận tốc phản ứng: vt = k.CA

rCBs

Ta thấy: khi nồng độ của chất A và chất B tại thời điểm t là CA, CB càng lớn thì vận tốc của phản ứng tại thời điểm t là vt càng lớn, phản ứng xảy ra càng nhanh.* Theo thuyết va chạm phân tử:Để phản ứng xảy ra thì phân tử của các chất phải va chạm với nhau, nhưng không phải mọi va chạm đều dẫn đến phản ứng mà chỉ có một số rất ít và chạm dẫn đến phản ứng. Những va chạm này được gọi là va chạm có hiệu quả. Các phân tử gây nên những va chạm có hiệu quả được gọi là các phần tử hoạt hóa. Những phần tử hoạt hoá là những phân tử có một động năng lớn hơn một năng lượng “ngưỡng” E. Năng lượng này được gọi là năng lượng hoạt hoá, nó phụ thuộc vào bản chất của các chất tham gia phản ứng và vào nhiệt độ. Ở một nhiệt độ xác định, với một phản ứng xác định thì E = const, nên ta có: số va chạm có hiệu quả

hay

vậy vận tốc của phản ứng hóa học tỷ lệ với số va chạm có hiệu quả (hay số phần tử hoạt hoá) mà số va chạm có hiệu quả (hay số phần tử hoạt hoá) lại tỷ lệ với số va chạm chung (hay tổng số phân tử) nghĩa là tỷ lệ với nồng độ của chất. Như vậy, khi nồng độ của chất tham gia phản ứng tăng thì vận tốc phản ứng tăng và ngược lại.

9

C©u hái. a. Phát biểu định nghĩa chất xúc tác ? Thế nào là phản ứng xúc tác đồng thể? Hãy trình bày tóm tắt cơ chế của phản ứng xúc tác đồng thể?

b. Có phản ứng sau xảy ra trong dung dịch:S2O8

2- + 2I- ⇒ 2SO42- + I2

Nếu tăng nồng độ của S2O82- (hoặc của I-) lên 2 lần thì vận tốc ban đầu của phản ứng tăng lên 2 lần. Hãy

cho biết bậc của phản ứng?a. Chất xúc tác là chất làm biến đổi vận tốc của phản ứng hóa học (kích thích hoặc kìm hãm phản ứng) sau phản ứng nó không bị biến đổi cả về chất và lượng.Ví dụ: 2SO2 + O2 2SO3 (V2O5 là chất xúc tác).Phản ứng xúc tác đồng thể là phản ứng trong đó chất xúc tác và chất tham gia phản ứng ở cùng một pha (khí hoặc lỏng).Ví dụ: phản ứng 2SO2(K) + O2(K) 2SO3

là phản ứng xúc tác đồng thể vì: SO2, O2 và NO ở cùng một pha khí.Tóm tắt cơ chế của phản ứng xúc tác đồng thể: Dựa trên cơ sở của thuyết hợp chất trung gian Định nghĩa hợp chất trung gian (……………..?)Cho ví dụ: giả sử phản ứng: A + B = AB (xảy ra chậm)ta cho thêm chất xúc tác K: A + B AB (xảy ra nhanh hơn) vì A + K = AK (xảy ra nhanh) sau đó AK + B = AB + K (xảy ra nhanh)AK: là hợp chất trung gianb. phản ứng sau xảy ra trong dung dịch:

S2O82- + 2I- ⇒ 2SO4

2- + I2

phương trình định luật tác dụng khối lượng để tính vận tốc tức thời của phản ứng là:

trong đó: v à lần lượt là nồng độ của S2O82- và I-

r là bậc phản ứng riêng của S2O82-; s là bậc phản ứng riêng của I-

(r + s) = bậc của phản ứngKhi nồng độ của S2O8

2- và I- lần lượt là nồng độ a và b (mol/lít) thìv1 = k.arbs

Khi nồng độ của S2O82- và I- lần lượt là nồng độ 2a và b (mol/lít) thì

v2 = k.(2a)rbs

Khi nồng độ của S2O82- và I- lần lượt là nồng độ a và 2b (mol/lít) thì

v2’ = k.ar(2b)s

Theo đề bài vì v2 = 2v1 và v2 = 2v1, nên ta có hệ phương trình sau:k.(2a)rbs = 2 k.arbs ⇔ r = 1

vàk.ar(2b)s = 2 k.arbs ⇔ s = 1

Vậy phản ứng có bậc = r + s = 1+ 1 = 2C©u hái. Cho phản ứng 2A + B sản phẩm. Phản ứng đơn giản.

