xây dựng hệ thống bài tập phần dung dịch và cân bằng hóa học bậc đại học

8/20/2019 Xây dựng hệ thống bài tập phần dung dịch và cân bằng hóa học bậc đại học

http://slidepdf.com/reader/full/xay-dung-he-thong-bai-tap-phan-dung-dich-va-can-bang-hoa 1/61

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

=== ===

ĐOÀN THỊ HẢI

XÂY DỰ NG HỆ THỐNG BÀI TẬP

PHẦN DUNG DỊCH VÀ CÂN BẰNG

HÓA HỌC - BẬC ĐẠI HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa lý

Ngƣời hƣớ ng dẫn khoa học

ThS. NGUYỄN THẾ DUYẾN

HÀ NỘI - 2015

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

WW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

óng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú



Khóa lu ận t ố t nghi ệp Đại h ọc sư phạm HàN ội 2

Đoàn Thị H ải K37A - SP Hóa

LỜ I CẢM ƠN Sau một khoảng thờ i gian cố gắng tìm tòi, nghiên cứu, khóa luận tốt

nghiệ p với đề tài: “ Xây dự ng hệ thống bài tập phần dung dịch và cân

bằng hóa học – Bậc đại học ” đã đượ c hoàn thành.

Em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc tớ i ThS. Nguyễn Thế Duyến người đã

luôn quan tâm, động viên và tận tình hướ ng dẫn em trong quá trình thực hiện

khóa luận này.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa hóa học của

Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2 đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợ i cho

em trong suốt quá trình học tậ p và nghiên cứu.

Nhân dị p này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè

đã luôn ở bên giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tậ p vừa qua.

Mặc dù đã hết sức cố gắng trong công việc hoàn thành khóa luận nhưng

không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, em r ất mong nhận đượ c những

ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn bè!Em xin chân thành cảm ơn!

HàN ội , ngày 08 tháng 05 năm 2015

Sinh viên

Đoàn Thị Hải









DANH MỤC VIẾT TẮT

TNKQ: Tr ắc nghiệm khách quan

SV: sinh viên

dd: dung dịch

dm: dung môi

nc: nóng chảy

đ : đông đặc

sp: sản phẩm

pư: phản ứng

bđ: ban đầu

cb: cân bằng

đ/s: đáp số









MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................ 3

1.1.Tổng quan về hệ thống bài tậ p hóa lý ......................................................... 3

1.1.1.Ý nghĩa của hệ thống bài tậ p. ................................................................. 3

1.1.2. Phân loại bài tậ p. ................................................................................... 3

1.1.3. Tác dụng của bài tậ p hóa học. ............................................................... 3

1.1.4. Vận dụng kiến thức để giải bài tậ p. ...................................................... 4

1.1.5. Xu hướ ng phát triển của bài tậ p hóa học hiện nay. .............................. 5

1.2. Hệ thống lý thuyết phần dung dịch. ........................................................... 5

1.2.1. Một số khái niệm chung. ....................................................................... 5

1.2.2. Entanpi hòa tan một chất. ...................................................................... 7

1.2.3. Các định luật về dung dịch lỏng vô cùng loãng. ................................... 7

1.2.4. Áp suất hơi bão hòa của dung dịch lý tưở ng. Định luật Raoult. ......... 10

1.3. Hệ thống lý thuyết phần cân bằng hóa học. ............................................. 111.3.1. Định nghĩa cân bằng hóa học. .............................................................. 11

1.3.2. Hằng số cân bằng. ................................................................................ 11

1.3.3. Hằng số cân bằng trong hệ dị thể. ........................................................ 14

1.3.4. Sự chuyển dịch cân bằng hóa học. ....................................................... 14

1.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học. ...................................... 15

1.3.6. Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier. ................................... 16CHƢƠNG 2. HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN DUNG DỊCH ........................... 17

2.1. Dạng bài tập xác định thành phần của dung dịch. ................................... 17

2.2. Dạng bài tập liên quan đến nhiệt độ sôi của dung dịch chất tan không

bay hơi. ................................................................................................................. 19

2.3. Dạng bài tập liên quan đến nhiệt độ đông đặc của dung dịch chất tan

không bay hơi. ...................................................................................................... 22









2.4. Dạng bài tậ p xác định áp suất thẩm thấu của dung dịch. ........................ 26

CHƢƠNG 3. HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN CÂN BẰNG HÓA HỌC ........ 29

3.1. Dạng bài tậ p về sự chuyển dịch cân bằng. ............................................... 29

3.2. Dạng bài tậ p tính hằng số cân bằng K p, K c, K n, K x và thành phần cân

bằng. ..................................................................................................................... 34

3.3. Dạng bài tậ p tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng (Ho); Go , So. ......... 44

K ẾT LUẬN ......................................................................................................... 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 55







Đại h ọc Sư phạm HàN ội 2 Khóa lu ận t ố t nghi ệp

Đoàn Thị H ải 1 K37A - SP Hóa

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài.

Cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật phát triển vớ i những thành tựu vĩ đại

đưa nhân loại bướ c sang một k ỉ nguyên mớ i- k ỉ nguyên của nền kinh tế tri

thức. Việc trang bị kiến thức nhằm tạo ra những con người có đủ năng lực

trình độ để nắm bắt khoa học kĩ thuật, đủ bản lĩnh để làm chủ vận mệnh đất

nướ c là vấn đề đặt lên hàng đầu của mỗi quốc gia. Bở i vậy, “ Nâng cao dân

trí- Đào tạo nhân lực - Bồi dưỡng nhân tài” luôn là nhiệm vụ hàng đầu của

giáo dục và đào tạo, trong đó việc đào tạo và bồi dưỡ ng kiến thức cho sinh

viên là nhiệm vụ tất yếu của mỗi trường đại học và của mỗi giảng viên. Trongnhững năm gần đây, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã khuyến khích sử dụng đa

dạng các phương pháp dạy học tích cực nhằm hoạt động hóa ngườ i học.

Muốn như vậy thì nguồn bài tậ p phải thật phong phú và đa dạng.

Gần đây người ta đã đi vào nghiên cứu theo phương pháp thi trắc nghiệm

khách quan (TNKQ). Phương pháp này có độ tin cậy cao, kiểm tra đượ c

lượ ng kiến thức lớ n, chấm nhanh, đặc biệt đánh giá nhanh kết quả học tậ p.

Tuy vậy, vớ i môn học có độ tư duy cao và một khả năng vận dụng kiến thức

tổng hợ p thì việc chuẩn bị các bài tậ p TNKQ là dường như chưa thể đầy đủ,

chưa có tính sáng tạo, nhạy bén và phát triển tư duy đượ c. Do vậy, trong hoàn

cảnh này sự duy trì và phát triển hệ thống bài tậ p tự luận là không thể thiếu để

lĩnh hội và tiế p thu tri thức môn học.

Phần dung dịch và cân bằng hóa học là một trong những phần quan tr ọng

nhất của học phần Hóa lý, các bài tậ p phần dung dịch và cân bằng hóa học làmột phần không thể thiếu trong các đề thi Olympic và đề thi tuyển sinh sau

đại học. Để giải đượ c bài tậ p phần này đòi hỏi sinh viên phải biết vận dụng

linh hoạt lý thuyết đã học ở nội dung các chương các bài, quá trình này thực

chất đòi hỏi ngườ i học phải có một kĩ năng nhận thức tư duy nhất định.

Hiện nay, có r ất nhiều tài liệu [1-7] viết về phần dung dịch và cân bằng

hóa học nhưng chưa có tài liệu nào cậ p nhật và hệ thống lại các bài tậ p phần









này trong các đề thi ở những năm gần đây.

Nhận thức đượ c tầm quan tr ọng của việc duy trì và phát triển hệ thống

bài tậ p trong xu thế phát triển chung của nền giáo dục Việt Nam và thế giớ i,

đồng thờ i giúp sinh viên giải quyết một cách dễ dàng, khoa học các bài tậ p

phần dung dịch và cân bằng hóa học trong quá trình học tập cũng như trong

các kì thi, em đã chọn đề tài: “Xây dự ng hệ thống bài tập phần dung dịch

và cân bằng hóa – Bậc đại học”.

2. Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứ u của đề tài.

2.1. Mục đích nghiên cứ u.

Xây dựng hệ thống bài tậ p phần dung dịch và cân bằng hóa học học phầnnhiệt động lực học hóa học góp phần nâng cao hướ ng dạy và học tích cực để

phát triển năng lực tư duy, sáng tạo, độc lậ p của ngườ i học.

2.2. Nhiệm vụ nghiên cứ u.

Tổng quan về cơ sở lí thuyết của phần dung dịch và cân bằng hóa học.

Nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tậ p phần dung dịch và cân bằng hóa

học học phần nhiệt động lực học hóa học.

Nghiên cứu đưa ra cách giải.

3. Giả thuyết khoa học.

Việc xây dựng hệ thống bài tậ p phần dung dịch và cân bằng hóa học học

phần nhiệt động lực học hóa học đóng vai tr ò hết sức quan tr ọng trong việc

nâng cao chất lượ ng giáo dục ở trường đại học. Để phát triển và nâng cao

năng lực nhận thức, tư duy sáng tạo, độc lậ p của ngườ i học thì phải xây dựng

hệ thống câu hỏi và bài tậ p có chất lượ ng cao.4. Phƣơng pháp nghiên cứ u.

4.1. Phƣơng pháp đọc sách và tài liệu tham khảo.

4.2. Phƣơng pháp chuyên gia.









CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về hệ thống bài tập hóa lý.

1.1.1.

