Đề cương môn hoá đại cương- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.

TH
CHƯƠNG 4: NHIỆT HÓA HỌC
− Phương trình khí lý tưởng: PV = nRT
P − áp suất khí ∶ Pa, N/m2 hoặc atm
V − thể tích ∶ m3 hoặc lít
T − Nhiệt độ ∶ °K = ℃ + 273
R − hằng số khí lý tưởng ∶ 8,134 J. K−1. mol−1 hoặc 0,082 dm3. atm. K−1. mol−1 − Nhiệt đẳng tích: ∆U = Q v − Nhiệt đẳng áp: ∆H = Qp với H = U + PV
− Mối liên hệ giữa nhiệt đẳng tích và nhiệt đẳng áp:
∆H = ∆U + P∆V = ∆U + ∆nRT
Với ∆n bằng tổng số mol khí ở vế 2 trừ tổng số mol khí ở vế 1 − Hiệu ứng nhiệt
∆H = ∑ ∆Hs(sp) − ∑ ∆Hs(tg) = ∑ ∆Hc(tg) − ∑ ∆Hc(sp) − Nhiệt dung mol: T2
+ Đẳng tích ∶ ∆H = ∫ C pdT T 1 T 2
+ Đẳng áp ∶ ∆U = ∫ CvdT T1 − Định luật Kirchhoff T2 ∆H2 = ∆H1 + ∫ ∆CpdT T1 1 TH
CHƯƠNG 5: CHIỀU VÀ GIỚI HẠN TỰ DIỄN BIẾN CỦA QUÁ TRÌNH
∗ Sự biến thiên Entropy
− Của chất nguyên chất theo nhiệt độ ∶ T2 dT
+ Đẳng áp ∶ ∫ n∆Cp T T1 T2 ∆S = nCp ln với C T p = const 1 T2 dT
+ Đẳng tích ∶ ∫ n∆Cc T T1 T2 ∆S = nCv ln với Cv = const 1 T
− Trong phản ứng hóa học ∶ ∆S = ∑ S(sp) − ∑ S(tg)
Nếu ở điều kiện chuẩn và 25℃ thì ∆So = ∑ ∆So (sp) − ∑ ∆So (tg) 298 298 298
∗ Thế nhiệt động, tiêu chuẩn tự diễn biến của quá trình
− Thế đẳng áp G ∶ G = H − TS
Quá trình xảy ra theo chiều có ∆G = ∆H − T∆S < 0
và đạt tới trạng thái cân bằng khi bằng ∆G = 0
− Thế đẳng tích A ∶ A = U − TS
Quá trình xảy ra theo chiều có ∆A = ∆U − T∆S < 0
và đạt tới trạng thái cân bằng khi bằng ∆A = 0 → G = A + PV
− Thế đẳng áp chuẩn tạo thành của một chất ∆GoT ,s
Ở điều kiện chuẩn và 25℃ ∶ ∆Go = ∑ ∆Go (sp) − ∑ ∆Go (tg) 298 298,s 298,s ∆Go = ∆Ho − 298. ∆So 298 298 298
Với T = const ∶ ∆Go = ∆Ho − T∆So T T T
− Sự phụ thuộc của ∆G vào nhiệt độ 2 TH 𝜕 ∆G −∆H ( ) = 𝜕T T T2
Thông thường sẽ biết ∆Go
và ∆Ho = f(T) . Lấy tích phân 2 vế ∶ 298 T T ∆G° T −∆Ho ∆Go ∆Go T −∆Ho ∫ d ( ) = ∫ T dT → T − 298 = ∫ T dT T T2 T 298 T2 298 298 298
− Ảnh hưởng của áp suất đến ∆G
− Chất rắn, chất lỏng ∶ G(P2) = G(P1) + V(P2 − P1) P2
− Chất khí ( với 1 mol khí ) ∶ G + nRT ln (P = G 2) (P1) P1
Nếu áp suất ban đầu là 1 atm ∶ G = Go + RT ln P 3 TH
CHƯƠNG 6: CÂN BẰNG HÓA HỌC
