Chương 1 (tiếp) Chiều phản ứng

1

CHƯƠNG IMỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ PHẢN ỨNG HÓA HỌC

CHIỀU PHẢN ỨNG

Department of Inorganic Chemistry - HUTDepartment of Inorganic Chemistry - HUT

1. Khái niệm

Chất điện li mạnh và yếu

Phương trình ion của phản ứng xảy ra trong dung dịch nước

Hóa trị và số oxi hóa của nguyên tố

2. Phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử

3. Chiều và giới hạn phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch nước

4. Giản đồ thế khử và ứng dụng

5. Mối liên hệ giữa thế khử và năng lượng liên kết

6. Chiều phản ứng không đổi số oxi hóa trong dung dịch chất điện ly

CHIỀU PHẢN ỨNG

Oxi hóa khử

Trao đổi ion

2


1. Khái niệm








6. Chiều phản ứng không đổi số oxi hóa trogn dung dịch chất điện ly

6


HCl Cl H

3 3CH COOH CH COO H

tan

1phanly

hoa

n

n

1. Chất điện li

2. Độ điện li α

3. Chất điện li mạnh

4. Chất điện li yếu

5. Quá trình thuận nghịch

6. Quá trình bất thuận nghịch

7. Cân bằng hóa học

8. Độ điện li biểu kiến

7


tan

1phanly

hoa

n

n

Axit mạnhHX (X = Cl, Br, I)OmX(OH)n (m số nguyên tử O liên kết trực tiếp X, m ≥ 2)

Bazơ mạnhXOH (X = kim loại kiềm, Tl)X(OH)2 (X = Ba, Sr, Ca)

Muối trung hòaPhân tử không còn nhóm H axit hoặc nhóm OH bazơ

2 4 4

2 24 4 10

H SO HSO H

HSO SO H K

3 22 4 3 4( ) 2 3Fe SO Fe SO

2

2

( ) ( )

( )

Ba OH Ba OH OH

Ba OH Ba OH

8


tan

1phanly

hoa

n

n

3 3

23 3

NaHCO Na HCO

HCO H CO

3 2 3 2

3 2 3 3 1

3 3 2

[ ( ) ] [ ( ) ]

[ ( ) ] [ ( )]

[ ( )]

Ag NH Cl Ag NH Cl

Ag NH Ag NH NH K

Ag NH Ag NH K

1. Axit yếu

2. Bazơ yếu

3. Muối trung hòa Hg(CN)2, HgCl2

4. Muối của axit và bazơ yếu

5. Phức chất

23

3 2 3 2 1 23 2

[ ][ ][ ( ) ] 2

[ ( ) ]

Ag NHAg NH Ag NH K K

Ag NH

( ) ( )

( )

Ca OH Cl Ca OH Cl

Ca OH Ca OH

9


1. Khái niệm









10


2 24 3 4

2 24 2

2 2 10 5 6 3

2 8 10 2 3

K MnO Na SO H SO

Mn SO Na K H O

24 3

2 24 2

2 5 6

2 5 3

MnO SO H

Mn SO H O

4 2 3 2 4

4 2 4 2 4 2

2 5 3

2 5 3

KMnO Na SO H SO

MnSO Na SO K SO H O

11


3 2 3 2( ) ( ) 2 2Ca HCO Ca OH CaCO H O

2 23 3 22 2 2 2Ca HCO Ca OH CaCO H O

23 3 22 2 2 2 2Ca HCO OH CaCO H O

12


3 3CH COONa HCl CH COOH NaCl

3 3CH COO Na H Cl CH COOH Na Cl

3 3CH COO H CH COOH

13


1. Khái niệm









14


N N |

|

H

H N

H

O

H HHóa trị của nguyên tố:Hóa trị của nguyên tố: số cặp e liên kết của nguyên số cặp e liên kết của nguyên tố đó liên kết trực tiếp với các nguyên tử xung tố đó liên kết trực tiếp với các nguyên tử xung quanh trong phân tửquanh trong phân tử

Số oxi hóa của nguyên tố:Số oxi hóa của nguyên tố: có giá trị đại số khác với có giá trị đại số khác với hóa trịhóa trị

Đối với hợp chất ion: số oxi hóa của nguyên tố bằng điện tích mà một ion của nguyên tố đó mang

15


H O O H

O

H H

Số oxi hóa của nguyên tố: có giá trị đại số khác với hóa trị-Số OXH của nguyên tố trong đơn chất bằng 0-Trong hợp chất, số OXH các nguyên tố sau luôn không đổi:

