Tốc độ phản ứng - cân bằng hóa học (Chuyên đề bồi dưỡng HSG) - Gv. Nguyễn Thị Hương

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chuyên ñề bồi dưởng HSG

Gv Nguyễn Thị Hương

TỐC ðỘ PHẢN ỨNG – CÂN BẰNG HÓA HỌC I/ TỐC ðỘ PHẢN ỨNG : - Tốc ñộ phản ứng hóa học ñược ño bằng ñộ biến thiên nồng ñộ của một chất ñã cho (chất phản ứng hoặc sản phẩm) trong một ñơn vị thời gian. - Nồng ñộ của chất thường tính bằng số mol trong 1 lít hệ phản ứng (mol/l).

H Ơ

N

- Thời gian ñược tính bằng giây, phút hoặc giờ. TD : ta có phản ứng :

dD

+

eE (1)

(a, b, d, e là hệ số cân bằng)

N

bB

TP .Q

Tốc ñộ phản ứng có thể ñược xác ñịnh bởi sự biến thiên nồng ñộ của chất tham gia phản ứng :

Y

+

U

aA

- Ở thời ñiểm t1 chất A có nồng ñộ [A]1

ẠO

- Ở thời ñiểm t2 chất A có nồng ñộ [A]2

Đ

Do A là chất tham gia phản ứng nên nồng ñộ của nó giảm theo thời gian phản ứng nên [A]2 < [A]1

G

ðộ biến thiên nồng ñộ ∆[A] = [A]2 – [A]1 trong khoảng thời gian ∆t = t2 – t1. Tốc ñộ trung bình của phản

− ∆[ A] (do v > 0 nên phải có dấu – trước ∆[A]) ∆t

H

=

− ∆[ B ] ∆t

tương tự nếu tính theo chất B ta có : v (tính theo B) =

TR ẦN

(tính theo A)

B

v

Ư N

ứng (1) ñược tính :

00

Tốc ñộ phản ứng có thể tính theo sản phẩm phản ứng :

10

TD : Tính theo chất D :

2+

3

Ở thời ñiểm t1 chất D có nồng ñộ là [D]1

ẤP

Ở thời ñiểm t2 chất D có nồng ñộ là [D]2

C

Ta có : ñộ biến thiên nồng ñộ : ∆[D] = [D]2 – [D]1 trong khoảng thời gian ∆t = t2 – t1 là tốc ñộ trung bình

Ó

A

của phản ứng (1)

H

∆[ D] (do theo thời gian nồng ñộ sản phẩm tăng lên nên [D]2 – [D]1 > 0 ) ∆t

-L

Í-

v (tính theo D) =

v (tính theo E) =

ÁN

tương tự khi tính theo E ta có :

∆[ E ] ∆t

TO

Qui tốc ñộ phản ứng về cùng giá trị :

G

Như ñã xét, tốc ñộ phản ứng biểu thị theo các chất khác nhau vì vậy ñể qui tốc ñộ phản ứng về

BỒ

ID Ư

Ỡ N

cùng một giá trị thì phải chia tốc ñộ phản ứng cho hệ số cân bằng của phương trình : TD : ñối với phản ứng : aA(k)

ta có : v =

+

bB(k)

dD(k)

+

eE(k) (1)

− 1 ∆[ A] 1 ∆[ B] 1 ∆[ D] 1 ∆[ E ] =− = = a ∆t b ∆t d ∆t e ∆t

TD : ñối với phản ứng : Ta có :

v = −

2H2O2

O2 (k) +

2H2O(k)

1 ∆[ H 2 O2 ] ∆[O2 ] 1 ∆[ H 2 O ] = = ∆t ∆t 2 2 ∆t Trang 1

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM





Như vậy tốc ñộ trung bình của phản ứng (2) bằng tốc ñộ tạo thành O2 bằng

1 2

tốc ñộ tạo thành H2O và

bằng - 1 tốc ñộ tiêu hao H2O2 2

Bài tập: Bài 1: Cho phản ứng 3O2 → 2O3 .Ban ñầu nồng ñộ oxi là 0,024 mol/lít. Sau 5s thì nồng ñộ của oxi là 0,02

H Ơ

N

mol/lít. Tốc ñộ phản ứng trên tính theo oxi là bao nhiêu?

N

Bài 2: Cho phản ứng: Br2 + HCOOH→ 2HBr + CO2.

Y

Nồng ñộ ban ñầu của Br2 là a mol/lít, sau 50 giây nồng ñộ Br2 còn lại là 0,01 mol/lít. Tốc ñộ trung bình

TP .Q

U

của phản ứng trên tính theo Br2 là 4.10-5 mol/(l.s). Giá trị của a là bao nhiêu? Tốc ñộ trung bình của phản ứng (tính theo H2O2) trong 60 giây trên là bao nhiêu?

Đ

2/ Ảnh hưởng của nồng ñộ ñến tốc ñộ phản ứng :

ẠO

Bài 3: Cho chất xúc tác MnO2 vào 100 ml dung dịch H2O2, sau 60 giây thu ñược 33,6 ml khí O2 (ở ñktc).

Ư N

G

a/ Phương trình tốc ñộ phản ứng :

Phương trình tốc ñộ phản ứng biểu thị sự phụ thuộc của tốc ñộ phản ứng vào nồng ñộ các chất

TR ẦN

H

phản ứng và nhiệt ñộ. Ta xét ở ñiều kiện nhiệt ñộ không ñổi. TD có phản ứng :

aB(k)

+

bB(k)

+

dD(k)

eE(k)

Phương trình tốc ñộ phản ứng có dạng: V = k[A]m[B]n

00

B

(*)

10

Trong phương trình (*) thì k : là hằng số tốc ñộ phản ứng, ñặc trưng cho mỗi phản ứng và không thay ñổi

2+

3

theo nhiệt ñộ. m, n gọi là bậc của phản ứng, cho biết nồng ñộ mỗi chất tác dụng ảnh hưởng như thế nào

ẤP

ñến tốc ñộ phản ứng. Ở phương trình (1) ứng với biểu thức (*) thì :

C

m là bậc của phản ứng ñối với chất A.

A

n là bậc của phản ứng ñối với chất B.

H

Ó

(m + n) là bậc chung của phản ứng.

Í-

Các số m, n, k chỉ có thể xác ñịnh bằng thực nghiệm không có liên hệ gì với hệ số tỉ lượng a, b, d, e của

-L

các chất trong phương trình phản ứng (trong các phản ứng ñơn giản thì m, n có thể trùng với a, b nhưng

ÁN

nói chung trong ña số trường hợp m ≠ a, n ≠ b)

TO

TD : ta có phản ứng: H2O2

2HI 2H2O

+

+

I2

(*)

ID Ư

Ỡ N

G

Phản ứng xảy ra qua 2 giai ñoạn sơ cấp như sau : H2 O 2

+

HIO

+

HI HI

HIO

I2

+ +

H2 O

(1)

xảy ra chậm

H2 O

(2)

xảy ra nhanh

BỒ

Tốc ñộ phản ứng (*) là do phản ứng (1) quyết ñịnh.