Ý nghĩa của h ệ th ố ng bài t ập. Như chúng ta biết, việc giảng dạy phải thích nghi với ngườ i học chứ

không phải buộc ngườ i học tuân theo các quy tắc có sẵn từ trướ c tớ i nay. Do

vậy, ngườ i học cần phải có tiếng nói hơn trong các vấn đề liên quan tớ i giáo

dục. Trong những năm trở lại đây, nổi lên một vấn đề mới đó là “ việc giảng

dạy phải đảm bảo cho ngườ i học tr ở thành một công dân có trách nhiệm và

hoạt động hiệu quả”. Như vậy, mục đích của việc học tập đã phát triển từ học

để hiểu r ồi đến học để hành r ồi mới đến học để tr ở thành một con ngườ i tự

chủ, sáng tạo, năng động trong mọi hoạt động. Vì vậy, việc học sẽ giải quyết

vấn đề trong học tậ p, trong thực tế đòi hỏi con ngườ i phải có cả kiến thức và

phương pháp tư duy.

1.1.2. Phân lo ại bài t ập.

Dựa và nội dung và yêu cầu của bài tập để phân loại bài tậ p hóa học

thành các dạng khác nhau.

1.1.3. Tác d ụng c ủa bài t ập hóa h ọc.

Tác d ụng trí l ự c:

- Bài tậ p hóa học có tác dụng làm chính xác, cũng như hiểu sâu sắc hơn

các khái niệm và định luật đã học.

- Giúp sinh viên năng động sáng tạo trong học tập, phát huy năng lực

nhận thức và tư duy, tăng trí thông minh và là phương tiện để ngườ i học vươn

tới đỉnh cao tri thức.

- Là con đườ ng nối liền giữa kiến thức thực tế và lý thuyết tạo ra một thể

hoàn chỉnh thống nhất biện chứng trong cả quá trình nghiên cứu. Đào sâu, mở

r ộng sự hiểu biết một cách sinh động, phong phú không làm nặng nề thêm









khối lượ ng kiến thức cho ngườ i học. Chỉ có vận dụng kiến thức vào việc giải

bài tậ p, sinh viên mớ i nắm kiến thức sâu sắc.

- Là phương tiện để ôn tậ p, củng cố, hệ thống hóa, kiểm tra đánh giá việcnắm bắt kiến thức một cách tốt nhất (chủ động, sáng tạo).

- Tạo điều kiện để phát triển tư duy cho ngườ i học: khi giải bài tậ p bắt

buộc ngườ i học phải suy luận, quy nạ p, diễn dịch hoặc các thao tác tư duy đều

đượ c vận dụng. Trong thực tế học tậ p, có những vấn đề buộc ngườ i học phải

đào sâu suy nghĩ mớ i hiểu đượ c tr ọn vẹn. Thông thườ ng khi giải một bài toán

nên yêu cầu hoặc khuyến khích ngườ i học giải bằng nhiều cách – tìm ra cách

giải ngắn nhất hay nhất.

Tác d ụng giáo d ục:

- Bài tậ p hóa học có tác dụng giáo dục cho học sinh, sinh viên vì thông

qua bài tậ p rèn luyện cho SV tính kiên nhẫn, trung thực trong học tậ p, tính

sáng tạo khi xử lí và vận dụng trong các vấn đề học tậ p. Mặt khác, qua việc

giải bài tậ p rèn luyện cho các em tính chính xác khoa học và nâng cao hứng

thú học bộ môn.

- Các bài tậ p hóa học còn đượ c sử dụng như một phương tiện nghiên cứu

tài liệu mớ i, ngoài ra các bài có nội dung thực nghiệm có tác dụng rèn luyện

tính tích cực, tự lực lĩnh hội tri thức và tính cẩn thận, tuân thủ triệt để quy

định khoa học, chống tác phong luộm thuộm, vi phạm những nguyên tắc khoa

học.

1.1.4. V ận d ụng ki ế n th ức để gi ải bài t ập.

Để giải bài tập ngườ i học phải biết vận dụng lý thuyết đã học ở nội dung

các chương các bài, quá trình này thực chất đòi hỏi ngườ i học phải có một kĩ

năng nhận thức tư duy nhất định. Hoạt động nhận thức và phát triển tư duy

của sinh viên trong quá trình dạy học hóa học. Nhận thức là một trong ba mặt

cơ bản của đờ i sống tâm lí con ngườ i (nhận thức, tình cảm, lí trí). Nó là tiền









đề của hai mặt kia và đồng thờ i có mối liên hệ chặt chẽ vớ i chúng và các hiện

tương tâm lí khác. Tư duy là một quá trình tâm lí phản ánh những thuộc tính

bản chất, những mối liên hệ bên trong có tính quy luật của sự vật hiện tượ ngtrong hiện thực khách quan mà trướ c đó ta chưa biết.

1.1.5. Xu hướ ng phát tr i ể n c ủa bài t ập hóa h ọc hi ện nay .

Bài tậ p hóa học vừa là mục tiêu, vừa là mục đích, vừa là nội dung, vừa là

phương pháp dạy học hữu hiệu do vậy cần đượ c quan tâm, chú tr ọng trong

các bài học. Nó cung cấ p cho sinh viên không những kiến thức, niềm say mê

bộ môn mà còn giúp ngườ i học giành lấy kiến thức, là bước đệm cho quá

trình nghiên cứu khoa học, hình thành và phát triển có hiệu quả trong hoạt

động nhận thức của sinh viên. Bằng hệ thống bài tậ p sẽ thúc đẩy sự hiểu biết

của sinh viên, sự vận dụng những hiểu biết vào thực tiễn, sẽ là yếu tố cơ bản

của quá trình phát triển xã hội, tăng trưở ng kinh tế nhanh và bền vững xã hội.

Xu hướ ng phát triển của bài tậ p hóa học hiện nay hướng đến rèn luyện khả

năng vận dụng kiến thức, phát triển tư duy hóa học. Những bài tậ p có tính

chất học thuộc trong các câu hỏi lý thuyết sẽ giảm dần mà đượ c thay bằng các

câu hỏi, bài tậ p đòi hỏi sự tư duy, tìm tòi. Dạy học “chú tr ọng phương pháp

tự học” ở trường đại học đượ c xem là r ất quan tr ọng và đượ c nhiều ngườ i coi

tr ọng áp dụng. Ngoài ra, trong thờ i gian gần đây, một số chiến lược đổi mớ i

phương pháp dạy học thử nghiệm đó là “ dạy học hướng vào ngườ i học” , “

hoạt động hóa ngườ i học”.

1.2. Hệ thống lý thuyết phần dung dịch.

1.2.1. M ột s ố khái ni ệm chung[2,4].

1.2.1.1. Định nghĩa.

- Dung dịch là một hệ đồng thể r ắn, lỏng hoặc khí gồm ít nhất hai cấu tử

ở tr ạng thái phân tán phân tử và thành phần có thể thay đổi trong khoảng xác

định nào đó. Ví dụ dung dịch trong tự nhiên: Nướ c biển, không khí, hợ p kim.









Dung dịch làm thành một pha. Trong trườ ng hợ p có thể bỏ qua các hiệu ứng

bề mặt và tác dụng của các trường ngoài như điện trườ ng, từ trườ ng, tr ọng

trường… thì đối vớ i mọi điểm trong dung dịch là đồng nhất vớ i nhau.- Có 3 loại dung dịch: Dung dịch thực, dung dịch keo, dung dịch cao

phân tử.

+ Dung dịch thực là những dung dịch mà các tiểu phân của chúng là

các phân tử và ion.

+ Dung dịch keo và dung dịch cao phân tử chất tan tồn tại ở tr ạng thái

phức tạ p.

- Ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu dung dịch thực, ngườ i ta chia dung dịch thực

thành hai loại: Dung dịch điện li và dung dịch không điện li.

- Trong phạm vi nhiệt động học, chúng ta chỉ nghiên cứu dung dịch không

điện li, còn dung dịch điện li nghiên cứu trong điện hóa học. Dung dịch không

điện li có thể là dung dịch khí, lỏng, r ắn.

1.2.1.2. Thành phần dung d ịch - nồng độ.

Thành phần dung dịch đượ c biểu diễn bằng nồng độ của các cấu tử trong

dung dịch.

Trong hóa lý, chúng ta nghiên cứu các loại nồng độ sau.

+ Nồng độ phần trăm khối lượ ng (C%) của cấu tử i trong dung dịch là số gam

cấu tử đó chứa trong 100 gam dung dịch.

+ Nồng độ phân tử gam của cấu tử i trong dung dịch bằng số mol chất i trong

một lít dung dịch. Nếu trong V (lít) dung dịch chứa ni (mol) chất i thì nồng độ

phân tử gam của i là: Ci = (mol/l)

+ Nồng độ nguyên chuẩn (nồng độ đương lượ ng) số đương lượ ng gam cấu tử

i trong một lít dung dịch.









+ Phân số mol xi của cấu tử i trong dung dịch là tỉ số giữa số mol ni của cấu tử

đó chia cho tổng số mol tất cả các cấu tử có mặt trong dung dịch:

xi = = ∑ Như vậy, ta luôn có xi 1 và: x1+ x2 +… = ∑ = 1

+ Nồng độ molan của cấu tử i trong dung dịch, kí hiệu: mi là số mol của chất i

trong 1000 gam dung môi.

mi = . 1000 =

.1000 = .1000

ni: số mol chất i chứa trong g1 gam dung môin1: số mol dung môi ứng vớ i g1 gam

M1: khối lượ ng mol của dung môi

xi: phân số mol chất i trong hệ

x1: phân số mol dung môi trong hệ

1.2.2. Entanpi hòa tan m ột ch ấ t[5].

Entanpi hòa tan là lượ ng nhiệt tỏa ra hay thu vào khi hòa tan hoàn toàn1,0 mol chất trong một lượng dung môi xác định ở nhiệt độ và áp suất xác

định.