a. Vận tốc phản ứng thay đổi như thế nào nếu cùng tăng nồng độ cả A và B lên 3 lầnb. Vận tốc phản ứng thay đổi như thế nào nếu thể tích hệ giảm 2 lần

Đáp số: a. tăng 27 lần. b tăng 8 lần C©u hái. Hyđroxit magie có tích số hòa tan T và độ tan là S trong nước, hãy thiết lập mối quan hệ giữa T và SCân bằng hòa tan của Mg(OH)2:Gọi S là độ tan của Mg(OH)2 trong nước nguyên chất, ta có:Cân bằng hòa tan của Mg(OH)2:

10

Mg(OH)2(r) ⇌ Mg2+(dd) + 2OH-

(dd) (1) So 2So

và H2O ⇌ H+ + OH- (2)

Vậy: S.(2S + COH-(2))2 = TMg(OH)2

vì nước phân ly rất yếu, giả sử COH-(2) << 2S

S.(2S)2 = TMg(OH)2 4S3 = TMg(OH)2

C©u hái. Khái niệm về dung dịch bão hòa và độ tan. Trình bày ảnh hưởng của các yếu tố đến độ tan của một chất.Mét sè chÊt cã thÓ trén lÉn vµo nhau thu ®îc mét pha ®ång nhÊt, thêng quy íc chÊt chiÕm lîng t¬ng ®èi lín h¬n lµ dung m«i. §a sè c¸c chÊt chØ tan mét lîng giíi h¹n vµo mét dung m«i x¸c ®Þnh.Kh¸i niÖm: lµ dung dÞch chøa mét lîng cùc ®¹i chÊt tan ë mét nhiÖt ®é (®«i khi c¶ ¸p suÊt) x¸c ®Þnh nµo ®ã.

Nång ®é cña dung dÞch b·o hoµ lµ ®¹i lîng ®Æc trng cho kh¶ n¨ng hoµ tan cña mét chÊt tan vµo mét dung m«i x¸c ®Þnh, gäi lµ ®é tan.§é tan (S): lµ nång ®é cña chÊt tan trong dung dÞch b·o hoµ.§¬n vÞ: mol/l; gam/lit …hoÆc tÝnh b»ng sè gam chÊt tan cã trong 100g dung m«i.

Dùa vµo ®é tan c¸c nhau cña c¸c chÊt kh¸c nhau trong mét dung m«i x¸c ®Þnh ®Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng tan cña c¸c chÊt trong dung m«i:ë 20oC: S>10, chÊt dÔ tan; S<1, chÊt khã tan; S<0,01: chÊt kh«ng tanChó ý: S cña mét chÊt víi mét dung m«i ë nhiÖt ®é x¸c ®Þnh.

§èi víi hai chÊt trén lÉn, chÊt chiÕm khèi lîng lín h¬n sÏ ®ãng vai trß dung m«iC¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn ®é tana. B¶n chÊt cña dung m«i vµ chÊt tan

Thùc nghiÖm cho thÊy, c¸c chÊt dÔ tan vµo c¸c dung m«i mµ lùc t¬ng t¸c gi÷a c¸c ph©n tö dung m«i víi nhau gÇn víi t¬ng t¬ng t¸c gi÷a c¸c ph©n tö dung m«i víi chÊt tan vµ gi÷a c¸c ph©n tö chÊt tan víi nhau.

- C¸c chÊt ph©n cùc, ion dÔ hoµ tan trong c¸c dung m«i ph©n cùc.- C¸c chÊt kh«ng ph©n cùc dÔ hoµ tan trong c¸c dung m«i kh«ng ph©n cùc.