Ta có : V = k[H2O2][HI] ⇒ bậc của phản ứng (*) là 2

TD : phản ứng :

NO2(k)

CO(k)

+

NO(k)

+

CO2(k)

(*)

Phản ứng này xảy ra qua 2 giai ñoạn sơ cấp như sau : 2NO2 NO3

NO3 +

CO

+

NO

NO2

+

(1)

xảy ra chậm

CO2 (2) xảy ra nhanh

Tốc ñộ phản ứng (*) ñược quyết ñịnh bởi phản ứng (1) ta có V = k[NO2]2 vậy phản ứng (*) có bậc 2. Trang 2







ðối với phản ứng dị thể : xảy ra giữa các chất khí – rắn, khí – lỏng, rắn – dung dịch thì tốc ñộ phản ứng chỉ phụ thuộc nồng ñộ chất khí, nồng ñộ chất tan phản ứng trong dung dịch, không phụ thuộc vào chất rắn. C(r) Zn(r)

+

+ 2H

O2(k) +

Zn

2+

CO2(k) +

có V = k[O2] V = k[H+]2

H2

H Ơ

Phản ứng hóa học mà chúng ta thường viết nói chung là phản ứng tổng cộng của nhiều giai ñoạn, mỗi giai

N

TD : phản ứng

ñoạn trung gian ñược gọi là giai ñoạn sơ cấp. Tốc ñộ của giai ñoạn sơ cấp nào xảy ra chậm nhất sẽ quyết

Y

N

ñịnh tốc ñộ của phản ứng chung. Số phân tử tham gia vào một giai ñoạn sơ cấp ñược gọi là phân tử số của

TP .Q

U

giai ñoạn ñó.

Bằng thực nghiệm người ta xác ñịnh ñược phương trình ñộng học của phản ứng, từ ñó ñề xuất Cho phản ứng :

2NO2(k)

F2(k)

+

2FNO2 (k)

(*)

Đ

TD :

ẠO

ñược các giai ñoạn sơ cấp của phản ứng gọi là cơ chế phản ứng.

G

Thực nghiệm cho biết tốc ñộ của phản ứng trên là : V = k[NO2][F2] . Hãy ñề nghị một cơ chế của phản

Ư N

ứng. theo tỉ lệ 1:1 ñối với NO2 và F2 Phản ứng (*) có thể xảy ra qua 2 giai ñoạn sau : F2

FNO2

NO2

+

F

FNO2

+

F

(1)

B

+

(2)

xảy ra chậm xảy ra nhanh

10

00

NO2

TR ẦN

H

Giải : Phản ứng (*) ít nhất phải xảy ra qua 2 giai ñoạn và biểu thức tốc ñộ của quá trình sơ cấp chậm phải

3

Theo (1) ta có V = k[NO2][F2] là vận tốc của phản ứng chung

2+

Phản ứng bậc nhất :

ẤP

Nếu sự biến ñổi A sản phẩm là một quá trình bậc 1 thì tốc ñộ phản ứng phụ thuộc bậc nhất

B

ta có V = k[A] Mặt khác ta có V = −

H

Ó

A

A

TD : phản ứng

C

vào nồng ñộ chất tham gia.

d [ A] = - k[A] ⇒ dt

Í-

⇒

-L

d [ A] = k[A] dt

d [ A] = - kdt (3) [ A]

ÁN

⇒ −

d [ A] dt

TO

Lấy tích phân xác ñịnh (3) từ t = 0 ñến t = t . Khi t = 0 ứng với nồng ñộ chất A là [A]0 , khi t = t ứng với

[ A]

t =t

∫ [ A ]0

d [ A] [ A] = − ∫ kdt ⇒ ln[A] - ln[A]0 = - k(t – 0) = - kt ⇒ ln = - kt (4) [ A]0 [ A] t =0

ID Ư

Ỡ N

G

nồng ñộ chất A là [A]

BỒ

Ở biểu thức (4) [A] : là nồng ñộ A ở thời ñiểm t , [A]0 là nồng ñộ A ban ñầu, k là hằng số tốc ñộ của phản

ứng. Nếu gọi x là ñộ giảm nồng ñộ chất A sau thời gian t ta có : [A] = ([A]0 – x) Từ (4) ta có :

ln

([ A]0 − x) = − kt [ A]0

[ A]0 [ A]0 1 2,303 ⇒ k = ln = lg t ([ A]0 − x) t ([ A]0 − x)

Nhận xét: Trang 3







- Hằng số tốc ñộ k không phụ thuộc vào ñơn vị biểu thị nồng ñộ, nó có thứ nguyên nghịch ñảo của thời gian. - Giả sử sau thời gian t = τ

τ

ln

[ A]0 1 0,693 0,693 ⇒ τ = = ln2 = [ A]0 k τ τ ([ A]0 − ) 2

N

1

[ A]0 ta có : 2

thì A phản ứng hết một nửa lượng chất. Ta có : x =

H Ơ

k=

1/2

N

Thời gian τ có tên là thời gian nữa phản ứng (hay chu kỳ bán hủy). Từ phương trình (5) ta thấy chu kỳ

U

Y

bán hủy của phản ứng bậc 1 không phụ thuộc vào nồng ñộ và tỉ lệ nghịch với hằng số tốc ñộ phản ứng. theo phương trình :

4NO2(k)

2N2O5(k)

+ O2(k)

ẠO

a/ Nếu nồng ñộ ban ñầu của N2O5 là 0,25M, tìm nồng ñộ của nó sau 3,2 phút

TP .Q

TD : Phản ứng phân hủy N2O5 là một phản ứng bậc 1 có hằng số tốc ñộ ở 450C là k = 5,1.10-4 s-1

Ư N

c/ Phải mất bao lâu ñể chuyển hóa ñược 62% lượng N2O5 ban ñầu ?

G

Đ

b/ Phải mất bao lâu ñể nồng ñộ của nó giảm từ 0,25M xuống còn bằng 0,15M ? Giải :

[ A] [ A] = - kt ⇒ ln = − (5,1 × 10 − 4 × 192) ⇒ [A] = 0,23M [ A]0 0,25

B

Từ công thức : ln

TR ẦN

H

a/ Ta có : nồng ñộ ban ñầu của N2O5 là [A]0 = 0,25M ; k = 5,1.10-4 s-1 ; t = 3,2 × 60 = 192 s

00

b/ Ta có nồng ñộ ban ñầu N2O5 = 0,25M ; nồng ñộ ở thời ñiểm t = 0,15M. Ap dụng công thức ta có :

10

[ A] 1 0,25 ⇒ t = 1002 s = 16 phút 42 s = - kt ⇒ t = ln [ A]0 k 0,15

2+

3

ln

[ A] 1 [ A]0 = - kt ⇒ t = ln [ A]0 k [ A]

C

⇒ t=

1 100 ln = 1897 s = 31 phút 37 s −4 38 5,1 × 10

A

ln

ẤP

c/ Lượng N2O5 ban ñầu là 100% lượng N2O5 ñã tác dụng là 62% vậy lượng N2O5 còn lại là 38%. Ta có :

H

Ó

Phản ứng bậc 2 :

Í-

Phản ứng bậc 2 là phản ứng mà tốc ñộ của nó phụ thuộc bậc 2 vào nồng ñộ tác chất.