Ví dụ: entanpi hòa tan của NH4 NO3 và của KOH trong một lượ ng lớ n

nướ c lần lượ t là +24,6 và -55,6 kJ.mol-1

1.2.3. Các đị nh lu ật v ề dung d ị ch l ỏng vô cùng loãng[2,4,5] .

1.2.3.1. Nhiệt độ sôi của dung d ịch chất tan không bay hơi. Định luật Raoult. Nhiệt độ sôi của dung dịch loại này cao hơn so vớ i dung môi nguyên

chất, ở cùng nhiệt độ áp suất hơi của dung dịch nhỏ hơn. Bậc tự do:

v= 2-0-2+2=2

Nhiệt độ sôi của dung dịch chất hòa tan không bay hơi phụ thuộc vào áp

suất bên ngoài và nồng độ của dung dịch.









Nếu gọi ts(dd) là nhiệt độ sôi của dung dịch, ts(dm) là nhiệt độ sôi của

dung môi thì:

= ts(dd) – ts(dm)=.

= Ah /

= const

Trong đó: - độ tăng nhiệt độ sôi của dung dịch so vớ i dung môi nguyên chất

- hằng số nghiệm sôi, chỉ phụ thuộc vào bản chất dung môi.mB - nồng độ molan của chất tan trong dung dịch

Ah / - nhiệt hóa hơi riêng của dung môi

R - hằng số khí - nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất.

1.2.3.2. Nhiệt độ đông đặc của dung d ịch không t ạo dung d ịch r ắ n vớ i dung

môi.Bậc tự do: v = 2-0-2+2=2

Nhiệt độ đông đặc của dung dịch (không hạn chế chỉ vớ i chất hòa tan

không bay hơi) phụ thuộc vào áp suất bên ngoài và nồng độ dung dịch.

Nhiệt độ đông đặc của dung dịch luôn thấp hơn nhiệt độ đông đặc của

dung môi nguyên chất, vì khi hòa tan một chất vào dung môi, thì nồng độ

dung môi giảm xuống và cân bằng:L

Chuyển dịch sang trái, tuân theo nguyên lý Le Chatelier, nên cần phải

hạ nhiệt độ cho quá trình đông đặc.

Gọi (dm) là nhiệt độ đông đặc của dung môi nguyên chất và (dd) là

nhiệt độ đông đặc của dung dịch thì:









= (dm) - (dd) = K b . mB

K b = Anc /

= const

Trong đó: - độ tăng nhiệt độ đông đặc của dung dịch so vớ i dung môi nguyên chất - hằng số nghiệm lạnh, chỉ phụ thuộc vào bản chất dung môi. mB - nồng độ molan của chất tan trong dung dịch

Anc / - nhiệt nóng chảy riêng của dung môiR - hằng số khí - nhiệt độ đông đặc của dung môi nguyên chất.

1.2.3.3. S ự thẩ m thấ u. Áp suấ t thẩ m thấ u.

- Định nghĩa.

Sự thẩm thấu là hiện tượ ng khuyếch tán một chiều các dung môi qua

màng bán thấm.Màng bán thấm là màng chỉ cho các phân tử dung môi đi qua mà không

cho các phân tử chất hòa tan lọt qua.

Hiện tượ ng thẩm thấu xảy ra khi hai bên của màng bán thấm chứa các

dung dịch có nồng độ khác nhau, hoặc một bên là dung dịch, còn bên kia là

dung môi nguyên chất.

Khi đó các phân tử dung môi sẽ khuếch tán từ dung dịch có nồng độ thấ phơn hoặc từ dung môi nguyên chất sang phía bên kia nhiều hơn so vớ i sự

khuếch tán các phân tử dung môi theo chiều ngượ c lại, do đó làm tăng thể tích

của phía bên kia.

- Áp suất thẩm thấu.









Áp suất thẩm thấu của một dung dịch là áp suất cần thiết tác dụng lên

dung dịch để làm ngừng sự thẩm thấu.

Áp suất thẩm thấu đượ c tính bằng công thức như đối với khí lý tưở ng,được Van’t Hoff tìm ra bằng thực nghiệm:

= = .R.T

= =

Trong đó:

- áp suất thẩm thấu

R - hằng số khí- nồng độ phân tử gam chất tan- khối lượ ng chất tan trong thể tích V của dung dịch, - số mol và khối lượ ng mol chất tan.

1.2.4. Áp su ất hơi bão hòa của dung d ịch lý tưởng. Đị nh lu ật Raoul t[4] .

Điều kiện cân bằng giữa lỏng và hơi của dung dịch lý tưở ng ở nhiệt độ

và áp suất nhất định là hóa thế của mỗi cấu tử i trong pha lỏng và pha hơi phải bằng nhau:

= = + RTln = + RTln Pi ( Vớ i Po = 1atm)

Khi cân bằng : ln =

= const

Đặt = k i Pi = k i.

Khi = 1 thì k i = là áp suất hơi của cấu tử i nguyên chất:

Pi = (2.1)

(2.1) là biểu thức của định luật Raoult









Nếu dung dịch chứa chất hòa tan không bay hơi, thì < 1, từ đó Pi < ,

nghĩa là áp suất hơi của dung dịch (Pi) chứa chất hòa tan không bay hơi luôn

luôn nhỏ hơn áp suất hơi của dung môi nguyên chất () ở cùng nhiệt độ.Giả sử dung dịch chứa chất hòa tan không bay hơi vớ i phần mol là thì

phần mol của dung môi là 1-. Theo (2.1)

P = Po(1- ) =

Đặt Po – P = P là độ giảm áp suất hơi của dung dịch so vớ i dung môi nguyên

chất, ta có:

=

n2 – số mol chất hòa tan không bay hơi.

n1 – số mol của dung môi.

1.3. Hệ thống lý thuyết phần cân bằng hóa học[2,3,5].

1.3.1. Định nghĩa cân bằng hóa h ọc.

Cân bằng hóa học là tr ạng thái của phản ứng thuận nghịch khi G = 0

hoặc khi tốc độ của phản ứng thuận bằng tốc độ của phản ứng nghịch. Cân

bằng hóa học là cân bằng động.

1.3.2. H ằng s ố cân b ằng.

1.3.2.1. H ằ ng số cân bằ ng K P

Xét phản ứng thuận nghịch gồm các khí lí tưở ng:

aA + bB cC + dDỞ nhiệt độ và áp suất không đổi:

= + RTln = + RTln (3.1)

- áp suất riêng phần (atm) của các khí A, B, C, D lúc tính

của phản ứng.









a, b, c, d- hệ số tỉ lượ ng của các chất A, B, C, D trong phương trình hóa học.

Khi phản ứng đạt tr ạng thái cân bằng thì G = 0:

= - RTln( )cb (3.2)

– áp suất riêng phần (atm) của A, B, C, D trong phản ứng lúc

cân bằng.

Ở tr ạng thái cân bằng thành phần các chất trong phản ứng không biến

đổi, nên tỉ số sau là hằng số:

( )cb = (3.3)

– hằng số cân bằng áp suất. chỉ phụ thuộc vào bản chất phản ứng và

nhiệt độ.

Thay (3.3) vào (3.2) : = - RT ln (3.4): J/mol-1 ; R = 8.314 J.K -1.mol-1 ;T= (toC + 273)K

Thay (3.4) vào (3.1) = RTln (3.5)

(3.4) và (3.5) là các phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff.

1.3.2.2. H ằ ng số cân bằ ng K c , K n , K x.

- Biểu thức của các hằng số cân bằng.

Xét cân bằng gồm các khí lý tưở ng:

aA + bB

cC + dD

Ở tr ạng thái cân bằng ta có:

K c = ( )cb (3.6)

[i] – nồng độ mol.l-1 của cấu tử i ở tr ạng thái cân bằng;

K c – hằng số cân bằng nồng độ; K c chỉ phụ thuộc bản chất phản ứng và nhiệt

độ.









K n = ( )cb (3.7)

ni – số mol của khí i ở tr ạng thái cân bằng.

K x = ( )cb (3.8)

xi – phần mol của cấu tử i ở tr ạng thái cân bằng.

- Mối liên hệ giữa các hằng số cân bằng.

Giữa các hằng số cân bằng của phản ứng xác định ở cùng nhiệt độ có mối liên

hệ như sau:

K p = K c = K n ∑ = K x (3.9)

R – hằng số khí lý tưở ng, ở đây R = 0,082 (l.atm.K -1.mol-1); – hiệu số số mol khí ở vế sản phẩm và số mol khí ở vế các chất phản ứng

trong phương trình hóa học;

P – (atm) áp suất của hệ lúc cân bằng;

∑ – tổng số mol khí (k ể cả các khí không phản ứng) của hệ lúc cân bằng.

Vậy các hằng số K n và K x không những phụ thuộc vào bản chất phản ứng

và nhiệt độ như các hằng số K p và K c, mà còn phụ thuộc vào áp suất và tổng

số mol khí trong hệ lúc cân bằng.

Khi số mol khí ở hai vế của phương trình hóa học bằng nhau hoặc phản

ứng không có chất khí (

, thì:

K p = K c = K n = K x

Riêng trườ ng hợ p khi áp suất của hệ lúc cân bằng Pcb = 1,0 atm, thì:

K p = K x









1.3.3. H ằng s ố cân b ằng trong h ệ d ị th ể .

Hệ dị thể là hệ có bề mặt phân chia trong hệ, qua bề mặt này có sự thay

đổi đột ngột tính chất. Thí dụ: hệ gồm chất r ắn và chất khí, hệ gồm chất r ắn vàchất tan trong dung dịch.

Vì áp suất ảnh hưở ng r ất ít đến chất ngưng tụ (chất r ắn, chất lỏng), nên

nếu chất ngưng tụ không hòa lẫn vớ i các chất khác trong phản ứng ( như tạo

dung dịch r ắn), thì hóa thế của nó chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, nghĩa là hóa thế

của chất ngưng tụ trùng vớ i hóa thế chuẩn của nó. Vì vậy trong các biểu thức

hằng số cân bằng K không có mặt thành phần của chất ngưng tụ. Ví dụ:

C(gr) + CO2(k) 2CO(k)

K p = (

)cb ; K c = ()cb;

K n = (

)c b ; K x = (

)cb

Chú ý: Hằng số cân bằng đi liền với phương trình hóa học cụ thể. Ví dụ:

2CO(k) + O2(k) 2CO2(k) K p = ( )cb

CO(k) +O2(k) CO2(k) = (

)cb

2CO2(k)

2CO(k) + O2(k)

= (

)cb

Ở cùng nhiệt độ: K p = ( )2 =

1.3.4. S ự chuy ể n d ị ch cân b ằng hóa h ọc.

Sự chuyển dịch cân bằng là sự di chuyển từ tr ạng thái cân bằng này sang

tr ạng thái cân bằng khác do các tác động của các yếu tố từ bên ngoài lên cân

bằng.