Ch¼ng h¹n: NaCl dÒ tan trong níc nhng trong dÇu gi¸n th× khã h¬n nhiÒu; hoÆc xèp, bät tan trong x¨ng nhng hÇu nh kh«ng tan trong níc.

b. ¶nh hëng cña nhiÖt ®é ®Õn ®é tan (trong dung m«i láng)Tuú thuéc vµo nhiÖt hoµ tan mµ nhiÖt ®é ¶nh hëng ®Õn ®é tan theo c¸c chiÒu

híng kh¸c nhau.- Khi Hht>0, ®é hoµ tan t¨ng khi nhiÖt ®é t¨ng vµ ngîc l¹i.- Khi Hht<0, ®é hoµ tan gi¶m khi nhiÖt ®é t¨ng vµ ngîc l¹i ChÊt tan lµ c¸c chÊt r¾n: thêng cã Hht>0, nªn khi nhiÖt ®é t¨ng ®é hoµ tan

cña c¸c chÊt r¾n t¨ng vµ ngîc l¹i. ChÊt láng, ®a sè ®é tan t¨ng khi nhiÖt ®é t¨ng, nhiÒu trêng hîp tan v« h¹n

(gÇn nh kh«ng cã qu¸ tr×nh ph¸ vì cÊu tróc, ®é hçn lo¹n cña hÖ t¨ng do thÓ tÝch toµn hÖ t¨ng lªn)VÝ dô: Glyxerin vµ níc.

ChÊt tan lµ c¸c chÊt khÝ: thêng cã Hht<0, khi nhiÖt ®é t¨ng ®é hoµ tan cña c¸c chÊt khÝ gi¶m vµ ngîc l¹i.Khi tan vµo níc: ∆S < 0. GÇn nh kh«ng cã qu¸ tr×nh ph¸ vì cÊu tróc, nhiÖt cña qu¸ tr×nh solvat ho¸ (Hs<0) kh«ng lín.

c. ¶nh hëng cña ¸p suÊt, ®Þnh luËt HenryTån t¹i c©n b»ng: khÝ hoµ tan ⇌ khÝ trªn bÒ mÆtLîng khÝ hoµ tan phô thuéc vµo b¶n chÊt cña chÊt khÝ vµ dung m«i hoµ tan vµ tu©n theo ®Þnh luËt Henry:

11

Néi dung ®Þnh luËt Henry: ë nhiÖt ®é kh«ng ®æi khèi lîng chÊt khÝ hoµ tan trong mét thÓ tÝch dung m«i x¸c ®Þnh tû lÖ thuËn víi ¸p suÊt cña nã trªn bÒ mÆt chÊt láng.BiÓu thøc to¸n: m=k.P (3-9)

k: h»ng sè tû lÖ phô thuéc vµo b¶n chÊt cña chÊt tan vµ dung m«i, nhiÖt ®é.P: ¸p suÊt chÊt hoµ tan trªn bÒ mÆt dung dÞch, nÕu cã nhiÒu khÝ th× P lµ ¸p suÊt

riªng phÇn cña khÝ hoµ tan.C©u hái. Thiết lập biểu thức và phát biểu định luật Raoult về độ giảm áp suất hơi tương đối của dung dịch loãng chứa chất tan không bay hơi. Nêu ứng dụng của định luật này.Thiết lập biểu thức quan hệ giữa hằng số điện ly (K) và độ điện ly (α) của chất điện ly yếu. Phát biểu định luật pha loãng Ostwald. Xét dung dịch loãng chứa một chất tan không bay hơi: ta có: P = Ndm.Po

trong đó: Po là áp suất hơi của dung môi nguyên chất (áp suất hơi bão hòa của dung môi trên bề mặt dung môi nguyên chất).

P là áp suất hơi của dung dịch (áp suất hơi bão hòa của dung môi trên bề mặt dung dịch)Ndm là nồng độ phần mol của dung môi trong dung dịch (Ndm = 1 - Nct).

P = (1 - Nct).Po ⇔ P = Po - Nct.Po ⇔ Po - P = Nct.Po ⇔ độ giảm áp suất hơi = ∆P = .Po

⇔ độ giảm áp suất hơi tương đối =

vì dung dịch loãng, nct << ndm ⇔

Néi dung ®Þnh luËt Raoult I (F. Raoult 1830-1901) : §é gi¶m ¸p suÊt h¬i t¬ng ®èi cña dung dÞch loãng chứa chất tan không bay hơi) so víi dung m«i nguyªn chÊt b»ng nång ®é phÇn mol cña dung m«i.