∗ Phương trình tổng quát: aA + bB → cC + dD PcPd K = ( C D ) p = const PaPb A B cân bằng PcPd C D πp = ( ) PaPb A B ban đầu ∆GT = ∆GoT + RT ln πp ∆GoT = −RT ln Kp πp ∆GT = RT ln K p nc nd P ∆n C D Kn = → K = K ( ) na nb p n ∑ ni A B [C]c[D]d K c = → K [A]a[B]b p = Kc(0,082. T)∆n
với ∆n = (c + d) − (a + b) hay tổng quát hơn là tổng hệ số chất sản phẩm trừ tổng hệ số chất tham gia
Note: Chất rắn và chất lỏng không có mặt trong phương trình tính hằng số cân bằng Kp(T ) ∆Ho 1 1
− Ảnh hưởng của nhiệt độ đến Kp ∶ ln 2 =
( − ) ( ∆Ho là hằng số ) Kp(T R T T 1) 1 2 Trường hợp ∆Ho = f(T) T2 T2 ∆Ho ∫ d(ln Kp) = ∫ RT2 T1 T1 4 TH
CHƯƠNG 7: DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY
Với dung dịch chất điện ly yếu ∶ AB A+ + B− [A+][B−] Kc = [AB]
Nếu chất phân ly ra H+ ( OH− ) thì là hệ số cân bằng axit Ka ( bazo Kb ) KaKb = KH2O = 10−14
− Axit, bazo mạnh 1 nấc ∶
Ca( hoặc Cb ) ≥ 3,16.10−7M hay CaKa( hoặc CbKb ) ≥ 10−13M thì có thể bỏ qua sự phân ly của nước
− Tích số tan: Chỉ áp dụng đối với các chất rắn ít tan hay các chất kết tủa Ví dụ ∶
1) Gọi độ hòa tan của AgCl trong nước là s (mol/l ) AgCl Ag+ + Cl− s s Tt = s. s = s2
2) Ag2SO4 ∶ có độ hòa tan là x Ag 2− 2SO4 2Ag+ + SO4 2x x Tt = (2x)2. x = 4x3
NOTE: Tt = const nếu nhiệt độ không thay đổi 5 TH
CHƯƠNG 8: ĐỘNG HÓA HỌC
−Với phản ứng bậc 1, ta có: C m P ln 0 = kt = ln 0 = ln 0 C m Pi
Với phản ứng phân rã có chu kì bán hủy t1/2 : ln 2 = kt
−Ảnh hưởng của nhiệt độ: KT V T 2 T2 2−T1 10 = = γ
( với γ là hằng số nhiệt độ ) KT V 1 T1 −Phương trình Arrhenius: −Ea ln k ≅ ln v = + ln β RT Ea đơn vị là J. mol−1
ln β là hằng số nào đó phụ thuộc từng loại phản ứng J R = 8,314 mol. K
−Ảnh hưởng của chất xúc tác: k −1 ln 2 = (Ea′ − Ea) k1 RT 6 TH
CHƯƠNG 9: ĐIỆN HÓA HỌC
− Trong phản ứng oxi hóa − khử ∶
∆G = −nEF (hay ∆Go = −nEoF)
n: số e trao đổi của quá trình
E: suất điện động của pin (V) F = 96500 C. mol−1 −Hệ thức Nersnt:
aoxh + ne → bkh ( a, b là hệ số cân bằng ) 0,059 [oxh]a E oxh/kh = Eo + oxh/kh log ( ở 25℃ ) n [kh]b RT [oxh]a CTTQ: E oxh/kh = Eoox h/kh + ln nF [kh]b
−Hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa − khử trong dung dịch ∆Go = −nEoF = −RT ln k nEoF nEo → ln k = hay log k = RT 0,059 với Eo = Eo − Eo (+) (−) 7