1.3.5. Các y ế u t ố ảnh hưởng đế n cân b ằng hóa h ọc.

1.3.5.1. Ảnh hưở ng của nhiệt độ đế n cân bằ ng.

Phương trình đẳng áp Van’t Hoff :

( )Po = (3.10)

Nếu phản ứng thu nhiệt (H > 0), khi tăng nhiệt độ K p tăng, nghĩa là

cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

Nếu phản ứng tỏa nhiệt (H < 0), khi tăng nhiệt độ K p giảm, nghĩa là cân

bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

Lý luận tương tự cho trườ ng hợ p giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch

theo chiều ngượ c lại.

Trong khoảng hẹ p nhiệt độ, nếu coi Ho là hằng số đối vớ i nhiệt độ, thì

từ (4.10) ta đượ c:

ln

=

)

Ho – J.mol-1; R = 8.314 J.K -1.mol-1; T = ( toC + 273)K.

1.3.5.2. Ảnh hưở ng của áp suất đế n cân bằ ng.

Từ (4.9) : K p = K x()

Vì K p của phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, nên ở nhiệt độ

không đổi:

- Nếu

n < 0, khi Pcb tăng thì K x giảm, nghĩa là cân bằng chuyển dịch

theo chiều nghịch.

- Nếu n > 0, khi Pcb tăng thì K x tăng, nghĩa là cân bằng chuyển dịch

theo chiều thuận.

- Nếu n = 0, áp suất không làm chuyển dịch cân bằng.

1.3.5.3. Ảnh hưở ng của nồng độ đế n cân bằ ng.

Xét cân bằng sau trong một bình kín ở nhiệt độ không đổi:









C(gr) + CO2(k) 2CO(k)

K c = (

)cb (3.12)

Vì K c là hằng số ở nhiệt độ không đổi, nên việc thêm hoặc bớ t một

lượ ng CO2 hoặc CO vào hệ cân bằng đều làm cho tỉ số (3.12) biến đổi, do đó

cân bằng phải chuyển dịch cho tớ i khi tỉ số (3.12) tr ở lại giá tr ị ban đầu.

Do đó, nếu thêm CO2 vào hệ cân bằng, thì CO2 phải phản ứng thêm vớ i

C để giảm bớt lượ ng CO2 và tăng thêm lượng CO. Tương tự, với trườ ng hợ p

lấy bớt lượ ng CO2, cho thêm hoặc lấy bớt lượ ng CO.

Việc thêm hoặc bớ t một lượ ng nhỏ chất r ắn hoặc lỏng (ở dạng nguyên

chất) không ảnh hưởng đến cân bằng, vì thành phần chất ngưng tụ không có

mặt trong biểu thức của hằng số cân bằng K.

1.3.6. Nguyên lý chuy ể n d ị ch cân b ằng Le Chateli er.

Một hệ đang ở tr ạng thái cân bằng, khi chịu một tác động từ bên ngoài,

như làm biến đổi nhiệt độ, áp suất, nồng độ, thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo

chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

Nguyên lý Le Chatelier áp dụng cho cả cân bằng vật lý.









CHƢƠNG 2. HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN DUNG DỊCH

2.1. Dạng bài tập xác định thành phần của dung dịch.

Bài 1[7] : Hòa tan 3,42 g MgCl2; 2,63 g NaCl vào 88,20 g nướ c. Tìm nồng độ % về khối lượ ng của NaCl , MgCl2 và nướ c.

Gi ải :

Tổng khối lượ ng của dung dịch: 2,63 + 3,42 + 88,20 = 94,25 (g)

Nồng độ % của NaCl: = 2,79 %

Nồng độ % của MgCl2:

= 3,63 %

Nồng độ phần trăm của H2O: = 93,85 %

Bài 2 [5] : Hòa tan 175 (g) ZnCl2 khan vào 325 (g) H2O. Ở 25oC thu đượ c

một dung dịch có V = 370 ml. Tính nồng độ:

- Nồng độ mol thể tích - Nồng độ molan

- Nồng độ phân số mol - Nồng độ phần trăm khối lượ ng.Gi ải :

= = 1,287 (mol) ; =

= 18,056 (mol)

- Nồng độ mol thể tích: CM = =

= 3,478 M

- Nồng độ molan:

= 1000 = 1000 = 3,96 (mol/1000g)

- Nồng độ phân số mol:

= =

= 0,066

- Nồng độ phần trăm khối lượ ng:









C% = .100% =

100% = 35%

Bài 3[1] : Dung dịch NaBr trong nướ c 25% có khối lượ ng riêng là 1,223

g/cm3. Tính thành phần dung dịch biểu thị qua phân số mol, nồng độ molan

và nồng độ mol thể tích.

Gi ải :

D = / V = d . V = 1,223 1000 = 1223 (g)

C% =

.100% mct = mdd .

= 12230,25 = 305,75 (g)

n NaBr = = = 2,968 mol

= 1223 – 305,75 = 917,25 (g)

= = = 50,958 (mol)

- Nồng độ phân số mol:

= = = 0,0551

- Nồng độ molan:

M NaBr = 1000 =

1000 = 3,236 (mol/1000g)

Bài 4[1] : Dung dịch H3PO4 trong nướ c 50% có khối lượ ng riêng bằng 1,332

g/cm3. Tính nồng độ chất tan trong dung dịch theo nồng độ mol thể tích và

nồng độ molan. Cho thể tích của dung dịch bằng 1 lít.

Gi ải :

D = / V = d . V = 1,332 1000 = 1332 (g)

C% = .100% mct = mdd .

= 13320,50 = 666 (g)









= =

= 6,796 (mol)

Nồng độ mol thể tích: CM = = = 6,796 (M)mdm = mdd – mct = 1332 – 666 = 666 (g)

Nồng độ molan: mB = 1000 = 10,204 (mol/1000g)

2.2. Dạng bài tập liên quan đến nhiệt độ sôi của dung dịch chất tan không

bay hơi.

Bài 1 [5] : Nhiệt độ sôi của CS

2 là 319,2K. Dung dịch chứa 0,217 (g) S hòa

tan trong 19,31 (g) CS2 ban đầu sôi ở 319,304K. Hằng số nghiệm sôi của CS2

bằng 2,37. Xác định số nguyên tử lưu huỳnh trong một phân tử khi tan trong

CS2.

Gi ải := ts(dd) – ts(dm) = 319,304 – 319,2 = 0,104oC

=. mB = = = 0,0439 (mol/1000g)

mB =. 1000 mB =

.1000

0,0439 =

.1000 M = 256 (đvC)

Số nguyên tử S trong một phân tử: 256/32 = 8 (nguyên tử)

Bài 2 [5] : Xác định đượ c khối lượ ng mol của đinitrobenzen, biết nếu hòa tan

1,0 (g) chất này trong 50,0(g) benzen thì điểm sôi tăng 0,30oC. Cho = 2,53.

Gi ải :

Ta có: = . mB =

=

= 0,119 (mol/1000g)









mB = 1000 mB =

1000 0,119 =

1000

M =168 (g/mol)Bài 3[1] : Benzen nóng chảy 5,42oC, sôi ở 80,1oC dướ i áp suất tiêu chuẩn.

Nhiệt hóa hơi của nó ở nhiệt độ sôi bằng 399,40 J/g . Dung dịch chứa 12,8 (g)

naphtalen (C10H8) trong 1000(g) benzen nóng chảy ở 4,918oC. Xác định :

a) Nhiệt độ sôi của dung dịch

b) Nhiệt nóng chảy riêng của benzen.

Gi ải :a) = 128 (g/mol)

= Ah /

=

= 2,595

mB =

1000 mB =

1000 =

= 0,1 (mol/1000g)

=. = 2,595 0,1 = 0,2595oC= ts(dd) – ts(dm) ts(dd) = + ts(dm) = 0,2595 + 80,1 = 80,36oC

b) = 5,42 – 4,918 = 0,502oC

=. K S = =

= 5,05

K nc = = 5,02

= 5,02 = 128,38 (J/g)

Bài 4[1] : Xác định giá tr ị thực nghiệm của hằng số nghiệm sôi đối với nướ c

biết r ằng dung dịch chứa 0,45 (g) ure (NH2)2CO trong 22,5 (g) H2O có điểm

sôi cao hơn điểm sôi của H2O nguyên chất là 0,17oC.









- So sánh k ết quả này vớ i việc tính hằng số nghiệm sôi của nướ c từ nhiệt hóa

hơi riêng của nướ c ở nhiệt độ sôi tiêu chuẩn (100oC, 1atm) là 2258 J/g.

Gi ải :- Thực nghiệm:

mB =. 1000 mB =

.1000

mB =

1000 = 0,333 (mol/1000g)

=. mB = = = 0,51

- Tính từ nhiệt hóa hơi riêng:

= Ah /

=

= 0,51

K ế t luận: Hai k ết quả phù hợ p nhau.

Bài 5[1] : Cho 10 (g) một chất hòa tan vào 100 g benzen thì dướ i cùng một ápsuất không đổi, nhiệt độ sôi của hệ tăng từ 80,10oC đến 80,90oC.

a) Xác định hằng số nghiệm sôi K S của benzen?

b) Xác định khối lượ ng mol của chất tan?

Biết nhiệt hóa hơi của benzen là Hhh = 30,8 kJ/mol.