BiÓu thøc to¸n:

øng dông: T×m KLPT: Cã N2 (do dung dÞch lo·ng nªn n2<<n1)

Thiết lập quan hệ K và của chất điện ly yếu: Giả sử có chất điện ly yếu là HA, có hằng số điện ly K và độ điện ly trong dung dịch có nồng độ ban đầu là Co (mol/lít):

HA ⇌ A- + H+ (1)

ban đầu Co 0 0 (mol/lít) điện ly Co Co Co (mol/lít)

cân bằng (Co - Co) Co Co (mol/lít)

có K = = ⇔ vì HA là chất điện ly yếu

<< 1, nên ta có thể bỏ qua so với 1, ta có:

Phát biểu định luật pha loãng Ostwald: §é ®iÖn li tØ lÖ thuËn víi c¨n bËc hai cña ®é pha lo·ng.

Trong ®ã: §é pha lo·ng lµ:

12

C©u hái. a) Phát biểu định luật Raoult và viết biểu thức của định luật Raoult về độ tăng nhiệt độ sôi và độ giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch loãng chứa chất tan không bay hơi. Nêu ứng dụng của định luật này.

b) Thiết lập mối quan hệ giữa hệ số Vant’ Hoff (i) và độ điện ly (α). a) Phát biểu nội dung định luật Raoult II: §é gi¶m nhiÖt ®é ®«ng ®Æc vµ ®é t¨ng nhiÖt ®é s«i cña dung dÞch so víi dung m«i nguyªn chÊt tØ lÖ víi nång ®é mola cña dung dÞch.

BiÓu thøc to¸n: t®/s= k®/s.Cmola

t®/s: nhiÖt ®é ®«ng ®Æc / nhiÖt ®é s«i cña dung dÞchK®/s: h»ng sè nghiÖm l¹nh / nghiÖm s«iCmola: nång ®é mola cña dung dÞch.H»ng sè nghiÖm s«i vµ h»ng sè nghiÖm l¹nh chØ phô thuéc vµo b¶n chÊt cña dung

m«i.

øng dông t®/s = K®/s. M2=K®/s.

b) Thiết lập quan hệ:Giả sử hòa tan No phân tử chất điện ly, độ điện ly của chất điện ly trong dung dịch là , thì số phân tử chất điện ly bị phân ly là: N=.No (phân tử).số phân tử chất điện ly không bị phân ly là No - No (phân tử)giả sử 1 phân tử chất điện ly phân ly cho ra q ion ( q ≥ 2 )vậy No phân tử chất điện ly phân ly cho ra Noq ionTổng số phân tử chất điện ly không điện ly và số ion trong dung dịch là: No - No + Noq

vậy: i = ⇔

C©u hái. Hãy trình bày thí nghiệm về hiện tượng thẩm thấu. Phát biểu và viết biểu thức của định luật Vant’ Hoff về áp suất thẩm thấu của dung dịch, nêu ứng dụng từ công thức của định luật.ThÝ nghiÖm (h×nh vÏ)

Do nång ®é dung dÞch trong phÔu A lín nªn hãa thÕ cña níc trong phÔu A nhá h¬n trong cèc B níc chuyÓn tõ cèc ®ùng dung m«i qua mµng b¸n thÊm vµo trong phÔu A, lµm mùc níc trong phÔu A d©ng lªn, do ¸p lùc cña cét níc trong phÔu A sù chuyÓn dung m«i tõ phÔu A ra cèc ®ùng dung m«i. Qu¸ tr×nh diÔn ra cho ®Õn khi ®¹t ®îc c©n b»ng (tèc ®é chuyÓn dung m«i vµo vµ tèc ®é dung m«i di ra b»ng nhau).

¸p suÊt g©y ra bëi cét níc lµ ¸p suÊt lµm cho hiÖn tîng thÈm thÊu ngõng l¹i, ¸p suÊt nµy gäi lµ ¸p suÊt thÈm thÊu.

Kh¸i niÖm: ¸p suÊt thÈm thÊu lµ ¸p suÊt cÇn t¸c dông lªn dung dÞch ®Ó lµm ngng hiÖn tîng thÈm thÊu: .Ph¸t biÓu ®Þnh luËt Van’thoff:

¸p suÊt thÈm thÊu b»ng ¸p suÊt cña chÊt tan khi nã ë tr¹ng th¸i khÝ vµ chiÕm mét thÓ tÝch t¬ng ®-¬ng víi thÓ tÝch cña dung dÞch.

=C.RT C: nång ®é mol/lR= 0,082T: K

H×nh 4 Thi nghiÖm ¸p suÊt thÈm thÊu

13

ứng dụng từ công thức định luật: =C.RT = .