2A sản phẩm 2C4H6 C8H12

1 d [ A] d [ A] = k[A]2 ⇒ = − 2kdt . Lấy tích phân xác ñịnh từ t = 0 (ứng với nồng ñộ A là 2 dt [ A]2

TO

TD :

ÁN

-L

Sơ ñồ 1 :

G

Ta có : V = −

Ỡ N

[ A]

t

BỒ

ID Ư

d [ A] [A]0 ñến t ứng với nồng ñộ của A là [A] ta có: ∫ = − 2k ∫ dt 2 0 [ A ]0 [ A]

Ở thời gian t = τ (chu kỳ bán hủy) ta có : [A] = Sơ ñồ 2 :

A + B

⇒ 2kt =

1 1 − [ A] [ A]0

[ A]0 1 1 ⇒ τ = thay vào ta có : 2k τ = 2 [ A]0 2k[ A]0

sản phẩm

TD : phản ứng xà phòng hóa este CH3COOC2H5

+

OH- CH3COO- +

C2H5OH

Ta có : V = k[A][B]. Theo phương trình số mol A và B tác dụng bằng nhau. Trang 4







a/ Nếu nồng ñộ ban ñầu của A và B bằng nhau ta có : [A]0 = [B]0 ⇒ [A] = [B] ⇒ V = k[A]2

⇒ 2kt =

1 1 − [ A] [ A]0

b/ Nếu nồng ñộ ban ñầu của A và B khác nhau : [A]0 ≠ [B]0 ⇒ [A] ≠ [B] ta có :

N

d [ A] d [ B] =− = k[ A][ B ] . Gọi x là nồng ñộ mol của A ñã mất ở thời ñiểm t. dt dt

H Ơ

V= −

Ta có : [A] = [A]0 – x , [B] = [B]0 – x. Vậy V =

Y U

  1 1 1 1 dx = kdt vì = −   ([ A]0 − x)([ B ]0 − x) ([ A]0 − x)([ B]0 − x) ([ A]0 − [ B]0 )  ([ B]0 − x) ([ A]0 − x) 

TP .Q

⇒

N

d ([ A]0 − x) d ([ B ]0 − x) dx =− = = k ([ A]0 − x)([ B ]0 − x) dt dt dt

ẠO

−

Đ

nên ta có :

Ư N

G

  1 dx dx −   = kdt. Lấy tích phân xác ñịnh 2 vế trong giới hạn từ 0 ñến ([ A]0 − [ B]0 )  ([ B]0 − x) ([ A]0 − x) 

0

H

x x  1 dx dx −∫ ∫  ⇒ kt = [ A]0 − [ B]0  0 ([ B] 0 − x) 0 ([ A] 0 − x ) 

TR ẦN

t

t và từ 0 ñến x ta có : ∫ kdt =

00

B

[ B]0 ([ A] − x) 1 ln ([ A]0 − [ B]0 ) [ A]0 ([ B]0 − x)

2+

3

[ A]0 ([ B]0 − x) 1 ln ([ B]0 − [ A]0 ) [ B]0 ([ A]0 − x)

ẤP

kt =

10

ñk [A]0 > [B]0. Nếu trường hợp [B]0 > [A]0 thì biểu thức trên trở thành :

C

Bài tập:

Ó

A

Bài 1: Cho phản ứng sau: CO (k) + Cl2 (k) → COCl2 (k)

H

Nồng ñộ CO và Cl2 ban ñầu lần lượt là 0,4M và 0,3M. Hỏi tốc ñộ phản ứng sẽ thay ñổi thế nào nếu tăng

Í-

nồng ñộ CO và Cl2 lên 2 lần.

-L

Bài 2: Xét phản ứng: 2CO (k) → CO2 (k) + C (r)

ÁN

ðể tốc ñộ phản ứng tăng lên 16 lần thì nồng ñộ khí CO phải tăng lên bao nhiêu lần?

TO

 → 2NH3 (k) Bài 3: Cho phương trình hoá học của phản ứng tổng hợp amoniac: N2 (k) + 3H2 (k) ← 

Ỡ N

G

Khi tăng nồng ñộ của H2 lên 2 lần, tốc ñộ phản ứng thuận tăng lên bao nhiêu lần? I2 (k) 2HI (k)

ID Ư

Bài 4: Cho phản ứng : H2(k) +

BỒ

a/ Viết biểu thức tốc ñộ của phản ứng biết rằng :

Nếu tăng nồng ñộ hidro gấp ñôi, giữ nguyên nồng ñộ iot thì tốc ñộ phản ứng cũng tăng gấp ñôi. Nếu giữ nguyên nồng ñộ hidro và tăng nồng ñộ iot lên gấp 3 thì tốc ñộ phản ứng cũng tăng gấp 3. b/ Cho biết bậc của phản ứng và phân tử số của phản ứng.

ðS : a. v = k[H2][I2]

b. bậc 2, lưỡng phân tử

Bài 5: Phản ứng phân hủy N2O ở nhiệt ñộ 1173 K có hằng số tốc ñộ k = 5.10-4 xảy ra theo phương trình : 2N2O (k) 2N2 (k) + O2 (k) Trang 5







Nồng ñộ ban ñầu của N2O là 3,2M. Xác ñịnh tốc ñộ phản ứng lúc ñầu và khi có 25% N2O ñã bị phân hủy.

ðS : v(ñ) = 5,12.10-3 Bài 6: Cho phản ứng sau :

v1 = 2,88.10-3

2NO(k) + O2(k) 2NO2(k). Tốc ñộ của phản ứng sẽ thay ñổi như

thế nào khi: a/ Tăng nồng ñộ oxi lên 4 lần.

b/ Giảm nồng ñộ NO còn 1/3 so với ban ñầu.

c/ Nồng ñộ NO và O2 ñều tăng lên 3 lần.

d/ Giảm nồng ñộ NO2 2 lần.

H Ơ

N

Bài 7: ðo tốc ñộ ñầu của sự giảm áp suất trong hệ phản ứng ở 7000C của phản ứng : 2NO (k) + 2H2 (k) N2 (k) + 2H2O (k)

Y

N

thu ñược kết quả sau :

0,5

0,1

2,4.10-3

0,25

0,2

1,2.10-3

TP .Q

4,8.10-3

ẠO

0,2

Đ

0,5

U

Ap suất ñầu (atm) NO Ap suất ñầu (atm) H2 Tốc ñộ ñầu (atm.ph-1)

ðS : bậc 3 k = 0,096 atm-2ph-1

G

Xác ñịnh bậc phản ứng và hằng số tốc ñộ ở 7000C.

Ư N

Bài 8: Xác ñịnh bậc của phản ứng nhiệt phân: B2H6 (k) 2BH3 (k) ở 1000C dựa vào dữ kiện ño tốc ñộ

H

tăng áp suất của hệ phụ thuộc nồng ñộ B2H6 1

TR ẦN

Tốc ñộ tăng áp suất (mol.l-1.h-

[B2H6] (mol/l)

)

7,4.10-4

0,433.10-2

0,73.10-4

10

00

B

2,153.10-2

3

ðS : bậc 1,5

2+

Bài 9: Phản ứng phân hủy phóng xạ của một ñồng vị là bậc nhất và có chu kỳ bán hủy là 15 phút. Hỏi ðS : 34 phút 50 giây

ẤP

sau bao lâu 80% ñồng vị ñó bị phân hủy ?

A

C

3/ Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến tốc ñộ phản ứng :

H

Ó

Tốc ñộ phản ứng phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt ñộ. Thông thường khi tăng nhiệt ñộ thì tốc ñộ phản ứng 2H2

+

O2 2H2O . Ở nhiệt ñộ t < 3000C phản ứng xảy ra rất

Í-

tăng rất nhanh. TD phản ứng :

-L

chậm có thể coi như không xảy ra. Ở nhiệt ñộ 7000C phản ứng xảy ra tức khắc dưới dạng nổ.

ÁN

Dựa vào kết quả của nhiều thí nghiệm, nhà khoa học người Hà Lan là Van’t Hoff nêu ra quy tắc

TO

kinh nghiệm : “ Cứ tăng nhiệt ñộ lên 100C thì tốc ñộ phản ứng hóa học trung bình tăng từ 2 ñến 4 lần”.