Gi ải :

=. vớ i = Ah /

a) Đầu bài cho nhiệt hóa hơi phân tử gam Hhh (kJ/mol)

= . mB vớ i K S =

Biết: MA = = 78 g/mol









Thay các giá tr ị vào ta đượ c:

K S =

= 2,63 ;

= 2,63.

K ế t luận: Nếu nồng độ molan chất tan bằng 1 thì nhiệt độ sôi tăng lên 2,63oC.

b) Ta có:= ts(dd) – ts(dm) = 80,90 – 80,10 = 0,80oC

=. mB = =

= 0,304 (mol/1000g)

Theo đầu bài hòa tan 10g chất tan vào 100g benzen.

Gọi MB là khối lượ ng mol chất tan:

mB =.1000 = 0,304 (mol/1000g)

MB = = 329 (g/mol)

Vậy phân tử lượ ng chất tan bằng 329 đvC

Bài 6[1] : Nhiệt độ sôi của benzen (C

6H

6) là 80oC, nhiệt hóa hơi của nó là

30773,32 J/mol. Xác định hằng số nghiệm sôi của benzen?

Đ/s: K s(C6H6) = 2,63

Bài 7[5] : Một dung dịch chứa 17,1 (g) chất tan không bay hơi, không điện li

trong 0,500kg nướ c bắt đầu đông đặc ở -0,186oC. Tính khối lượ ng mol của

chất tan và nhiệt độ bắt đầu sôi của dung dịch.

Cho: K đ(H2O) = 1,86 ; K s(H2O) = 0,52

Đ/s: M = 342 g/mol; ts = 100,052oC

2.3. Dạng bài tập liên quan đến nhiệt độ đông đặc của dung dịch chất tan

không bay hơi.

Bài 1[1] : Hãy xác định hằng số nghiệm lạnh K b và hằng số nghiệm sôi K s đối

vớ i tetraclorua cacbon; cho biết các dữ kiện sau:

a) Ứ ng vớ i nhiệt độ nóng chảy 250,3K, nhiệt nóng chảy

Hnc = 2,5 kJ/mol.









b) Ứ ng vớ i nhiệt độ sôi 350K, nhiệt hóa hơi Hhh = 30,3 kJ/mol phân tử lượ ng

của tetraclorua cacbon là 153,8 g/mol.

Gi ải :a) Hnc = 2,5.103153,8-1 (J/g)

K b =

Anc /

=

= 32,04

Hhh = 30,3.103.153,8-1 (J/g)

K s =

Ahh /

=

= 5,17

Bài 2[1] : Xác định nhiệt độ đông đặc của dung dịch gồm 100 gam H2O chứa

2 gam NaCl. Biết hằng số nghiệm lạnh của nướ c là: K b = 1,85.

Giải:

mB = 1000 mB =

1000

mB = 1000 = 0,342 (mol/1000g)

=. = 1,850,342 = 0,633oC ; = tđ(dm) – tđ(dd)

Mặt khác: tđ(dm) - H2O = 0oC tđ(dd) = - = - 0,633oC.

Bài 3[5] : Etilen glicol (CH2OH-CH2OH) là một chất chống đóng băng dùng

cho ôtô. Đó là chất tan trong nước và không bay hơi (nhiệt độ sôi 197oC).

Tính nhiệt độ bắt đầu đóng băng và nhiệt độ bắt đầu sôi của dung dịch chứa

651,0 gam hợ p chất này trong 2505 gam nướ c.

Gi ải :

- Nhiệt độ bắt đầu đóng băng:

Ta có: mB = 1000 mB =

1000









mB = 1000 = 4,1916 (mol/1000g)

= K b . mB = 1,86

4,1916 = 7,796oC

= tđ(dm) – tđ(dd) 7,796 = 0 - tđ(dd) tđ(dd) = -7,796oC

- Nhiệt độ bắt đầu sôi: = K s . mB = 0,52 4,1916 = 2,18oC = ts(dd) – ts (dm) 2,18 = tđ(dd) – 0

ts(dd) = 2,18oC.

Bài 4 [1] : Dung dịch gồm 0,92 gam glixerin tan trong 1000 gam nước đông

đặc ở t = -0,0186oC . Tính phân tử lượ ng của glixerin trong dung dịch, cho

biết hằng số nghiệm lạnh của nướ c là K b = 1,86.

Gi ải :

a) Ta có: = (dm) - (dd)

= 0 – (-0,186) = 0,186oC

=. mB = = = 0,01 (mol/1000g)

mB = 1000 mB =

1000

0,01 =

. 1000 M = 92 (g/mol)

Bài 5[1] : Một dung dịch gồm 100 gam benzen hòa tan 10 gam một chất tan

không bay hơi có nhiệt độ đông đặc là -0,74oC.

Nhiệt độ đông đặc của benzen nguyên chất dướ i cùng áp suất bằng 5,5oC.

a) Tính hằng số nghiệm lạnh K b đối vớ i benzen, cho nhiệt hóa hơi riêng của

dung môi bằng 125,947 J/g.

b) Xác định khối lượ ng mol của chất tan trong dung dịch.









Gi ải :

a) K b =

Anc /

=

= 5,12

b) = (dm) - (dd) = 5,5 - (-0,74) = 6,24oC

Lại có: =. mB = =

= 1,219 (mol/1000g)

mB =

1000

mB =

1000

1,219 = 1000 M = 82 (g/mol)

Bài 6[1] : Tính nồng độ phần trăm khối lượ ng của đườ ng trong dung dịch

đườ ng - nướ c khi dung dịch đông đặc ở -0,8oC dướ i áp suất tiêu chuẩn. Cho

biết hằng số nghiệm lạnh đối với nướ c là K b = 1,86.

Gi ải :a) = (dm) - (dd) = 0 - (-0,8) = 0,8oC


= 0,430 (mol/1000g)

Mặt khác:

mB =

1000 =

1000

= = = 6,80.

C% = .100% =

.100%

= 12,83%









2.4. Dạng bài tập xác định áp suất thẩm thấu của dung dịch.

Bài 1[1] : Tính áp suất thẩm thấu của dung dịch 3% đườ ng glucozơ trong

nướ c ở 27

o

C. Biết khối lượ ng riêng của dung dịch bằng 1 g/cm

3

.Gi ải :

Ta có: d = mdd = d .V

C% = . 100% mct =

=

Áp suất thẩm thấu:

= CB.RT =

. RT =

. RT

= .RT = 0,082 (27+273) = 4,1 (atm)

Bài 2[5] : Ở 293K áp suất hơi của nướ c là 2338,5 Pa, áp suất hơi của dung

dịch chất tan không bay hơi, không điện ly là 2295,8 Pa. Xác định áp suất

thẩm thấu của dung dịch ở 313K, biết r ằng ở nhiệt độ này khối lượ ng thể tích

của dung dịch là 1,01 g.cm-3 , khối lượ ng mol của chất hòa tan là 60,0 gam.

Gi ải : = ; =

= 1,83.10-2

Giả thiết số mol nướ c trong dung dịch là 10,0 mol thì n2 bằng:

n2 = 1,83.10-2 (n2 + 10,0) n2 = 0,01864 (mol)

Khối lượ ng chất hòa tan: 0,1864

60,0 = 11,184 (g)

Khối lượ ng dung dịch: (10,0 18) + 11,184 = 191,184 (g)

Ta có: CM = ; V =

CM =

Nồng độ dung dịch: CM = = 0,985 M

Áp suất thẩm thấu của dung dịch: = CB.RT = 0,9850,082313 = 25 atm









Bài 3[1] : Nghiên cứu dung dịch anilin trong ete ở 10oC đượ c biết r ằng áp suất

hơi của ete trên dung dịch bằng 279,5 mmHg, áp suất hơi của ete nguyên chất

bằng 291,7 mmHg .Xác định áp suất thẩm thấu của dung dịch nói trên ở cùng nhiệt độ. Biết khối

lượ ng riêng của dung dịch bằng 0,727 g/ml và phân tử lượ ng của ete bằng 74.

Gi ải

Áp suất thẩm thấu: = CB.RT

Áp suất hơi:

= K A

mB ; K A =

= . mB trong đó: A- dung môi(ete); B - chất tan (alinin)

mB = =

Chuyển từ nồng độ mol thể tích CB sang nồng độ molan mB

Giả sử khối lượ ng riêng của dung dịch là d(g/ml), Vdd = 1 lit

Ta có: d = mdd/V mdd = 1000.d (g)

Khối lượ ng chất tan: mB = MB.CB.V = MB.CB (g)

Khối lượ ng dung môi: mA = 1000d – MB.CB (g)

Số mol của dung môi; nB = CB.V = CB (mol)

Nồng độ molan: mB = 1000 =

1000 (mol/1000g)

Đối vớ i dung dịch vô cùng loãng thì lượ ng chất tan r ất bé so với lượ ng dungdịch:

MB.CB << 1000d mB = CB/d CB = mB.d

= CB.RT = mB.d.RT = 0,7370,082283

= 9,67 (atm)









Bài 4[1] : Nhiệt độ đông đặc của một dung dịch đường trong nướ c là -

0,216oC. Tính áp suất thẩm thấu của dung dịch ở nhiệt độ trên. Cho biết hằng

số nghiệm lạnh đối với nướ c K b = 1,86.Gi ải : = (dm) - (dd) = 0,0 – (-0,216) = 0,216 oC


= 0,1161 (mol/1000g)

Tương tự Bài 4:chuyển từ nồng độ mol thể tích sang nồng độ molan

Áp suất thẩm thấu:

= CB.RT = mB.d.RT

= 0,116110,082273 = 2,6 (atm)









CHƢƠNG 3. HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN CÂN BẰNG HÓA HỌC

3.1. Dạng bài tập về sự chuyển dịch cân bằng.

Vớ i dạng bài tậ p này cần lưu ý một số công thức sau: xi = ∑ ; Pi = xi Pcb

Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier và các yếu tố ảnh hưởng đến

cân bằng hóa học.