C©u hái. Phát biểu định nghĩa axit-bazơ của Bronsted?Axit lµ nh÷ng chÊt cã kh¶ n¨ng nhêng proton (H+).Baz¬ lµ nh÷ng chÊt cã kh¶ n¨ng nh©n proton.Ph¶n øng axit - baz¬ lµ ph¶n øng hãa häc trong ®ã cã sù chuyÓn proton tõ chÊt

nµy sang chÊt kh¸c.

Axit1/baz¬1; axit2/baz¬2 lµ c¸c cÆp axit baz¬ liªn hîp.Baz¬ liªn hîp cña axit HA lµ phÇn cß l¹i khi mét proton ®îc lÊy ®i khái HA (A), axit

liªn hîp cña baz¬ A lµ kÕt qu¶ cña sù g¾n mét proton vµo A(HA). HA vµ A gäi lµ cÆp axit baz¬ liªn hîp.

VËy thùc chÊt cña ph¶n øng axit baz¬ lµ ph¶n øng gi÷a hai cÆp axit baz¬ liªn hîp - axit m¹nh t¸c dông víi baz¬ m¹nh t¹o ra axit yÕu h¬n vµ baz¬ yÕu h¬n.C©u hái. Thiết lập công thức tính: a) Tích số ion của nước

b) pH của dung dịch axit mạnh đơn bậc trong nước.TÝch sè ion cña níc.Lµ mét dung m«i lìng tÝnh, tån t¹i c©n b»ng: H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH-

Ta cã h»ng sè c©n b»ng: níc lµ chÊt ®iÖn li yÕu, coi [H2O] lµ

h»ng sè:const =

lµ tÝch sè ion cña níc, chØ phô thuéc nhiÖt ®é, ë 25oC: =10-14.

Trong níc nguyªn chÊt ë 25oC [H3O+]=[OH-] = =10-7mol/l.- Dung dÞch cã m«i trêng trung tÝnh lµ dung dÞch trong ®ã cã [H3O+]=[OH-] = 10-7

- Dung dÞch cã m«i trêng axit lµ dung dÞch trong ®ã [H3O+] > 10-7

- Dung dÞch cã m«i trêng baz¬ lµ dung dÞch trong ®ã: [H3O+] < 10-7

Dung dÞch axit m¹nh ®¬n bËc HX nång ®é C.Trong dung dÞch cã c¸c qu¸ tr×nh sau:

HX + H2O = H3O+ + X-

H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH-

V× H3O+ do HX ph©n li lµ chñ yÕu, Kw nhá, khi C>>10-7 qua sù ph©n li cña níc:[H3O+] [X-] = C pH = -lg[H3O+] = - lgC.

C©u hái. Thế nào là tích số hòa tan của chất điện ly ít tan. Thiết lập công thức tính tích số hòa tan của AnBm.Hyđroxit magie có tích số hòa tan T và độ tan là S trong nước, hãy thiết lập mối quan hệ giữa T và S

Trong dung dÞch b·o hßa chÊt ®iÖn li Ýt AnBm tan tån t¹i c©n b»ng sau: AnBm ⇌ nAm+ + mBn-

H»ng sè c©n b»ng cña qu¸ tr×nh nµy gäi lµ tÝch sè tan, kÝ hiÖu lµ T:

b) - Cân bằng hòa tan của Mg(OH)2:Gọi S là độ tan của Mg(OH)2 trong nước nguyên chất, ta có:

Cân bằng hòa tan của Mg(OH)2:Mg(OH)2(r) ⇌ Mg2+

(dd) + 2OH-(dd) (1)

axit1

baz¬ 2

baz¬ 1

axit 2

+ +

H+

14

So 2So

và H2O ⇌ H+ + OH- (2)

Vậy: S.(2S + COH-(2))2 = TMg(OH)2

vì nước phân ly rất yếu, giả sử COH-(2) << 2S S.(2S)2 = TMg(OH)2 4S3 = TMg(OH)2

C©u hái. Tr×nh bµy kh¸i niÖm vÒ c¸c lo¹i ®iÖn cùc: §iÖn cùc kim lo¹i (Ia), ®iÖn cùc khÝ (Ib) vµ ®iÖn cùc oxi hãa khö:1) §iÖn cùc kim lo¹i (cßn gäi lµ ®iÖn cùc lo¹i Ia): Lµ mét hÖ ®iÖn hãa t¹o thµnh khi nhóng thanh kim lo¹i (M) vµo níc hoÆc dung dÞch muèi chøa ion cña kim lo¹i ®ã (Mn+).VÝ dô: §iÖn cùc ®ång: CuCu2+