G

Với mỗi phản ứng số lần tăng của tốc ñộ phản ứng khi tăng nhiệt ñộ thêm 100C ñược gọi là hệ số nhiệt ñộ

ID Ư

Ỡ N

của tốc ñộ phản ứng (kí hiệu là γ ). Giả sử ở t10C phản ứng có vận tốc V1. Ở nhiệt ñộ t20C phản ứng có

BỒ

vận tốc V2. Theo Van’t Hoff ta có công thức :

V2 =γ V1

( t 2 − t1 ) 10

Qui tắc Van’t Hoff là qui tắc

gần ñúng. Năm 1889 nhà khoa học người Thụy ðiển là Arrhenius dựa vào các ñịnh luật nhiệt ñộng lực học

ñề xuất biểu thức cho thấy sự phụ thuộc hằng số tốc ñộ phản ứng vào nhiệt ñộ tuyệt ñối T như sau :

d ln k E a = (*) trong ñó: dt RT 2

k : là hằng số tốc ñộ phản ứng Trang 6







Ea : năng lượng hoạt hóa của phản ứng R : hằng số khí lý tưởng T : nhiệt ñộ tuyệt ñối (K) Lấy tích phân bất ñịnh (*) ta có : lnk = −

Ea + ln A RT

(lnA là hằng số tích phân)

N

− Ea

Từ ñó ta có :

H Ơ

k = A.e RT

N

Biều thức này còn gọi là phương trình Arrhenius. Hệ số A ñược gọi là thừa số trước số mũ hay thừa số

U

dt

∫T

⇒

2

T1

TP .Q

kT1

T2

Nếu chuyển thành logarit thập phân ta có :

lg

kT2 kT1

=

Ea 1 1 ( − ) 2,303R T1 T2

G

Đ

Ea 1 1 ( − ) R T1 T2

Ư N

kT1

=

∫

E d ln k = a R

ðây là dạng khác của pt

H

kT2

kT 2

ẠO

d ln k E a = Lấy tích phân xác ñịnh từ T1 ñến T2 ta có : dt RT 2

Từ

ln

Y

tần số. Giá trị của A không phụ thuộc vào nhiệt ñộ.

TR ẦN

Arrhenius

* Hằng số khí R :

PV nT

10

00

B

Theo phương trình trạng thái khí : PV = nRT ⇒ R =

2+

1(atm) × 22,4(lít ) 22,4  atm.lit  = ≈ 0,082   1(mol ) × 273( K ) 273  mol.K 

ẤP

⇒ R=

3

Khi P = 1 atm ; V = 22,4 lít ; T = 273 K ; n = 1 mol

C

Khi P = 760 mmHg ; V = 22400 ml ; T = 273 K ; n = 1 mol

Ó

A

760(mmHg ) × 22400(ml )  mmHg.ml  = 62358,97436   1(mol ) × 273( K )  mol.K 

H

⇒ R=

1 atm = 1,01325.105 Pa

-L

Í-

Trong hệ SI áp suất ñơn vị của áp suất là Pascal (Pa):

ÁN

Khi P = 101,325 kPa ; V = 22,4 lít ; T = 273 K ; n = 1 mol 101,325(kPa ) × 22,4(lít )  J  = 8,3138   1(mol ) × 273( K )  mol.K 

TO

⇒ R=

ID Ư

Ỡ N

G

 cal  Ta có : 1 cal = 4,1868 J ⇒ R = 1,9857    mol.K 

BỒ

* Ap suất P :

Khi tải trọng ñược phân bố ñều thì áp suất ñược xác ñịnh bằng lực ñặc lên một ñơn vị bề mặt : P=

F ðơn vị áp suất ñược lấy bằng áp suất phân bố ñều trong ñó 1 ñơn vị bề mặt chịu một ñơn vị lực. S

ðơn vị áp suất trong hệ SI là Pascal (Pa) 1 Pa = 1 N/m2 = 1 Kg/m.s2 = 10 ñyn/cm2. 1 bar = 105 Pa = 106 ñyn. 1 atm = 1,01325.105 Pa.

ðơn vị áp suất trong hệ CGS là ñyn/cm2 : 1 ñyn/cm2= 1 g/cm.s2 Trang 7







Atmotphe vật lý (tiêu chuẩn) ký hiệu : atm ñược ñịnh nghĩa là áp suất của không khí làm cân bằng một cột thủy ngân có ñộ cao 76 cm, khi khối lượng riêng của thủy ngân là 13,595 g/cm3 và giá trị tiêu chuẩn của sự rơi tự do là 980,665 cm/s2.

TD : ðối với phản ứng: C2H5I

OH-

+

C2H5OH

+

I-

Có các hằng số tốc ñộ như sau : k1 = 5,03.10-2 (l.mol-1.s-1) ở 289K và k2 = 6,71 (l.mol-1.s-1) ở 333K

H Ơ

N

a/ Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng. b/ Tính hằng số tốc ñộ phản ứng tại nhiệt ñộ 305K

Y U

289 × 333 6,71 ln = 89,0 KJ.mol-1 −2 (333 − 289) 5,03 × 10

ẠO

Ea = 8,31

kT1

kT Ea 1 1 TT ( − ) ⇒ Ea = R 1 2 ln 2 R T1 T2 (T2 − T1 ) kT1

=

Đ

⇒

kT2

TP .Q

ln

Ta có :

N

Giải : a/ Năng lượng hoạt hóa của phản ứng:

G

b/ Hằng số tốc ñộ phản ứng ở 305K:

Ư N

k 305 E a 1 k 1 89000 1 1 = ( − ) ⇒ ln 305 = ( − ) ⇒ k305 = 0,35 (l.mol-1.s-1) k 333 R 333 305 6,71 8,31 333 305

H

Ta có ln

TR ẦN

Bài tập

Bài 1: Khi tăng nhiệt ñộ của phản ứng từ 140oC lên 180oC thì tốc ñộ phản ứng tăng bao nhiêu lần? cho

00

B

biết hệ số nhiệt phản ứng trong khoảng nhiệt ñộ trên bằng 2.

10

Bài 2: Tốc ñộ phản ứng: H2 + Cl2 → 2HCl sẽ tăng lên bao nhiêu lần nếu tăng nhiệt ñộ từ 20oC lên 70oC.

3

Biết rằng khi tăng nhiệt ñộ thêm 20oC thì tốc ñộ phản ứng tăng 9 lần?

ẤP

là 2.10-2 s-1 ở 288 K và 0,38 s-1 ở 325 K.

2+

Bài 3: Hằng số tốc ñộ của một phản ứng bậc nhất: A B + C

A

C

a/ Tính năng lượng hoạt ñộng hóa của phản ứng.

ðS : a. Ea = 14,803 kcal.mol-1

b. 0,01 s ; 9,63 s ; 19,25 s

Í-

H

Ó

b/ Tính thời gian cần thiết ñể phản ứng hoàn thành ñược 0,1% ; 50% ; 75% ở 303 K

-L

Bài 4: Xét phản ứng ở T (K) :

ÁN

2N2O5(k)

4NO2 (k) + O2 (k)

BỒ

ID Ư

Ỡ N

G

TO

các kết quả thực nghiệm sau ñây ñược ghi nhận : [N2O5] (mol/l)

Tốc ñộ phân hủy (mol.l-1.s-1)

0,170

1,39.10-3

0,340

2,78.10-3

0,680

5,56.10-3

a/ Viết biểu thức tốc ñộ phản ứng. b/ Tính hằng số tốc ñộ ở nhiệt ñộ T( K) c/ Năng lượng hoạt hóa của phản ứng là : 24,74 kcal.mol-1, hằng số tốc ñộ của phản ứng ở 298K bằng 2,03.10-3 s-1. Tính nhiệt ñộ T ở ñó thí nghiệm ñã tiến hành.

ðS : a. v = k[N2O5] b. k = 8,17.10-3 s_1

c. 308,25 K Trang 8






3

Bài 5: Xét phản ứng:


-

0

+

IO + 5I + 6H  → 3I 2 + 3H 2 O . Vận tốc của phản ứng ño ở 25 C có giá trị theo

bảng sau: [I-] (M)

Thí nghiệm

[IO3− ] (M)

Vận tốc

[H + ] (M)

0,6

2

0,04

0,1

0,01

2,4

3

0,01

0,3

0,01

5,4

4

0,01

0,1

0,02

2,4

H Ơ

0,01

N

0,1

Y

0,01

U

1

N

(mol.l-1.s-1)

TP .Q

a. Lập biểu thức tính vận tốc của phản ứng. b. Tính hằng số vận tốc của phản ứng và xác ñịnh ñơn vị của hằng số tốc ñộ ñó.

