HÓA ĐẠI CƯƠNG A1 CHƯƠNG 3: NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC

- HÓA Đ I C NG A1 CH NG 3: NHI T Đ NG HÓA H C I.
- Quá trình vòng ( chu trình.
- Quá trình m.
- Nội năng U lƠ hƠm tr ng thái, biến đổi nội năng ∆U chỉ phụ thuộc vào tr ng thái đầu và tr ng thái cuối của hệ, không phụ thuộc vào cách tiến hành quá trình - Hệ cô lập.
- Nội năng của hệ cô lập luôn luôn đ ợc bảo toàn.
- PdV 2 1 Một số quá trình th ng gặp.
- Quá trình đẳng tích.
- Quá trình đẳng áp: P=const nên A= P.
- Trong tr ng hợp.
- dV  nRT ln  nRT ln V2 V2 nRT V2 P1 V1 V1 V V1 P2 - Quá trình đun nóng hay lƠm l nh đẳng áp n mol khí lý t ng: A=P∆V=∆nRT II.
- Qv là hiệu ứng nhiệt đẳng tích.
- điều kiện đẳng áp (p=const) 1 HÓA Đ I C NG A1 Qp = U + PV = (U2-U1.
- Đặt H=U+PV, enthalpy, là hàm số tr ng thái, kJ/mol hay kcal/mol.
- Qp = H2- H1 = H H = U + P V Hiệu ứng nhiệt điều kiện đẳng áp chính là sự biến đổi enthalpy, hay gọi tắt là Hiệu ứng nhiệt.
- Biến thiên entanpi phản ứng bằng tổng entanpi sản phẩm trừ tổng entanpi tác chất (có l u ý hệ số hợp thức của ph ng trình phản ứng).
- Nó đúng bằng hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học.
- Trong các phản ứng chỉ có chất lỏng và chất rắn tham gia hoặc phản ứng xảy ra tr ng thái dung dịch thì ∆V có giá trị không đáng kể.
- Do đó, khi quá trình nƠy đ ợc thực hiện áp suất thấp (áp suất khí quyển) thì P∆V ≈ 0 nên ∆H ≈ ∆U.
- Trong các phản ứng có sự tham gia của pha khí, giả sử khí lý t ng: PV = nRT ∆ P∆V =∆n.RT (Điều kiện đẳng nhiệt , đẳng áp).
- Nên: ∆H = ∆U +∆n.RT Với: ∆n = ∑n khí (s n phẩm) -∑n khí (chất khí) Nếu n=0, nhiệt đẳng áp = nhiệt đẳng tích e) Hi u ng nhi t: -Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng nh ng năng l ợng cho môi tr ng d ới d ng n hiệt (∆U < 0 hay ∆H < 0.
- Phản ứng thu nhiệt là phản ứng nhận năng l ợng của môi tr ng d ới d ng nhiệt (∆U > 0 hay ∆H > 0).
- Nhiệt t o thành: là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở trạng thái tự do bền vững.
- Nhiệt t o thành tiêu chuẩn của các đ n chất bền bằng 0.
- Nhiệt t o thành của các chất có giá trị càng âm thì càng bền.
- Nhi t đốt cháy tiêu chuẩn của một chất (H0298 đc hay H0298 b ) là 2 HÓA Đ I C NG A1 hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy 1 mol chất đó bằng oxy vừa đủ để t o thành các chất bền vững nhất điều kiện tiêu chuẩn (250C, 1 atm.
- Đối với các chất hữu c , nhiệt đốt cháy là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy 1 mol chất hữu c bằng oxy vừa đủ t o thành khí CO2, n ớc (lỏng) và một số sản phẩm khác ( N2 , X2, HX.
- Đ nh lu t Hess và h qu : a) Đ nh lu t: Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học chỉ phụ thuộc vào bản chất và tr ng thái của các chất tham gia phản ứng và sản phẩm cuối chứ không phụ thuộc vƠo đ ng đi của quá trình.
- Tính hiệu ứng nhiệt dựa vào Nhiệt t o thành.
- Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt t o thành của các sản phẩm trừ đi tổng nhiệt t o thành của các chất ban đầu.