2) §iÖn cùc khÝ (Ib): Lµ mét hÖ ®iÖn hãa gåm mét b¶n kim lo¹i hoÆc phi kim tr¬ hÊp phô b·o hßa khÝ H2 (hay O2; hay Cl2) nhóng vµo dung dÞch chøa ion H+ (hay OH-; hay Cl-) ë ®ã tån t¹i c©n b»ng:

H+ + 1e ⇌ 1/2 H2;1/2 O2 + 2e + H2O ⇌ 2OH-;

hay Cl- - 1e ⇌ 1/2 Cl2.3) §iÖn cùc oxi hãa - khö: Lµ mét hÖ ®iÖn hãa t¹o thµnh khi nhóng mét thanh kim lo¹i tr¬ (vÒ mÆt hãa häc) vµo dung dÞch chøa ®ång thêi 2 d¹ng oxi hãa vµ khö cña 1 cÆp oxi hãa khö liªn hîp. ë ®ã tån t¹i c©n b»ng: aOx + ne ⇌ bRedC©u hái. ViÕt ký hiÖu ®iÖn cùc, ph¶n øng ®iÖn cùc vµ ph¬ng tr×nh tÝnh thÕ ®iÖn cùc cña c¸c ®iÖn cùc sau ë 250C:1) §iÖn cùc khÝ Hidro

+ KÝ hiÖu: (Pt) H2H+ + Ph¶n øng ®iÖn cùc: 2H+ + 2e ⇌ H2

+ §iÖn cùc hidro tiªu chuÈn lµ ®iÖn cùc: (Pt)H2(P=1atm)H+(C=1M).

+ Qui íc:

+ Ph¬ng tr×nh tÝnh thÕ:

ë 250C thay T=298K, =1atm, R = 8,314; F = 96500 chuyÓn tõ ln sang lg ta cã:

2) §iÖn cùc khÝ Cl2

+ Ký hiÖu: (Pt) Cl2Cl- + Ph¶n øng ®iÖn cùc: Cl2 + 2e ⇌ 2Cl-

+ Ph¬ng tr×nh tÝnh thÕ:

Khi T=298K, =1atm; R = 8,314; F = 96500 chuyÓn tõ ln sang lg ta cã:

3) §iÖn cùc khÝ O2:+ Ký hiÖu (Pt) O2OH- + Ph¶n øng ®iÖn cùc: O2 + 2H2O + 4e ⇌

4OH-

+ Ph¬ng tr×nh tÝnh thÕ:

15

Khi T=298K, =1atm; R = 8,314; F = 96500 chuyÓn tõ ln sang lg ta cã:

4) §iÖn cùc lo¹i III (®iÖn cùc oxi ho¸ khö): (Cã thÓ lÊy vÝ dô ®iÖn cùc: Pt | Fe3+, Fe2+)

+ Ký hiÖu ®iÖn cùc: Pt | Ox, Red+ Ph¶n øng ®iÖn cùc: aOx + ne ⇌ bRed

+ Ph¬ng tr×nh tÝnh thÕ:

Khi T=298K; R = 8,314; F = 96500 chuyÓn tõ ln sang lg ta cã:

C©u hái. Nªu ®iÒu kiÖn xÐt chiÒu cña ph¶n øng oxi hãa khö khi ta trén hai cÆp oxi hãa khö l¹i víi nhau? Khi nµo th× mét ph¶n øng oxi hãa khö ®¹t tr¹ng th¸i c©n b»ng? H·y thiÕt lËp biÓu thøc tÝnh h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng oxi hãa khö ë 250C?

1) §iÒu kiÖn xÐt chiÒu ph¶n øng oxi hãa khö khi trén lÉn hai cÆp oxi hãa khö víi nhau:.

Khi trén hai cÆp oxi hãa khö víi nhau, t¬ng øng cã 2 ®iÖn cùc t¹o thµnh 1 pin, ph¶n øng t¹o dßng x¶y ra trong pin còng lµ ph¶n øng hãa häc vµ ∆G < 0 th× ph¶n øng tù x¶y ra; Mµ khi ph¶n øng trong x¶y ra trong pin sinh ra c«ng ®iÖn lµ c«ng h÷u Ých A* = - nFE = ∆G < 0 nÕu E > 0. VËy ph¶n øng oxi hãa khö sÏ x¶y ra theo chiÒu: D¹ng oxi hãa cña cÆp cã thÕ khö lín sÏ oxi hãa d¹ng khö cña cÆp cã thÓ khö bÐ h¬n t¹o thµnh d¹ng oxi hãa vµ khö t¬ng øng yÕu h¬n.