Ư N

Bài 6: Tính hệ số nhiệt của tốc ñộ phản ứng trong những trường hợp sau:

G

năng lượng hoạt hoá giảm ñi 10kJ/mol.

Đ

ẠO

c. Năng lượng hoạt hoá của phản ứng E = 84kJ/mol ở 250C. Vận tốc phản ứng thay ñổi như thế nào nếu

a. ở 393K phản ứng kết thúc sau 18 phút, ở 453K phản ứng kết thúc sau 1,5s. ðS: γ = 2,99

H

b. Khi hạ nhiệt ñộ xuống 450C phản ứng chậm ñi 25 lần.

TR ẦN

ðS: γ = 2,045

c. ở 288K, hằng số tốc ñộ bằng 2.10-2s-1 còn ở 325K bằng 0,38s-1.

ðS: γ = 2,216

B

Bài 7: Người ta tiến hành xác ñịnh tốc ñộ ở T0K theo thực nghiệm của phản ứng:

00

2NO + 2H2 -> N2 + 2H2O. Và ñược các số liệu cho bảng sau:

Nồng ñộ ñầu (mol/l)

Tốc ñộ phản ứng

10

Thí nghiệm

Mol/l.s

1

0,05

1

1

0,2

1

2

?

1,25

?

0,125

2+

0,5

ẤP

1

3

H2

NO

C

2

Ó

A

3

H

4

-L

Í-

a. Xác ñịnh hằng số tốc ñộ (l2/mol2.s) và viết biểu thức tốc ñộ phản ứng trên theo thực nghiệm ở T0K.

ÁN

b. Xác ñịnh các chỉ số còn bỏ trống trong bảng trên.

TO

Bài 8: 14,224 gam iot và 0,112 gan hidro ñược chức trong bình kín thể tích 11,2 lít ở nhiệt ñộ 4000C. Tốc

G

ñộ ban ñầu của phản ứng là V0= 9.10-5mol/lit.phut, sau một thời gian (ở thời ñiểm t) nồng ñộ của HI là

Ỡ N

 → 2HI ñạt cân bằng thì [HI] = 0,06 mol/l. 0,04 mol/l và khi phản ứng: H2 + I2 ← 

ID Ư

a. Tính hằng số tốc ñộ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch.

BỒ

b. Tốc ñộ tạo thành HI tai thời ñiểm t là bao nhiêu? c. Viết ñơn vị của các ñại lượng ñã tính ñược.

Bài 9: Tại 250C, ∆G 0 tạo thành các chất như sau: (theo kJ/mol) H2O(k)

CO2(k)

CO(k)

H2O(l)

-228,374

-394,007

-13,133

-236,964

a. Tính Kp của phản ứng CO(k) + H2O(l) -> H2(k) + CO2(k) tại 250C. b. Tính P hơi nước ở 250C. Trang 9







4. ảnh hưởng của chất xúc tác ñến tốc ñộ phản ứng : * Các khái niệm chung : - Chất xút tác chỉ có tác dụng ñối với những phản ứng tự diển biến ( ∆ G < 0), còn không có tác dụng ñối với những phản ứng không tự xảy ra ( ∆ G > 0).

H Ơ

N

- Xúc tác ñồng thể : Trong phản ứng, chất xút tác và chất tham gia phản ứng tạo thành hệ ñồng thể. - Xúc tác dị thể : chất xúc tác và chất phản ứng tạo thành hệ dị thể.

Y

N

- Phản ứng tự xúc tác : sản phẩm của phản ứng có tác dụng xúc tác trở lại cho phản ứng.

TP .Q

U

- Xúc tác men : phản ứng diễn ra có tác dụng xúc tác của men. * Cơ chế tác dụng của xúc tác :

ẠO

- Trong phản ứng xúc tác ñồng thể, chất xúc tác tạo với chất phản ứng những hợp chất trung gian kém

Đ

bền dễ dàng tiếp tục phản ứng ñể tạo ra sản phẩm cuối cùng và hoàn trả lại chất xúc tác. Các giai ñoạn tạo

G

hợp chất trung gian ñều có năng lượng hoạt hóa Eh nhỏ hơn năng lượng hoạt hóa của phản ứng khi không

Ư N

có xúc tác. Vì vậy chất xúc tác (dương) có tác dụng làm tăng tốc ñộ phản ứng.

H

- Trong phản ứng xúc tác dị thể, chất xúc tác (rắn) hấp thụ chất phản ứng (lỏng hay khí) lên bề

TR ẦN

mặt của nó khiến nồng ñộ các chất phản ứng ở vùng bề mặt chất xúc tác tăng lên, khiến tốc ñộ phản ứng tăng. Ngoài ra, chất xúc tác có thể tạo với chất phản ứng những hợp chất bề mặt trung gian bền dễ chuyển

00

B

thành sản phẩm phản ứng và hoàn lại chất xúc tác.

10

Bản chất tác dụng của mọi xúc tác là : các quá trình có sự tham gia của chất xúc tác ñều ñòi hỏi

3

năng lượng hoạt ñộng hóa thấp hơn phản ứng không có chất xúc tác.

2+

II/ CÂN BẰNG HÓA HỌC :

ẤP

1/ Phản ứng thuận nghịch :

C

Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo 2 chiều ngược nhau ở cùng một ñiều kiện. ðặc ñiểm của

Ó

A

phản ứng thuận nghịch là không hoàn toàn. Một phản ứng thuận nghịch trước sau gì cũng ñạt ñến trạng

Í-

H

thái cân bằng.

-L

TD : Có phản ứng thuận nghịch ñồng thể : +

bB(k)

dD(k)

Chiều nghịch

TO

ÁN

aA(k)

Chiều thuận

ðối với phản ứng thuận ta có : Vt = kt[A]a[B]b;

+

eE(k)

(1)

ðối với phản ứng nghịch ta có : Vn = kn[D]d[E]e

Ỡ N

G

Theo thời gian phản ứng thì [A], [B] giảm ⇒ Vt giảm và [D], [E] tăng ⇒ Vn tăng. ðến thời ñiểm t nào

ID Ư

ñó thì: Vt = Vn lúc ñó ta nói hệ phản ứng thuận nghịch ñã

BỒ

ñạt ñến trạng thái cân bằng hóa học.

2/ Hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch :

Vt

Ta xét phản ứng ñồng thể : Chiều thuận

aA(k)

+

bB(k)

Chiều nghịch

dD(k)

+

eE(k) Vn

Theo phản ứng trên ta có :


Trang 10 Thời gian phản ứng t t cb WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM





Năng lượng tự do của a mol chất A : aGA0 + RTlnPAa Năng lượng tự do của a mol chất B : bGB0 + RTlnPBb Năng lượng tự do của a mol chất D : dGD0 + RTlnPDd Năng lượng tự do của a mol chất E : eGE0 + RTlnPEe GA0, GB0, GD0, GE0 là năng lượng tự do tiêu chuẩn của A, B, D, E.