- VD: Xét phản ứng: aA + bB = cC + dD H1 H2 H3 H4 (nhiệt t o thành) Hpu = cH3 + dH4 – (aH1 + bH2) 2.
- Tính hiệu ứng nhiệt dựa vào Nhiệt đốt cháy.
- Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt đốt cháy của các chất đầu trừ đi tổng nhiệt đốt cháy của các sản phẩm.
- VD: Xét phản ứng đốt cháy: aA + bB = cC + dD H1 H2 H3 H4 (nhiệt đốt cháy) Hpu = aH1 + bH2 –(cH3 + dH4) VI.
- Entropi  Nếu quá trình TN : S = QTN/T  Nếu quá trình bất TN: S > QBTN/T, (T là nhiệt độ tại đó có xảy ra sự trao đổi nhiệt) 3 HÓA Đ I C NG A1 Tổng quát.
- Entropy là hàm tr ng thái: S = S2 – S1 = SC – SĐ  Đ n vị tính của S: j/(mol×độ), cal/(mol×độ.
- Nghĩa lƠ đối với hệ cô lập.
- Quá trình thuận nghịch, ΔS = 0  Quá trình bất thuận nghịch: ΔS > 0.
- Trong h cô l p, quá trình tự x y ra là quá trình kèm theo sự tăng entropy.
- Đối với cùng 1 chất, thì các tr ng thái rắn, lỏng, khí, entropy của nó có giá trị khác nhau và tăng dần lên.
- Nhiệt độ và áp suất có ảnh h ng lớn đến entropy: nhiệt độ tăng lƠm tăng entropy, áp suất tăng lƠm giảm entropy.
- T T * Xác đ nh đ bi n đổi entropy c a các quá trình hóa h c  Với phản ứng hóa học.
- Nếu Go càng âm thì KP cƠng lớn, tức lƠ phản ứng xảy ra hoƠn toƠn, lúc cơn bằng nồng độ sản phẩm cƠng lớn.
- R  T1 T2  11 HÓA Đ I C NG A1 H o  1 1.
- VƠ nếu biết và T1 và T2 ta có thể tính đ ợc Ho của phản ứng.
- Đối với ph n ng x y ra trong dung d ch: [C] [D] ΔG = ΔG + RTln [A] [B] Khi phản ứng đ t cơn bằng ta cũng có.
- Hay: L u ý: công thức liên hệ giữa Go vƠ hằng số Kc chỉ áp dụng khi n = 0 (không có sự biến thiên số mol khí) hoặc phản ứng xảy ra trong dung dịch.
- Dựa vƠo h ng số cơn b ng để dự đoán chi u di n ti n c a ph n ng Chỉ số phản ứng (Q) aA + bB  cC + dD.
- [A], [B], [C], [D] lƠ nồng độ các chất th i điểm bất kỳ.
- Đối với phản ứng trong pha khí có thể thay nồng độ bằng áp suất riêng phần.
- Có thể xem nh chỉ số phản ứng Q lƠ th ớc đo quá trình phản ứng.
- G = Go + RTlnQ = RTlnK + RTlnQ G = RTln Hay Q K 12 HÓA Đ I C NG A1 Các phản ứng thuận nghịch luôn có xu thế đ t tr ng thái cơn bằng, do đó.
- Khi Q < Kcb  Q/Kcb < 1  G < 0 phản ứng thuận chiếm u thế đến khi hệ đ t cơn bằng.
- Khi Q > Kcb  Q/Kcb > 1  G > 0 phản ứng nghịch chiếm u thế đến khi hệ đ t cơn bằng.
- Khi Q = Kcb  G = 0 hệ đ t tr ng thái cơn bằng.
- nh h ởng c a nồng đ Khi thêm một l ợng tác chất hoặc sản phẩm vƠo hệ cơn bằng thì chỉ số phản ứng Q sẽ thay đổi vƠ khác Kcb, hệ không còn cơn bằng nữa.
- Nếu thêm sản phẩm vƠo hệ thì Q > K  ΔG > 0  phản ứng nghịch chiếm u thế vƠ cơn bằng chuyển dịch về phía t o thƠnh các tác chất cho đến khi hệ đ t đến tr ng thái cơn bằng tr l i.