2) Ph¶n øng oxi hãa khö ®¹t tr¹ng th¸i c©n b»ng khi ∆G = 0 nghÜa lµ E = 0 (thÕ cña 2 ®iÖn cùc t¹o bëi 2 cÆp oxi hãa vµ khö x¶y ra trong pin ph¶i b»ng nhau).

3) ThiÕt lËp biÓu thøc:Khi ph¶n øng oxi hãa khö ®¹t tr¹ng th¸i c©n b»ng th×: ∆G0 = - nFE0.MÆt kh¸c tõ ph¬ng tr×nh ®¼ng nhiÖt Van’t hoff (khi ph¶n øng ®¹t tr¹ng th¸i

c©n b»ng ta cã:

∆G0 = - RT ln K Tõ ®ã ta cã:

Khi T=298K; R = 8,314; F = 96500 chuyÓn tõ ln sang lg ta cã:

C©u hái. VÏ s¬ ®å cÊu t¹o, ký hiÖu vµ viÕt ph¬ng tr×nh ph¶n øng t¹o dßng cña pin Daniel - Jacobi. Tr×nh bµy kh¸i niÖm pin nång ®é, cho vÝ dô vµ thiÕt lËp biÓu thøc tÝnh suÊt ®iÖn ®éng cña pin nång ®é. 1) VÏ (nh bµi gi¶ng) 2) S¬ ®å cÊu t¹o cña pin Daniel - Jacobi: (-) ZnZn2+ (1M) ∥Cu2+(1M)Cu (+) 3) Kh¸i niÖm pin nång ®é: Lµ nh÷ng pin cã cÊu t¹o bëi 2 ®iÖn cùc cã cïng b¶n chÊt nhng kh¸c nhau bëi nång ®é dung dÞch mµ 2 ®iÖn cùc ®ã nhóng vµo.

+) VÝ dô: XÐt pin nång ®é t¹o bëi 2 ®iÖn cùc ®ång:(-) CuCu2+( C1) ∥Cu2+( C2)Cu (+)

( C1 < C2)+) ThiÕt lËp biÓu thøc tÝnh suÊt ®iÖn ®éng cña pin nång ®é:

Gi¶ sö C2 > C1 nªn gäi thÕ cña ®iÖn cùc d¬ng lµ vµ gäi thÕ cña ®iÖn cùc ©m lµ th×: E = -

16

Mµ:

t¬ng tù

thay vµo ta cã: Khi T=298K; R = 8,314; F = 96500 chuyÓn tõ ln sang

lg ta cã:

C©u hái. §iÖn ph©n lµ g×? Cho vÝ dô minh häa. H·y tr×nh bµy néi dung vµ viÕt biÓu thøc cña c¸c ®Þnh luËt Faraday vÒ ®iÖn ph©n.1) §iÖn ph©n lµ qu¸ tr×nh thùc hiÖn ph¶n øng oxi hãa khö trªn bÒ mÆt c¸c ®iÖn cùc díi t¸c dông cña dßng ®iÖn mét chiÒu khi cho dßng ®iÖn 1 chiÒu ®i qua dung dÞch chÊt ®iÖn ly hoÆc chÊt ®iÖn ly nãng ch¶y.2) VÝ dô: 3) §Þnh luËt Faraday I

Lîng chÊt ®îc biÕn ®æi trªn ®iÖn cùc tû lÖ víi ®iÖn lîng qua b×nh ®iÖn ph©n trong thêi gian ®iÖn ph©n. m = k.Q = k.I.t

Víi: m: lîng chÊt biÕn ®æi khi ®iÖn ph©n. Q: ®iÖn lîng qua b×nh ®iÖn ph©n.

K: h»ng sè tØ lÖ. I: cêng ®é dßng ®iÖn. (A)t: thêi gian ®iÖn ph©n.