H Ơ

∑ G (sản phẩm) - ∑ G (tác chất)

U

Y

N

∆G(pư) =

N

Biến thiên năng lượng tự do ∆G của phản ứng ñược tính :

ẠO G

Khi phản ứng ñạt tới trạng thái cân bằng ta có : ∆G = 0

KP là là hằng số cân bằng áp

H

PDd PEe PDd PEe ∆G 0 N ế u ñặ t K = ta có : − = ln K P P RT PAa PBb PAa PBb

TR ẦN

⇒ ∆G0 = - RT ln

PDd PEe PAa PBb

Ư N

⇒ ∆G(pư) = ∆G0 + RT ln

PDd PEe PAa PBb

Đ

⇒ ∆G(pư) = (dGD0 + eGEe) – (aGA0 + bGBb) + RT ln

TP .Q

⇒ ∆G(pư) = ( dG D0 + RTlnPd ) + (eGEe + RTlnPe ) - (aGA0 + RTlnPa) - (bGB0 + RTlnPb)

suất riêng của phản ứng thuận nghịch.

00

B

[ D]d [ E ]e [ A] a [ B ]b

3

10

ðối với phản ứng (1) ta có : KC =

2+

Vì PV = nRT ⇒ P = CRT nên ta có : KP = KCRT∆n

ẤP

mol khí.)

(với ∆n = (d + e) – (a + b) là ñộ biến thiên số

A

C

Cân bằng trong hệ dị thể:

H

Ó

Một phản ứng thuận nghịch bao gồm các tác chất và sản phẩm không cùng một pha sẽ dẫn ñến một cân

Í-

bằng dị thể.

-L

TD : CaCO3 (r)

CaO(r) + CO2 (k) ;

Ag2CrO4 (r) 2Ag+ (aq) + CrO42- (aq)

ÁN

Do chất rắn có nồng ñộ coi như không ñổi và không ảnh hưởng ñến áp suất của hệ nên nó không có trong

TO

biểu thức tính hằng số cân bằng. CaO(r) + CO2 (k) có KP = PCO2 hoặc KC = [CO2]

G

TD : ðối với phản ứng : CaCO3 (r)

Ỡ N

ðối với phản ứng : Ag2CrO4 (r) 2Ag+ (aq) + CrO42- (aq) có KC = [Ag+]2[CrO42-]

ID Ư

3/ Ảnh hưởng của nhiệt ñộ, áp suất ñến cân bằng hóa học. Nguyên lý chuyển dời cân bằng:

BỒ

a/ Ảnh hưởng của nhiệt ñộ:

∆G 0 Hằng số cân bằng KP là một hàm của nhiệt ñộ vì ta có : lnKP = − RT

ðể mô tả sự phụ thuộc này ta có phương trình Van’t Hoff :

d ln K P ∆H 0 = dt RT 2 Trang 11







Lấy tích phân xác ñịnh từ T1 ñến T2 ta có :

⇒

ln

K P (T2 ) K P (T1 )

KP ( 2)

R ∆H 0

∫

T2

dT T2 T1

d ln K P = ∫

K P (1)

∆H 0 1 1 ( − ) = R T1 T2

N

KP(T2) là hằng số cân bằng ở nhiệt ñộ T2, KP(T1) là hằng số cân bằng ở nhiệt ñộ T1

H Ơ

b/ Ảnh hưởng của áp suất:

N

Khi tăng áp suất của hệ cân bằng thuận nghịch thì mức cân bằng dịch chuyển theo chiều làm giảm số

U

Y

mol khí.

TP .Q

Thực chất sự tăng áp suất là sự tăng nồng ñộ các chất khí có trong hệ và ngược lại. Khi tăng hoặc giảm áp suất của hệ thì nồng ñộ các khí tham gia và tạo thành tăng hoặc giảm theo số lần bằng nhau.

ẠO

Nhưng phản ứng có bậc lớn hơn sẽ tăng hoặc giảm nhanh hơn. Kết quả là tốc ñộ phản ứng thuận và phản

+

O2 (k)

(không màu)

2NO2 (k)

G

2NO (k)

Ư N

TD : xét phản ứng :

Đ

ứng nghịch sẽ thay ñổi.

(nâu)

TR ẦN

H

Nếu tăng áp suất của hệ lên 2 lần thì nồng ñộ các khí ñều tăng 2 lần. Giả sử ban ñầu hệ ñang ở trạng thái cân bằng ứng với nồng ñộ các chất [NO] = a ; [O2] = b ; [NO2] = c (mol/l) thì ta có : ⇒ kta2b = knc2

B

Vt = kt[NO]2[O2] = Vn = kn[NO2]2

00

Khi tăng áp suất của hệ lên 2 lần thì nồng ñộ các chất trong hệ tăng 2 lần, nghĩa là nồng ñộ NO = 2a, của

10

O2 = 2b và của NO2 = 2c. Do ñó ta có: Vt’ = kt(2a)2(2b) = 8kta2b = 8Vt

và Vn’ = kn(2c)2 = 4knc2 = 4Vn

2+

3

Kết quả tốc ñộ phản ứng thuận tăng nhanh hơn tốc ñộ phản ứng nghịch, nên cân bằng chuyển dịch theo

ẤP

chiều thuận. Ngược lại nếu giảm áp suất của hệ 2 lần thì nồng ñộ các chất giảm 2 lần và tính toán tương

C

tự ta thấy tốc ñộ phản ứng nghịch tăng nhanh hơn tốc ñộ phản ứng thuận nên cân bằng chuyển dịch theo

A

chiều nghịch.

H

Ó

Vậy một hệ phản ứng các chất khí ñang ở trạng thái cân bằng nếu :

Í-

- Tăng áp suất của hệ thì mức cân bằng dịch chuyển theo chiều giảm số mol khí.

-L

- Giảm áp suất của hệ thì mức cân bằng dịch chuyển theo chiều làm tăng số mol khí.

ÁN

Trong các phản ứng mà tổng số mol khí 2 vế phương trình bằng nhau thì thì việc thay ñổi áp suất

TO

không làm chuyển dịch cân bằng.

G

TD : các phản ứng :

H2 (k)

+

I2 (k)

2HI(k)

Ỡ N

CO (k) + H2O (k)

CO2 (k) + H2 (k)

ID Ư

- Chất xúc tác không gây ra sự chuyển dịch cân bằng trong phản ứng thuận nghịch, mà chỉ làm cho phản

BỒ

ứng nhanh ñạt ñến trạng thái cân bằng.

Bài tập Bài 1: Một bình phản ứng có dung tích 10 lít chứa 0,1 mol H2 và 0,1 mol I2 ở 698 K, biết hằng số cân bằng KC = 54,4. Tính nồng ñộ cân bằng của H2, I2 và HI ðS : [H2] = [I2] = 0,00213 mol/l [HI] = 0,0157 mol/l

Bài 2: Cân bằng của phản ứng khử CO2 bằng C: C (r)

+ CO2 (k)

2CO (k)

xảy ra ở 1090 K với hằng số cân bằng KP = 10 Trang 12







a/ Tìm hàm lượng khí CO trong hỗn hợp khí cân bằng, biết áp suất chung của hệ là 1,5 atm b/ ðể có hàm lượng CO bằng 50% về thể tích thì áp suất chung là bao nhiêu ? ðS : a. 88%

b. 20 atm

Bài 3: Ở 500C và dưới áp suất 0,344 atm, ñộ phân ly α của N2O4 (k) thành NO2 (k) bằng 63%. Xác ñịnh ðS : KP = 0,867 atm ; KC = 0,034

KP, KC.

H Ơ

N

Bài 4: Ở 00C và dưới áp suất 1 atm, ñộ phân ly α của N2O4 (k) thành NO2 (k) bằng 11%. a/ Xác ñịnh KP.

Y

N

b/ Cũng tại 00C khi áp suất giảm từ 1 atm xuống 0,8 atm thì ñộ phân ly α thay ñổi như thế nào ?

TP .Q

U

c/ Cần phải nén ñẳng nhiệt hỗn hợp khí tới áp suất nào ñể ñộ phân ly α bằng 8% ?