Phương trình đẳng nhiệt Van't Hoff: = RTln

Biểu thức tính Go: = - RT ln Go = Ho - TS

Bài 1[5] : Vôi sống đượ c sản xuất từ đá vôi theo phản ứng sau:

CaCO3(tt) CaO(tt) + CO2(k); = +177,8 kJ

a) Để thu đượ c CaO vớ i hiệu suất cao từ một lượ ng CaCO3 xác định, cần

đồng thờ i những biện pháp gì? Có thể chuyển 100% lượ ng CaCO3 thành CaO

đượ c không, bằng cách nào?

b) Khi phản ứng ở tr ạng thái cân bằng, nếu thêm hoặc bớ t một ít CaCO3(tt)

vào hệ, thì cân bằng có chuyển dịch không? Tại sao?

Gi ải :

a) Cần nhiệt độ cao, vì

Ho > 0, đồng thờ i giảm áp suất khí CO2 xuống. Có

thể chuyển 100% lượ ng CaCO3 thành CaO bằng cách tăng nhiệt độ phản ứngvà cho khí CO2 bay ra khỏi khu vực phản ứng, cân bằng sẽ chuyển dịch liên

tục theo chiều thuận.

b) Vì cân bằng bằng này có chất khí, nên chỉ tồn tại trong bình kín. Khi đó K p

= = const, nghĩa là thành phần CaCO3 không có trong biểu thức tính K p.









Do đó việc thêm hoặc bớ t một ít CaCO3 không làm biến đổi , nên cân

bằng không chuyển dịch.

Bài 2[5] :

C(gr) + O2(k) CO(k) (1) ; = -110,5103 – 89,0 T (J)

C(gr) + O2(k) CO2(k) (2) ; = -393,5103 – 3,00 T (J)

2CO(k) C(gr) + CO2(k) (3) ;

Khi tăng nhiệt độ, tăng áp suất của hệ cân bằng (3) có ảnh hưởng như thế nào

đến cân bằng?

Gi ải : = - 2 = -393,5103 - 3,00T - 2(-110,5103 - 89,0T) = -172,5103 + 175,0T (J) = -172,5.103 J < 0: phản ứng tỏa nhiệt;

Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (

< 0)

Tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, vì n < 0

Bài 3: (Đề tuyển sinh sau ĐH năm 2005- ĐH QGHN)

Ở 1000oC phản ứng: C(gr) + CO2(k) 2CO(k)

Có thế biến thiên thế đẳng áp – đẳng nhiệt chuẩn = - 4,2 kJ/mol

Ở nhiệt độ và áp suất không đổi 1 atm như trên, nếu tr ộn CO và CO2 theo tỉ lệ

mol 4:1 khi có mặt một lượng dư graphit thì phản ứng xảy ra theo chiều nào?

Gi ải :

Đối vớ i phản ứng: C(gr) + CO2(k) 2CO(k) ; K p =

= + RTln









Theo bài ra ta có: PCO = Pcb = 0,8 atm; =

Pcb = 0,2 atm

G = - 4200 + 8,3141000ln = 5458 (J/mol)G = 5458 (J/mol) > 0 ; phản ứng xảy ra theo chiều nghịch.

Bài 4[5] :

2NO2(k) N2O4(k); K p = 9,2 ở 25oC

Hỏi ở cùng nhiệt độ phản ứng đi theo chiều nào với điều kiện sau:

a)

= 0,90 atm;

= 0,10 atm

b) = 0,72 atm; = 0,28 atm

c) = 0,10 atm; = 0,90 atm

Gi ải :

Theo (4.5) ta có: = RTln

Nếu Q p > K p thì

G > 0: Phản ứng theo chiều nghịch

Nếu Q p < K p thì G < 0: Phản ứng theo chiều thuận

Nếu Q p = K p thì G = 0: Phản ứng ở tr ạng thái cân bằng

Q p =

a) Nếu Q p = = 90 > K p : Phản ứng theo chiều nghịch

b) Nếu Q p = = 9,2 = K p : Phản ứng ở tr ạng thái cân bằng

c) Nếu Q p = = 0,12 < K p : Phản ứng đi theo chiều thuận

Bài 5: ( Kì thi chọn HSG quốc gia 2002 – Bảng A)

Khí NO k ết hợ p vớ i hơi Br 2 tạo ra một khí duy nhất trong phân tử có 3

nguyên tử:









1. Viết phương trình phản ứng xảy ra.

2. Xét tại 25oC, K p = 116,6 cân bằng đượ c thiết lậ p. Cân bằng đó đượ c chuyển

dịch như thế nào? Nếu:a) Tăng lượ ng khí NO b) Giảm lượng hơi Br 2

c) Giảm nhiệt độ d) Thêm khí N2 vào hệ mà:

- Thể tích bình phản ứng không đổi (V = const)

- Áp suất chung của hệ không đổi (P = const).

Gi ải :

1. 2NO(k) + Br 2(hơi)

2NOBr(k) ;

H > 0 (1)

2. Theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier

a) Nếu tăng lượ ng khí NO, cân bằng hóa học chuyển dờ i sang phải

b) Giảm lượng hơi Br 2, cân bằng chuyển dờ i sang trái

c) H > 0 , giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch sang trái

d) Khi thêm N2 là khí trơ:

+) Nếu V = const; không ảnh hưở ng tớ i cân bằng hóa học, vì N2 không gây

ảnh hưở ng nào lên hệ.

+) Nếu P = const;

Khi chưa có N2: Phệ(1) = P NO + + P NOBr

Khi có N2: Phệ(2) = + + +

P’ = + +

Có: V.P = const

P’ < Phệ(1)

= RTln ; Q p = ; K p = 116,6

So sánh Q p vớ i K p:

Nếu Q p = K p ; không ảnh hưởng đến cân bằng

Nếu Q p > K p ; cân bằng chuyển dịch sang trái

Nếu Q p < K p ; cân bằng chuyển dịch sang phải.









Bài 6[5] :

Ở 25oC phản ứng: NO +

O2

NO2

Có = -34,82 kJ và = -56,34 kJ. Xác định hằng số cân bằng ở 298K

và ở 598K.

K ết quả tìm đượ c có phù hợ p vớ i nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le

Chatelier không?

Gi ải :

Hằng số cân bằng ở 25oC:

= - RT ln

ln K p = - = - K p = 1,3.106

Hằng số cân bằng ở 598 K: Chấ p nhận = -56,34 kJ không phụ thuộc vào

nhiệt độ trong khoảng từ 298K đến 598K:

ln =

) ln = -

(

= 12 ; <

Sự tăng nhiệt độ trong trườ ng hợ p phản ứng tỏa nhiệt ( < 0) làm cân bằng

chuyển dịch sang trái, là phía có tác dụng chống lại sự tăng nhiệt độ Phù hợ p vớ i nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier.

Bài 7[6] : Trong công nghiệ p NH3 đượ c tổng hợ p theo phản ứng sau:

N2(k) + H2(k)

2NH3(k)

Dựa vào quy tắc pha Gibbs tính bậc tự do (biên độ) của hệ ở cân bằng trên.Giá tr ị thu đượ c cho ta biết những thông tin gì về hệ cân bằng?

Hãy cho biết những điều kiện thực hiện phản ứng trên trong công nghiệ p và

chúng có phù hợ p vớ i nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier không?

Giải thích?









Đ/s: v = 3, trong công nghiệ p: T = 500oC,

P = 300 atm, xúc tác Fe, tỉ lệ mol N2:H2 = 1:3

Bài 8 [6] : PCl3(k) + Cl2(k); K P = ở nhiệt độ 525K

a) Cho 1,0 mol PCl5 vào bình chân không ở nhiệt độ 525K, áp suất lúc cân

bằng là 2,0 atm. Tính số mol các chất lúc cân bằng.

b) Khi cân bằng ở phần a) đượ c thiết lậ p, thêm vào bình phản ứng 1,0 mol khí

hiếm agon (chất trơ), vẫn giữ nguyên dung tích của bình và nhiệt độ. Cân

bằng có chuyển dịch không? Giải thích.

c) Làm tương tự như phần b) nhưng biến đổi dung tích của bình phản ứng để

giữ áp suất của hệ lúc cân bằng vẫn là 2 atm. Cân bằng có chuyển dịch không

và chuyển dịch theo chiều nào? Chứng minh bằng tính số mol các chất lúc

cân bằng

Đ/s: a) = 0,31 (mol); = = 0,7 (mol)

b) Cân bằng không chuyển dịch vì dung tích của bình và nhiệt độ không đổi,

nên áp suất riêng phần của các chất khí trong cân bằng không đổi.

c) Cân bằng chuyển dịch sang phía tạo ra PCl3 và Cl2;= 0,23 (mol); = = 0,77 (mol).

3.2. Dạng bài tập tính hằng số cân bằng K p, K c, K n, K x và thành phần cân

bằng.

Vớ i dạng bài tậ p này cần lưu ý một số công thức sau:

+ Biểu thức tính: K p = ( )cb ; K c = ( )cb ;

K n = ( )cb ; K x = (

)cb ;

+ Mối liên hệ giữa các hằng số K p, K c, K n, K x:









K p = K c = K n ∑ = K x

+

= - RT ln

Bài 1[5] : C(gr) + CO2(k) 2CO(k) ; K p = 1,41 ở 727oC

Cho 1,0 mol CO2 và một lượng dư C vào trong một bình chân không kín ở

727oC:

a) Tính phần trăm CO2 đã phản ứng khi phản ứng ở tr ạng thái cân bằng, biết

r ằng áp suất lúc cân bằng là 1,0atm.

b) Tính các hằng số cân bằng K c, K n, K x ở cùng nhiệt độ.