Kim loại kiềm: số OXH bằng +1Kim loại IIA: số OXH bằng +2Al: số OXH bằng +3F: số OXH bằng -1

-Trong hợp chất có H:Hầu hết: số OXH bằng +1Hidrua kim loại: số OXH bằng -1

-Trong hợp chất có O:Hầu hết: số OXH bằng -2OF2: số OXH bằng +2

H2O2: số OXH bằng -1

- Đảm bảo tính cân bằng điện tích trong phân tử và ion

O

F F

16


7

( 1 2) (2 ) ( 2 8) 0x

x S

H O O O O H

S S

O O O O

H O O O O H

S S

O O O O

6

( 1 2) (2 ) ( 2 6) ( 1 2) 0x

x S

2 2 8H S O

17


2 22 8 2

2 24 4

5 2 8

10 2 16

S O Mn H O

SO MnO H

S7+ số oxi hóa giả

S6+ số oxi hóa thật

7 2 22 8 42 2S O e SO

2 23 3 4( ) 2 2O S O O SO e SO

18


1. Khái niệm









19


2 24 2 3 2 4 4KMnO K SO H SO Mn SO

7 4 2 2 6 24 3 4Mn O S O H Mn S O

24

24

24 2

5

5 8

5 8 4

MnO e Mn

MnO e H Mn

MnO e H Mn H O

2 23 4

2 23 4

2 23 2 4

2

2 2

2 2

SO e SO

SO e SO H

SO e H O SO H

20


4 2 3 2 4

2 24

KMnO K SO H SO

Mn SO

24 3

2 24 2

4 2 3 2 4

4 2 4 2

2 5 6

2 5 3

2 5 3

2 6 3

MnO SO H

Mn SO H O

KMnO K SO H SO

MnSO K SO H O

x 2 x 5

21


Nguyên tắc:Nguyên tắc:

1.Phản ứng trong môi trường axit có thể thêm vế

phải hoặc vế trái H+ để cân bằng điện tích và sản

phẩm không thể có OH-.

2.Phản ứng trong môi trường kiềm thêm OH-.

3.Phản ứng trong môi trường trung tính chỉ thêm

bên vế phải H+ hoặc OH-.

4.Phản ứng không xảy ra sự phân ly các chất thành

ion cân bằng theo sự số e trao đổi giữa chất

OXH và chất KH.

22


1. Khái niệm









23

Mối liên hệ giữa ΔG của phản ứng hóa học với các đại lượng nhiệt động khác

KRTnFEG

ln

bKHneaOXH

Công thức tính ΔG cho phản ứng oxi hóa-khử xảy ra trong dung dịch nước

poo KRTnFEG ln

/ /

[ ]ln[ ]

ao

OXH KH OXH KH b

RT OXH

nF KH

n – số e trao đổi giữa chất OXH và chất KH trong phản ứngF – hằng số Faraday, F ~ 96500 C/mol

E = εOXH – εKH, εOXH thế khử của cặp OXH-KH có dạng OXH tham gia phản ứng

εKH thế khử của cặp OXH-KH có dạng KH tham gia phản ứng

24

Mối liên hệ giữa ΔG của phản ứng hóa học với các đại lượng nhiệt động khác

JGGSTHGtg

stgsp

sspooo oo

,,

nN

n

n

ii

nn

cp PKn

PKRTKK

1

)(

Ở điều kiện chuẩn: P = 1 atm, C = 1M

po KRTG ln

R = 0.082 latm/molK

P – áp suất chung hệ phản ứng khi

cân bằng [atm]

Σni – tổng số mol khí có mặt trong

phản ứng khi cân bằng

Δn – hiệu số mol khí của sản phẩm và

số mol khí của chất tham gia

Kp, Kc – chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ

Phản ứng thuận nghịch

Nncp KKKKn 0

25


3 4

3 3 2 2

2 2H AsO I H

H AsO I H O

3 4

3 3 2 2

2 2H AsO I H

H AsO I H O

Phương pháp ion-electron: Phương pháp ion-electron:

tính thế khử của cặp OXH/KH phụ thuộc môi trườngtính thế khử của cặp OXH/KH phụ thuộc môi trường