4) §Þnh luËt Faraday II:Víi cïng mét ®iÖn lîng ®i qua b×nh ®iÖn ph©n th× lîng c¸c chÊt kh¸c nhau ®îc

biÕn ®æi ë c¸c ®iÖn cùc tØ lÖ víi ®¬ng lîng ho¸ häc cña chóng.

B»ng thùc nghiÖm ta x¸c ®Þnh ®îc:

m: lîng chÊt tho¸t ra trªn ®iÖn cùc. A: khèi lîng mol cña kim lo¹iI: cêng ®é dßng ®iÖn t: thêi gian ®iÖn ph©n.n: ho¸ trÞ cña ion kim lo¹i. F=96500: h»ng sè Faraday.

C©u hái. Tr×nh bµy thø tù khö ë catod vµ thø tù oxi hãa ë anod khi ®iÖn ph©n dung dÞch (cã dung m«i lµ níc).1) Thø tù khö ë catod:

NÕu cïng mét lóc cã nhiÒu cation ®i vÒ catod th× cation cña cÆp oxi hãa khö nµo cã thÕ khö lín h¬n sÏ nhËn electron tríc.

§a ra d·y thÕ khö tiªu chuÈn cña kim lo¹i. NhÊn m¹nh mÊy ý:- Thø tù nhËn e t¨ng dÇn theo chiÒu tõ tr¸i sang ph¶i chØ ®óng khi nång ®é c¸c

ion kim lo¹i trong dung dÞch b»ng nhau vµ b»ng 1M;- Khi ®iÖn ph©n dung dÞch víi dung m«i lµ níc do nång ®é ion H+ hay H3O+ do

níc ph©n ly ra qu¸ nhá 10-7M nªn khi tÝnh l¹i thÕ dùa vµo ph¬ng tr×nh Nerst th× vÞ trÝ cña cÆp oxi hãa khö nµy (H+/H2) bÞ ®Èy lïi l¹i ®Õn ®øng sau Al. Nh vËy chØ nh÷ng cation kim lo¹i nµo ®øng sau Al míi bÞ khö khi ®iÖn ph©n trong níc nghÜa lµ: muèn ®/c c¸c kim lo¹i ®øng tríc Al kÓ c¶ Al trong d·y ®iÖn hãa ph¶i ®iÖn ph©n nãng ch¶y hîp chÊt t¬ng øng cña chóng.

2) Thø tù oxi hãa ë anod:a) Víi anod tr¬: NÕu cïng mét lóc cã nhiÒu anion ®i vÒ anod th× anion cña cÆp oxi hãa khö nµo cã thÕ khö nhá sÏ nhêng e tríc.

17

VD thø tù: S2- > I-, Br-, Cl- > OH- > c¸c anion gèc axit cã chøa oxib) NÕu anod ®îc lµm bëi c¸c kim lo¹i kh«ng tr¬ nh: Ni, Cu... do thÕ cña c¸c cÆp oxi hãa khö t¹o bëi c¸c kim lo¹i nµy qu¸ nhá (nhá h¬n nhiÒu so víi thÕ cña c¸c cÆp oxi hãa khö ®i vÒ anod) nªn cïng víi sù nhËn e ë catod ë anod c¸c nguyªn tö kim lo¹i lµm anod tham gia vµo qu¸ tr×nh nhêng e. Sau mét thêi gian ®iÖn ph©n, ®iÖn cùc lµm anod mßn dÇn, hiÖn tîng nµy ®îc gäi lµ hiÖn tîng d¬ng cùc tan.3) VÝ dô minh häa: §iÖn ph©n dung dÞch hçn hîp gåm CuCl2, KClVÝ dô 1: §iÖn ph©n dung dÞch CuCl2, KCl. Trong dung dÞch:

CuCl2 = Cu2++2Cl- ; KCl = K+ + Cl- ; H2O ⇌ H+ + OH-

Khi cã dßng ®iÖn: Catod (-) Anod (+)Cu2+, H+, K+

Cu2+ +2e = CuCl-, OH-

2Cl- - 2e = Cl2 Ph¶n øng:

NÕu tiÕp tôc x¶y ra sau khi hÕt Cu2+ th× tiÕp tôc ®iÖn ph©n dung dÞch KCl:Catod (-) Anod (+)2H+ +2x1e = H2 2Cl- - 2e = Cl2

Ph¶n øng:

----------------------------------------------------------

KCl+H2O KOH + 1/2Cl2+1/2H2

®pddmnx

18

CuCl2 Cu + Cl2®p/dd