Gi ải :

a) C(gr) + CO2(k) 2CO(k)

Số mol lúc đầu: 1 0

Số mol lúc cân bằng: 1- 2

Tổng số mol khí lúc cân bằng: ∑ = 1+

K p = = = 1,41 = = 0,51 hay = 51% CO2 đã phản ứng.

b) K n =

= =

= 2,1

K c = K p = 1,41 (0,0821,0103)-1 = 1,7.10-2

K x = K p

= 1,41

(1,0)-1 = 1,41

Bài 2: ( Olympic hóa học các trường ĐHVN lần thứ 2, 2004- Bảng B)

SO2 phản ứng vớ i O2 theo phương trình: 2SO2(k) + O2(k) 2SO3(k)

Khi cân bằng ở áp suất 1 atm và 700K thu đượ c hỗn hợ p khí gồm 0,21 mol

SO2; 5,37 mol O2; 10,30 mol SO3 và 84,12 mol N2. Hãy tính:

a) Hằng số cân bằng K p

b) Số mol ban đầu của SO2; O2 và N2









c) Tỉ lệ chuyển hóa của SO2 thành SO3.

Gi ải :

a) 2SO2(k) + O2(k) 2SO3(k) ;∑ = 0,21 + 5,37 + 10,30 + 84,12 = 100 mol ; Pcb = 1 atm.

K p =

=

( ) K p =

= 4,48.104

b) 2SO2(k) + O2(k)

2SO3(k)

Số mol lúc đầu: a bSố mol phản ứng: 2x x 2x

Số mol lúc cân bằng: 0,21 5,37 10,37

2x = 10,37 x = 5,15

b – x = 5,37 b = 10,52 (ban đầu) = 10,52 (mol)

b – 2x = 0,21

a = 10,51

(ban đầu) = 10,51 (mol)

(ban đầu) = 84,12 (mol)

c) Tỉ lệ chuyển hóa của SO2 thành SO3 = = 98%


Amoniac đượ c tổng hợ p theo phản ứng: N2(k) + 3H2(k)

2NH3(k)

Cho biết: N2(k) H2(k) NH3(k)Ho(KJ/mol) - - -46,19So(J/mol.K) 191,49 130,59 192,51

a) Hãy xác định hằng số cân bằng K của phản ứng ở 450oC (coi Ho và So

của phản ứng là không đổi theo nhiệt độ)









b) Nếu xuất phát từ hỗn hợ p N2 và H2 ban đầu có tỉ lệ N2:H2 = 1:3 ( về thể

tích) thì ở 450oC phải thực hiện phản ứng ở áp suất bằng bao nhiêu để hiệu

suất chuyển hóa đạt 90%. Tính phần trăm về thể tích của các khí thu đượ ctrong điều kiện này?

Gi ải :

a) N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) = 2 = 2 (-46,19) = -92,38 kJ/mol

= 2 - - 3 = 2192,51 - 191,49 - 3130,59 = - 198,24 J/k

= - TSo

= - 92380 + 723198,24 = 50947,52 (J) = - RT ln ln K 723 = - = -8,476

K 723 = 2,0810-4

b) N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k)

Số mol lúc đầu: 1 3

Số mol lúc cân bằng: 1-

3(1-

2

∑ = 1- + 3(1- + 2 = 4 - 2

= Pcb; =

Pcb; = Pcb;

K p =

=

= 2,08.10-4

Thay

= 0,9

Pcb = 5284 atm

%NH3 = 100% = 82% ; %N2 = 100% = 4,5%

%H2 = 100% = 13,5%

Bài 4: ( Olympic hóa học Đức – 1999)









Nitrosyl clorua là một chất r ất độc, khi đun nóng sẽ phân hủy thành nitơ

monoxit và clo. Các số liệu nhiệt động học cho ở bảng:

NOCl NO Cl2 (kJ/mol) 51,71 90,25 0

(J/mol.K) 264 211 223

C p(J/mol.K) 44,7 29,8 33,9

1. Bạn hãy tính K p đối vớ i phản ứng ở nhiệt độ 298K. Bạn hãy tính ra k ết quả

bằng đơn vị atm và Pa.

2. Bạn hãy tính gần đùng K p ở nhiệt độ 575K ( nghĩa là không sử dụng C p) bằng cách áp dụng phương trình Van’t Hoff về sự phụ thuộc của những hằng

số cân bằng vào nhiệt độ. Bạn hãy nêu rõ trong những điều kiện nào thì việc

tính toán như vậy là có ý nghĩa.

Gi ải :

1. 2NOCl 2NO + Cl2

= + - = 0 + 290,25 – 251,71 = 77,08 (kJ/mol) = + -

= 223 + 2211 - 2264 = 117(J/mol K) = - T

= 77,08

103 – 298

117 = 42214 (J/mol)

= -RTlnK p 42214 = -8,314298.lnK p K p = 3,9810-8 atm = 4,0410-3 Pa

2. Đối với trườ ng hợ p gần đúng. Phương trình Vant’Hoff có dạng:

ln =

) ln =

)

= 4,32.10-3 atm = 437 Pa









Sự tính toán gần đúng này rất có ý nghĩa, nếu ở các nhiệt độ đượ c xem

xét, H và S gần như bằng nhau. (Điều đó có nghĩa là ở các nhiệt độ đượ c

xét C p của các chất tham gia phản ứng gần như bằng 0).Bài 5: (Kì thi chọn HSG quốc gia 2003 – Bảng A)

Khi nung nóng đến nhiệt độ cao PCl5 bị phân li theo phương trình

PCl5 (k) ⇋ PCl3 (k) + Cl2 (k)

1. Cho m gam PCl5 vào một bình dung tích V, đun nóng bình đến nhiệt độ T

(K) để xảy ra phản ứng phân li PCl5. Sau khi đạt tớ i cân bằng áp suất khí

trong bình bằng p. Hãy thiết lậ p biểu thức của K p theo độ phân li α và áp suất

p. Thiết lậ p biểu thức của K C theo α, m, V.

2. Trong thí nghiệm 1 thực hiện ở nhiệt độ T1 ngườ i ta cho 83,300 gam PCl5

vào bình dung tích V1. Sau khi đạt tớ i cân bằng đo đượ c p bằng 2,700 atm.

Hỗn hợ p khí trong bình có tỉ khối so vớ i hidro bằng 68,862. Tính α và K p.

Cho: Cl = 35,453 ; P : 30,974 ; H = 1,008 ; Các khí đều là khí lí tưở ng.

Gi ải :

1. Thiết lậ p biểu thức cho K C

PCl5 (k) ⇋ PCl3 (k) + Cl2 (k)

Ban đầu: a mol

Cân bằng: a - x x x

Tổng số mol khí lúc cân bằng: ncb = a + x

Lại có:

=

; Khối lượ ng mol:

= 30,974 + 535,453 = 208,239 (g/mol)

= 30,974 + 3 35,453 = 137,333 (g/mol)

= 70,906 (g/mol)

ban đầu = = a (mol)









Áp suất riêng phần lúc cân bằng của mỗi khí:

=

P ;

=

=

P

K P = = = .P2 . .

K P = =

P ; K P =

P =

P

=

;

=

=

K C = =

=

2. Thí nghiệm 1:

ban đầu = = 0,40 (mol)

Khối lượ ng trung bình của hỗn hợ p cân bằng:

68,8262,016 = 138,753 (g/mol)

Tổng số mol khí lúc cân bằng:

n = a (1 – ) = = 0,60 (mol)

0,60 = 0,40.(1- ) = 0,50

Tìm K P tại nhiệt độ T1: K P =

P =

2,70 = 0,9


Ở 820oC hằng số cân bằng của hai phản ứng:

CaCO3(r) CaO(r) + CO2(k) là K 1 = 0,2

và C(r) + CO2(k) 2CO(k) là K 2 = 2









ngườ i ta cho 1 mol CaCO3 và 1 mol C vào bình chân không 22,4 lít, đượ c giữ

ở 820oC. Hãy tính thành phần của hệ ở tr ạng thái cân bằng. Ở nhiệt độ 820oC

sự phân hủy của CaCO3 sẽ hoàn toàn khi thể tích bình bằng bao nhiêu?Gi ải :

Khi hai cân bằng cùng tồn tại ta có:

K 1 = = 0,2 ; K 2 =

= 2

Từ đó suy ra: = 0,2 atm ; = 0,63 atm

CaCO3(r) CaO(r) + CO2(k); C(r) + CO2(k) 2CO(k)Số mol bđ 1 0 0 1 x 0

Số mol pư x x x y y 2y

Số mol cb 1-x x x 1-y x-y 2y

Biết áp suất riêng phần của các khí , tính đượ c số mol khí:

PV = nRT

n =

x-y = = = 0,5 ; 2y = = = 0,16

x = 0,13 ; y = 0,08;

Thành phần của hệ ở tr ạng thái cân bằng: = 1-x = 0,87 (mol); nCaO = 0,13 (mol); = 0,05 (mol);

nC = 0,92 (mol); nCO = 0,16 (mol);

Khi CaCO3 phân hủy hoàn toàn thì : 1- x = 0 x = 1, và áp suất riêng phầncủa các khí vẫn giữ nguyên giá tr ị (vì K không đổi)

Đối vớ i CO: .V = 2yRT 0,63V = 2yRT

Đối vớ i CO2: V = (1-y)RT 0,2V = (1-y)RT

Giải hệ 2 phương trình tìm đượ c V = 174 lít.










Ở 1020K xảy ra 2 phản ứng:

C(r) + CO2(k) 2CO(k) có K 1 = 4

Fe(r) + CO2(k) FeO(r) + CO(k) có K 2 = 1,25a) Tính áp suất riêng của CO và CO2

b) Người ta đưa 1 mol Fe, 1 mol C và 1,2 mol CO2 vào bình chân không thể

tích 20 lít ở nhiệt độ 1020K. Tính số mol cuả các chất có trong hệ tại thờ i

điểm cân bằng?