- VƠ ng ợc l i khi thêm tác chất Q < K  ΔG < 0  phản ứng thuận chiếm u thế vƠ cơn bằng chuyển dịch về phía chiều thuận t o thƠnh các sản phẩm cho đến khi hệ đ t đến tr ng thái cơn bằng tr l i.
- Nh vậy, “Khi thêm một lượng tác chất hoặc sản phẩm vào hệ cân bằng, cân bằng sẽ chuyển dịch theo hướng tiêu thụ bớt chất thêm đó”.
- nh h ởng c a áp suất Sự thay đổi áp suất không ảnh h ng nhiều đối với nồng độ chất rắn vƠ chất lỏng, nh ng rất có ý nghĩa đối với chất khí.
- 13 HÓA Đ I C NG A1 Xét phản ứng thuận nghịch của các chất khí: 2A(k.
- 3D(k) vt = kt [A]2[[B] vn = kn [C][[D]3 Nếu sau khi phản ứng đ t cơn bằng, chúng ta tăng áp suất của hệ lên hai lần, bằng cách giảm thể tích của hệ xuống 2 lần thì cơn bằng sẽ thay đổi nh thế nƠo? Để trả l i cơu hỏi đặt ra cần phải xét tốc độ phản ứng thuận và nghịch.
- Áp suất và nồng độ có mối liên hệ với nhau qua ph ng trình tr ng thái khí lý t ng : PV = nRT hay = và.
- một nhiệt độ xác định, nếu tăng áp suất của hệ lên hai lần bằng cách giảm thể tích của hệ 2 lần thì nồng độ các chất có trong hệ đều tăng 2 lần.
- 2[C].8[[D]3 = 16kn [C][[D]3 = 16vn Nh vậy, khi tăng áp suất của hệ lên hai lần thì tốc độ phản ứng nghịch tăng lên gấp 2 lần phản ứng thuận.
- nh vậy cơn bằng dịch chuyển theo chiều nghịch lƠ chiều có số phơn t khí ít h n.
- Vậy khi tăng áp suất, cơn bằng dịch chuyển về phía lƠm giảm số phơn tử khí.
- Đối với hệ có sự khác nhau v số mol khí hai vế của ph ng trình hóa học.
- Khi tăng áp suất của hệ của hệ cân bằng, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều giảm số phân tử khí và ngược lại.
- Đối với hệ không có sự khác nhau v số mol khí hai vế của ph ng trình hóa học thì việc tăng hay gi m áp suất không nh h ởng đến sự chuyển dịch cơn bằng.
- Khi ∆H > 0 (phản ứng thu nhiệt – nhiệt đ ợc hấp thụ khi phản ứng xảy ra theo chiều thuận), khi nhi t đ tăng, thì hằng số K tăng.
- Với ∆H < 0 (phản ứng toả nhiệt – nhiệt tỏa ra môi tr ng khi phản ứng xảy ra theo chiều thuận), khi nhi t đ tăng thì K sẽ giảm.
- Có nghĩa là cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch (chiều hấp th nhi t).
- Tóm l i: Khi nhiệt độ của một hệ cân bằng tăng, cơn bằng sẽ chuyển dịch theo chiều hấp thu nhiệt.
- Khi nhiệt độ của hệ giảm, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều tỏa nhiệt”.
- NH NG CÔNG TH C CÓ TRONG B NG PH L C Đ THI (2) 6) Đối với phản ứng bậc 0.
- 7) Đối với phản ứng bậc 1.
- 8) Đối với phản ứng bậc 2 có nồng độ ban đầu các tác chất bằng nhau.
- 11) KP = KC (RT)n = KX (P)Δn BÀI T P MINH H A 0 Ví d 1: 375 C, xét phản ứng thuận nghịch sau: -4 N (k.
- Xác định nồng độ các 2 2 chất tr ng thái cơn bằng ? Bài làm: 15 HÓA Đ I C NG A1 Ví d 2: 472oC, hỗn hợp t i cơn bằng của phản ứng d ới đơy có 0.1207M H2, 0.0402M N2 và 0.0272M NH3.
- Tính hằng số cơn bằng Kc và Kp