ðS : a. 0,049 atm b. α = 12,3% (tăng) c. P = 1,9 atm.

+

CH3CHOHCH3

CH3COOCH(CH3)2

+

H2O

Đ

CH3COOH

ẠO

Bài 4: Người ta cho 1 mol axit axetic tác dụng với 1 mol rượu izopropylic. Ở nhiệt ñộ t, cân bằng :

G

sẽ ñạt ñược khi 0,6 mol este ñược tạo ra.

Ư N

a/ Tính thành phần của hỗn hợp cân bằng.

H

b/ Nếu thêm vào hỗn hợp cân bằng này 1 mol CH3COOH hoặc 1 mol CH3CHOHCH3 hoặc 1 mol este thì

TR ẦN

thành phần của hỗn hợp cân bằng mới sẽ là bao nhiêu ?

ðS : a. axit : 0,4 mol ; rượu : 0,4 mol ; este : 0,6 mol ; nước : 0,6 mol b. Thêm 1 mol axit : 1,22 mol axit

00

B

; 0,22 mol rượu ; 0,78 mol este ; 0,78 mol nước

0

2NO2 (k)

3

N2O4 (k)

10

Bài 5: Ở 27 C và dưới áp suất 1 atm ñộ phân ly của N2O4 là 20%. Theo phản ứng :

2+

a/ Tính:- KP và cho biết phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt, biết ở 630C phản ứng có KP = 1,27 ?

ẤP

- ðộ phân ly ở áp suất 0,05 atm.

C

b/ Người ta cho 46 gam N2O4 vào bình kín có dung tích 20 lít ở 270C. Tính thành phần của hỗn hợp khí ðS : a. KP = 0,167 phản ứng thuận thu nhiệt b. 0,385 mol N2O4 ; 0,230 mol NO2

Ó

A

lúc cân bằng. 0

2NO2 (k)

Kp = 1,27

Í-

H

Bài 6: Ở 63 C hằng số cân bằng Kp của phản ứng: N2O4 (k)

-L

Tính thành phần của hỗn hợp theo số mol khi áp suất của hệ lần lượt bằng : 1 atm; 10 atm. Từ ñó rút ra

ÁN

kết luận gì về ảnh hưởng của áp suất ñến sự chuyển dịch cân bằng ? P = 10 atm : NO2 = 29,8% N2O4 = 70,2%

TO

ðS : P = 1 atm : NO2 = 66% N2O4 = 34%

Ỡ N

G

Bài 7: Phản ứng dưới ñây sẽ diển ra theo chiều nào khi ở 00C và ở 1000C ?

BỒ

ID Ư

Biết ∆Η 0298 (kcal/mol) 0 ∆S 298 (cal/K.mol)

N2O4 (k)

2NO2 (k)

2,31

8,09

72,73

57,46

Bài 8: Ở 8500C phản ứng: CO(k) +

H2O(k)

CO2 (k) + H2 (k) tại trạng thái cân bằng có hằng

số cân bằng KC = 1. Cho biết nồng ñộ các chất ở thời ñiểm ñầu : CCO = 2 mol/l ; CH2O = 0,1 mol/l và CCO2 = 0, CH2 = 0. Tính nồng ñộ các chất ở trạng thái cân bằng. ðS : [CO] = 1,133M ; [H2O] = 0,033M ; [CO2] = [H2] = 0,067M

Trang 13






Bài 9: Cho phản ứng : N2


+

3H2

2NH3 tiến hành ở nhiệt ñộ và thể tích không ñổi. Biết rằng

tại trạng thái cân bằng các chất có nồng ñộ như sau: [N2] = 0,3M ; [H2] = 0,9M ; [NH3] = 0,4M a/ Tính hằng số cân bằng của phản ứng

b/ Tính nồng ñộ ban ñầu của N2 và H2 ðS : a. KC = 0,73 b. N2 = 0,5M ; H2 = 1,5M

Bài 10: Tiến hành phản ứng thuận nghịch trong bình kín có dung tích 1 lít.

H Ơ

N

Cl2 (k) COCl2 (k)

CO(k) +

Ở nhiệt ñộ không ñổi nồng ñộ cân bằng của các chất là : [CO] = 0,02M ; [Cl2] = 0,01M ; [COCl2] =

Y

N

0,02M. Bơm thêm vào bình 0,03 mol Cl2. Tính nồng ñộ các chất ở trạng thái cân bằng mới.

N2 + 3H2

2NH3

với ∆Η = - 92 KJ.mol-1

TP .Q

Bài 11: Cho cân bằng hóa học :

U

ðS : [CO] = 0,01M ; [Cl2] = 0,03M ; [COCl2] = 0,03M

ẠO

Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 và H2 theo tỉ lệ số mol ñúng bằng hệ số tỉ lượng, tức tỉ lệ 1:3 thì khi ñạt

Đ

tới trạng thái cân bằng (ở 4500C và 300 atm) NH3 chiếm 36% về thể tích.

G

a. Tính hằng số cân bằng Kp

Ư N

b. Giữ nhiệt ñộ không ñổi (4500C) cần tiến hành dưới áp suất bao nhiêu ñể khi ñạt tới trạng thái cân bằng

H

NH3 chiếm 50% về thể tích ?

ðS : a. Kp = 8,14.10-5 b. P = 680 atm c. 653K

H2 (k)

CO (k) +

H2O (k) (1)

00

CO2 (k) +

B

bằng NH3 chiếm 50% về thể tích ?

Bài 12: Cho phản ứng :

TR ẦN

c. Giữ áp suất không ñổi (300 atm) cân bằng cần tiến hành ở nhiệt ñộ nào ñể khi ñạt tới trạng thái cân

10

-1 -1 -1 0 0 a. Tính ∆ G0 của phản ứng (1) ở 1000K, biết ∆Η 1000 K = 35040 J.mol . ∆S 1000 K = 32,11 J.mol .K

3

b. Tính hằng số cân bằng KC, KP của phản ứng (1) ở 1000K.

2+

c. Một hỗn hợp khí chứa 35% thể tích H2, 45% thể tích CO và 20% thể tích hơi nước ñược nung nóng tới

ẤP

1000K. Tính thành phần hỗn hợp ở trạng thái cân bằng.

A

C

ðS : a. 2930 J b. KC = KP = 0,703 c. CO = 34,6% ; CO2 = 10,4% ; H2O = 9,6% ; H2 = 45,4%

H

Ó

Bài 13:. Xét quá trình cân bằng sau tại 686oC : CO2 (k) + H2 (k) ⇄ CO (k) + H2O (k)

Í-

Nồng ñộ các chất tại cân bằng lần lượt bằng [CO] = 0,050 M, [H2] = 0,045 M, [CO2] = 0,086 M và [H2O]

-L

= 0,040 M. Nếu tăng nồng ñộ CO2 lên ñến giá trị 0,500 M (nhiệt ñộ không ñổi) thì nồng ñộ mỗi chất ở

TO

ÁN

cân bằng mới ñược thiết lập lại bằng bao nhiêu ?

Bài 14:. Cho phản ứng:

CO2

+

 → CO H2 ← 

+

H2O

Ỡ N

G

a. Hằng số cân bằng của phản ứng ở 8500C bằng 1. Nồng ñộ ban ñầu của CO2 và H2 là 0,2M và 0,8M.

ID Ư

Tìm nồng ñộ bốn chất ở thời ñiểm cân bằng.

BỒ

b. Tính hằng số cân bằng của phản ứng (Kp) ở 250C. Cho biết Chất

CO2(k)

H2(k)

CO(k)

H2O(k)

∆H 0298 (kJ/mol)

- 393,509

0

- 110,525

- 241,818

∆S0298 (J/mol.K)

213,63

130,575

197,565

188,716

Bài 15.