26


3 4 3 3 2

0 0/ /

0.56 0.54H AsO H AsO I IV V

3 4 3 3 22 2H AsO e H H AsO H O

Thay đổi pH: [H+] = 10-2 M

3 4 3 3 3 4 3 3

20 3 4

/ /3 3

[ ][ ]0.059lg

2 [ ]H AsO H AsO H AsO H AsO

H AsO H

H AsO

3 4 3 3

3 4 3 3 2

2/

0/ /

0.0590.56 lg10 0.442

2

0.442 0.54

H AsO H AsO

H AsO H AsO I I

V

V V

27


1. Khái niệm









28

Thế khử chuẩn: trong môi trường acid pH = 0

Thế khử chuẩn: trong môi trường bazo pH = 14/ /

[ ]ln[ ]

ao

OXH KH OXH KH b

RT OXH

nF KH

Ý nghĩa của Thế điện cực (thế khử) chuẩn

Thế khử chuẩn càng lớn thì chất oxi hóa sẽ

càng mạnh và chất khử sẽ càng yếu

1. Sức điện động của pin = thế của điện cực dương – thế của điện cực âm.

2. Kim loại có thế điện cực chuẩn < 0 có thể tan trong dung dịch acid loãng giải

phóng hydro.

3. Kim loại có thế điện cực chuẩn bé đẩy được kim loại có thế điện cực chuẩn

lớn hơn ra khỏi dung dịch muối của nó.

29


0.56 2.26 0.95 1.51 1.187 6 2 4 3 24 4 2 ( )

V V V V VMn O Mn O Mn O r Mn Mn Mn

1.Biết được chất không bền trong dung dịch

2.Tính thế khử của cặp OXH/KH chưa biết

3.Dự đoán sản phẩm phản ứng

1.25 0.343 V VTl Tl Tl

0.56 2.267 6 2 44 4 2

0.95 1.51 1.183 2

( )V V

V V V

Mn O Mn O Mn O r

Mn Mn Mn

30


24 2 24

3 22 2

3 4 ( ) 22

2 2 ( ) 4

MnO H MnO r H OMnO

Mn H O MnO r Mn H

0.56 2.2624 4 2 ( )

V VMnO MnO MnO r

(0.56 . 1 + 2.26 . 2)/3 = 1.69 V1.69 V

0.95 1.51 1.183 22 ( )

V V VMnO r Mn Mn Mn

(0.95 . 1 + 1.51 . 1)/2 = 1.23 V1.23 V

31


34 2 22 3 8 ( ) 3 4MnO Tl H MnO r Tl H O

2 34

0 0

/ /1.51 1.25

MnO Mn Tl TlV V

???

3 24 2 2

0 0 0

/ / /1.69 1.25 1.23

MnO MnO Tl Tl MnO MnV V V

34 2 22 3 8 ( ) 3 4MnO Tl H MnO r Tl H O

32


1. Khái niệm









33


0

0

. ( )

( ) ( ) ( )I

Gn

Gn

M aq ne M r aq

M k aq ne k M k aq

0hG 0

aG 0eG

0 0 0 0 0 *0

/( ) nh I a e M M

G G G G G nF

0 0 0 0*0

/nh I a e

M M

G G G G

nF nF

2

0 *0 *0

/ / /n nM M M M H H

0 0 00

/4.44n

h I aM M

G G G

nF

ΔGh0-biến thiên thế đẳng áp chuẩn hidrat hóa ion Mn+

ΔGI0-biến thiên thế đẳng áp chuẩn ion hóa nguyên tử M

ΔGa0-biến thiên thế đẳng áp chuẩn nguyên tử hóa kim loại M

ΔGe0-biến thiên thế đẳng áp chuẩn chuyển ne trong kim loại

rắn thành ne ở thể khí

ε*0-thế khử chuẩn tuyệt đối cặp Mn+.aq/M(r)

34


1. Khái niệm








6. Chiều phản ứng không đổi số oxi hóa trong dung dịch chất điện ly

35


Phản ứng làm Phản ứng làm

giảm nồng độ ion giảm nồng độ ion

trong dung dịchtrong dung dịch

Phản ứng tạo chất kết tủa

Phản ứng tạo chất bay hơi

Phản ứng tạo chất điện li yếu

23 2 2 3 2( ) 2 2 2Pb NO KI PbI KNO Pb I PbI

2

22ln 0 PbIbd bdG RT Pb I T

K

23 2 22CaCO H Ba CO H O

3 3 3 3CH COONa HCl CH COOH NaCl CH COO H CH COOH

ln 0aa a

a

G RT KK

Chương 1 (tiếp) Chiều phản ứng

Documents

Transcript of Chương 1 (tiếp) Chiều phản ứng