137

Cs là nguyên tố phóng xạ dùng trong lò phản ứng hạt nhân, có chu kì bán hủy là 30,2 năm.

Sau bao lâu lượng chất này còn lại 2% ? Trang 14







 → 2HI (k) Bài 16: Cho biết phản ứng sau: H2 (k) + I2 (k) ←  Nồng ñộ các chất lúc cân bằng ở nhiệt ñộ 430oC là: [H2]=[I2]=0,107 M; [HI]=0,786 M. Tính hằng số cân bằng KC tại 430oC?

 → CO2 (k) + H2 (k) Bài 17: Cho biết phản ứng sau: CO (k) + H2O (k) ← 

N

Ở 700oC hằng số cân bằng KC của phản ứng là 1,873. Tính nồng ñộ H2O và CO ở trạng thái cân bằng,

N

 → 2I (k) Bài 18: Iot bị phân hủy bởi nhiệt theo phản ứng sau: I2 (k) ← 

H Ơ

biết rằng hỗn hợp ban ñầu có 0,300 mol H2O và 0,300 CO trong bình kín dung tích 10 lít ở 700oC.

U

Y

Ở 727oC hằng số cân bằng của phản ứng KC = 3,80.10-5. Cho 0,0456 mol I2 vào một bình kín dung dích

TP .Q

2,30 lít ở 727oC. Tính nồng ñộ của I2 và I ở trạng thái cân bằng?

Đ

1 . Hãy tính % lượng HI phân hủy ở nhiệt ñộ T? 64

Ư N

 → 1 H2 (k) + 1 I2 (k); b. Tính KC của các phản ứng sau: 1/ HI (k) ←  2 2

G

a. Ở một nhiệt ñộ T, hằng số KC của phản ứng trên là

ẠO

 → H2 (k) + I2 (k) Bài 19: Khi ñung nóng HI trong một bình kín, xảy ra phản ứng sau: 2HI (k) ← 

H

 → 2HI 2/ H2 (k) + I2 (k) ← 

TR ẦN

(k)

Bài 20: ðun nóng một lượng HI trong bình kín dung tích 1 lít ở 500oC ñến khi ñạt trạng thái cân bằng.

00

B

 → H2 (k) + I2 (k) 2HI (k) ← 

10

a. Nồng ñộ HI, H2, I2 ở trạng thái cân bằng lần lượt là 3,52 mol/l; 0,42 mol/l; 0,42 mol/l. Tính KC

3

b. Thêm vào hệ cân bằng trên 1 mol HI thì cân bằng chuyển dịch như thế nào? Tính nồng ñộ HI, H2, I2 ở

2+

trạng thái cân bằng mới? biết nhiệt ñộ không thay ñổi.

ẤP

Bài 21: Một bình kín dung tích 0,5 lít có chứa 0,5 mol N2 và 0,5 mol H2 ở nhiệt ñộ toC. Khi ñạt ñến trạng

Ó

a. Tính KC của phản ứng ở toC?

A

C

thái cân bằng có 0,2 mol NH3 tạo thành.

b. Tính hiệu suất phản ứng tạo thành NH3?

Í-

H

c. Khi thêm vào cân bằng 1 mol H2 và 2 mol NH3 thì cân bằng chuyển dịch về phía nào? Tại sao?

-L

d. Nếu thêm vào cân bằng 1 mol khí He thì cân bằng chuyển dịch như thế nào? Tại sao?

ÁN

 → 2NO(k) + Cl2(k). ở 5000C biến thiên năng lượng Bài 22: NOCl bị phân huỷ theo phản ứng: 2NOCl(k) ← 

TO

tự do Gip của phản ứng bằng 17,11kJ.

G

a. Tính hằng số Kp của phản ứng.

Ỡ N

b. Lập biểu thức tính ñộ phân ly α của NOCl(k) theo Kp và P tại 5000C và P(atm).

BỒ

ID Ư

 → AB(k) Bài 23: Cho phản ứng: A(k) + B(k) ←  - ở 250C hằng số cân bằng của phản ứng K1 = 1,8.103.

- ở 400C hằng số cân bằng của phản ứng K1 = 3,45.103. Biết ∆H 0 và ∆S0 thay ñổi không ñáng kể trong khoảng nhiệt trên. a. Hãy tính ∆H 0 và ∆S0 trong khoảng nhiệt trên. b. Tính hằng số cân bằng Kp và Kx của cân bằng trên ở 250C và áp suất toàn phần của hệ 1,2atm, biết hằng số khí 8,314kJ/mol.K và ñộ ñông ñặc nước 273,15K. Trang 15







 → 2NO2(k) (1) Bài 24: Cho hỗn hợp cân bằng trong bình kín: N2O4(k) ←  Thực nghiệm cho biết: ở 350C có M hh =72,45 g/mol; ở 450C có M hh =66,8 g/mol. a. Hãy xác ñịnh ñộ phân ly α của N2O4 ở các nhiệt ñộ trên. b. Tính hằng số cân bằng Kp của (1) ở các nhiệt ñộ trên.

H Ơ

Bài 25: Một ống thuỷ tinh hàn kín, có gắn 2 sợi vonfram cách nhau 5mm chứa ñầy không khí sạch và khô

N

c. Cho biết phản ứng theo chiều nghịch của (1) là thu hay toả nhiệt? Giải thích.

N

tại nhiệt ñộ và áp suất tiêu chuẩn. Phóng ñiện giữa hai sợi dây này. Vài phút sau, khí trong ống nghiệm

U

Y

nhuốm màu nâu ñặc trưng.

TP .Q

a. Tiểu phân nào gây nên sự ñổi màu quan sát ñược nêu trên? Ước lượng giới hạn nồng ñộ lớn nhất của nó trong ống thuỷ ttinh.

ẠO

b. màu nâu tương tự cũng xuất hiện khi O2 và NO gặp nhau trong bầu thuỷ tinh chân không. Viết phương

Đ

trình phản ứng xảy ra trong bầu thuỷ tinh.

[O2] mol/l

TR ẦN

H

[NO] mol/l

Ư N

Thí nghiệm

G

c. Từ các thí nghiệm tại 250C có các số ño sau:

Tốc ñộ lúc ñầu Mol/l.s

1,16.10-4

1,21.10-4

1,15.10-8

2

1,15.10-4

2,41.10-4

2,28.10-8

3

1,18.10-4

6,26.10-5

6,24.10-9

4

2,31.10-4

2,42.10-4

9,19.10-8

5

5,75.10-4

2,44.10-4

5,78.10-8

2+

3

10

00

B

1

ẤP

1. Xác ñịnh bậc phản ứng theo O2, NO và bậc phản ứng chung.

C

2. Xác ñịnh hằng số tốc ñộ phản ứng tại 298K.

Ó

A

d. Hai phân tử NO2 có thể kết hợp với nhau ñể tạo thành 1 phân tử N2O4. Tại 298K, biến thiên thế ñẳng

H

áp ∆G 0 của sự tạo thành N2O4(k) và của NO2(k) lần lượt bằng 98,28kJ/mol và 51,84kJ/mol.

-L

Í-

 → 2NO2(k). 1. Tính hằng số cân bằng Kp của phản ứng N2O4(k) ← 

ÁN

2. Bắt ñầu với 1mol N2O4(k) tại 1atm và 298K, hãy tính tỉ lệ phân li của N2O4 nếu áp suất toàn phần ñược

BỒ

ID Ư

Ỡ N

G

TO

giữ không ñổi là 1atm và nhiệt ñộ giữ nguyên tại 298K.

Trang 16



Tốc độ phản ứng - cân bằng hóa học (Chuyên đề bồi dưỡng HSG) - Gv. Nguyễn Thị Hương

Recommend Documents