Gi ải :

a) K 1 = = 4 ; K 2 = = 1,25

= = = 3,2 (atm) ; =

= = 2,56 (atm)

b) C(r) + CO2(k) 2CO(k) ; Fe(r) + CO2(k) FeO(r) + CO(k)

t = 0 1 1,2 0 1 1,2 0 0

x x 2x y y y y

tcb 1-x 1,2-x-y 2x+y 1-y 1,2-x-y y 2x+y

Tổng số mol của khí tại thời điểm cân bằng:∑ = 1,2 - x – y +2x + y

= 1,2 + x

Áp suất chung của hệ tại tcb :Pcb = PCO +PCO2 = 3,2 + 2,56 = 5,76 (atm)

Vậy ta có: 1,2 + x = =

= 1,38 x = 0,18 (mol)

Vớ i khí CO ta có: nCO = 2x + y = = = 0,765 (mol)

Vậy y = 0,765 – 2x = 0,405 mol = nFeO

nC = 1-x = 0,82 (mol) nCO = 0,765 (mol)

nFe = 1-y = 0,595 (mol) = 1,2 -x-y =0,615 (mol)










Một lượ ng sắt(II) sunfat được đốt nóng trong bình kín ở 929K, tại đó xảy ra 2

phản ứng:

2FeSO4(r) Fe2O3(r) + SO3(k) + SO2(k) ; (1)SO3(k) SO2(k) + O2(k); (2)

Sau khi cân bằng đượ c thiết lậ p, áp suất chung trong bình là 0,836 atm và áp

suất riêng của oxi là 0,0275 atm. Tính K p của mỗi phản ứng trên?

Đ/s: K p(1) = 0,1604 ; K p(2) = 0,2181

Bài 9[6] : Từ các dữ kiện sau:

O2(k) Cl2(k) HCl(k) H2O(k) (J/mol.k) 205,03 222,9 186,7 188,7 (kJ/mol) 0 0 -92,31 -241,83

1. Tính hằng số cân bằng của phản ứng:

4HCl(k) + O2(k) 2Cl2(k) + 2H2O(k) ở 298K

2. Giả thiết

và

của phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ, tính hằng

số cân bằng của phản ứng ở 698K.

3. Muốn tăng hiệu suất oxi hóa HCl thì nên tiến hành phản ứng ở những điều

kiện nào?

Đ/s: 1. K P = 1013,34

2. K P,698 = 101,8

3. hạ nhiệt độ, tăng áp suất,tăng nồng độ oxi

Bài 10[6] : Ở nhiệt độ xác định và dướ i áp suất 1 atm độ phân li của N2O4

thành NO2 bằng 11%.

1.Tính hằng số cân bằng K P của phản ứng này.

2.Độ phân li sẽ thay đổi như thế nào khi áp suất giảm từ 1 atm xuống tớ i 0,8

atm?









3.Để cho độ phân li giảm xuống tớ i 8% thì phải nén hỗn hợ p khí tớ i áp suất

nào? K ết quả nhận đượ c có phù hợ p vớ i nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le

Chatelier?Đ/s: 1. K P = 0,049

2. tăng từ 11% lên 12,3%

3. P= 1,9 atm; cân bằng chuyển dịch sang trái

Bài 11[6] : Cho phản ứng : N2O4 2NO2 tại 25oC

Hãy tính các giá tr ị hằng số cân bằng K P, K C, K X, biết r ằng tại nhiệt độ trên

các giá tr ị năng lượ ng tự do chuẩn của NO2, N2O4 lần lượ t là 51,5 và 98,5

kJ/mol.

Đ/s: K P = 0,1625; K C = 6,546; K X = 0,1625

3.3. Dạng bài tập tính hiệu ứ ng nhiệt của phản ứ ng (Ho); Go , So.

Vớ i dạng bài tậ p này cần chú ý một số công thức sau:

+ = - TSo

+ ln = )

+ So =

Bài 1: a) 2HCl(k) H2(k) + Cl2(k) (1)

Hằng số cân bằng K p của phản ứng ở nhiệt độ 1727oC và 727oC lần lượ t là

4,237.10-6 và 4,90.10-11. Tính

của phản ứng, coi

là hằng số đối vớ i

nhiệt độ.

b) Cho biết: 2HI(k) H2(k) + I2(k) (2) K p = 3,80.10-2 ở 727oC

Tính K p của phản ứng sau ở 727oC:

2HI(k) + Cl2(k) 2HCl(k) + I2(k) (3)

Gi ải :

a) Để tính

từ dữ kiện đầu bài ta sử dụng hệ thức:









ln =

) ln =

)

= 189 kJ b) (3) = (2) – (1)

K p(3) = K p(2) (K p(1) )-1

K p(3) = 3,80.10-2 . = 7,76.108

Bài 2: ( Olympic hóa học quốc tế – 2000)

Vào ngày 1/7/2000, đườ ng hầm và cầu nối giữa Đan Mạch và Thụy Điển

chính thức đượ c mở cửa. Nó bao gồm một đườ ng hầm từ Co penhagen đến

một hòn đảo nhân tạo và một chiếc cầu từ hòn đảo đó đến Malmo ở Thụy

Điển. Vật liệu chính dùng để xây dựng là thép và bêtông. Bài này sẽ đề cậ p

đến việc sản xuất và thoái hóa của từng vật liệu.

Bêtông đượ c hình thành từ một hỗn hợ p của ximăng, nước, cát và đá

nhỏ. Ximăng chứa chủ yếu canxi silicat và canxi aluminat đượ c sinh ra bằng

cách đun nóng và nghiền nhỏ hỗn hợp đất sét và đá vôi. Bướ c tiế p theo trong

việc sản xuất ximăng là thêm một lượ ng nhỏ thạch cao CaSO4.2H2O để làm

tăng cường độ cứng của bêtông. Bướ c cuối cùng là nâng nhiệt độ lên nhưng

có thể nhận đượ c sản phẩm không mong muốn hemihydrat CaSO4.0,5H2O

theo phản ứng.

CaSO4.2H2O

CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O

Các giá tr ị nhiệt động cho ở bảng sau: biết p = 1,00 barHosinh (kJ/mol) So (J.K-1.mol-1)

CaSO4.2H2O(r) -2021,0 194,0

CaSO4.0,5H2O(r) -1575,0 130,5

H2O(h) -241,8 188,6

R = 8,314 (J.mol-1.K -1) = 0,08314(bar.mol-1.K -1); 0oC = 273,15K









1.Tính Ho(kJ) cho phản ứng chuyển 1,00kg CaSO4.2H2O(r) thành

CaSO4.0,5H2O(r). Phản ứng này thu nhiệt hay tỏa nhiệt?

2.Tính áp suất cân bằng (bar) của hơi nướ c trong bình kín chứaCaSO4.2H2O(r), CaSO4.0,5H2O(r), H2O(h) ở 25oC

3.Tính nhiệt độ để = 1,00 bar trong hệ ở câu 2. Giả sử Ho, So là

hằng số.

Gi ải :

1. Ho = Ho(sp) - Ho

(tham gia pư) = -1575,0 +1,5 ( -241,8) – (-2021,0)

= 83,3 (kJ.mol

-1

) = m/M =1000/172,18 = 5,808 mol

n. Ho = 484 kJ > 0 . Vậy phản ứng là thu nhiệt.

2. So = So(sp) - So

(tham gia pư) = 130,5 + 1,5 188,6 - 194,0

= 219,4 (J.K -1.mol-1)Go = Ho -TSo = 83,3.103 – 298219,4 = 17886 (J.mol-1)

Mà Go

= -RTlnK p K p = 7,35.10-4

= = 8,15.10-3 (bar)

3. =1,00 bar K p = 0 Go = -RTlnK p = 0

Mà Go = Ho -TSo = 0 17886 = 83,3.103 – T.219,4T = 380K (hay 107oC)


a) SO3 được đốt nóng lên đến 900K. Vớ i áp suất chung bằng 1,306 atm ngườ ita đo đượ c / = 2,58 . Tính hằng số cân bằng của hệ :

SO3(k) SO2(k) + 1/2O2(k) (1)

b)Cho cân bằng : V2O5(r) + SO2(k) V2O4(r) + SO3(k) (2)









Bằng thực nghiệm người ta xác định đượ c :

T(K) 900 830

log / -1,7 -1,812Tính Ho; Go ở 298oK

Gi ải :

a) SO3(k) SO2(k) + 1/2O2(k) (1)

Ta có: / = 2,58 = 2,58

=

.

Pcb = + + = 1,036

2,58. + + 1/2 = 4,08= 1,036

{

K 900 =

=

= 0,15

b) V2O5(r) + SO2(k) V2O4(r) + SO3(k) (2) = -RTlnK p = -2,303.RTlog.K p = - 2,3038,314900 (-1,7) = 29,3 (kJ) = - 2,3038,314900 (-1,812) = 28,8 (kJ)

So =

= -7,1 (J/mol.K)

Ho = + 900. = 29,3 + 900 (-7,1).10-3 = 22,9 (kJ) = Ho – 298. So = 22,9 – 298 (-7,1).10-3 = 28,8 (kJ)


Tr ạng thái cân bằng của phản ứng (1) dưới đây được xác định bằng các dữ

kiện sau: C(gr) + CO2(k) 2CO(k) (1)









Nhiệt độ (oC) Áp suất chung %thể tích CO trong hỗn hợ p

800 2,57 74,55

900 2,30 93,08Biết ở 900oC, nhiệt tạo thành chuẩn của CO2(k) bằng -390,7 kJ và hằng số cân

bằng của phản ứng (2) sau bằng 1,25.10-16 : 2CO2(k) 2CO(k) + O2(k) (2)

a)Tính Ho của phản ứng (1) ở 900oC (coi không đổi trong khoảng nhiệt độ

trên)

b)Tính Ho và So của phản ứng (2) ở 900oC.

Gi ải :

a) C(gr) + CO2(k) 2CO(k) (1) K p =

Pcb = PCO + ; % về thể tích là % về áp suất: PCO = %V. Pcb

Ta có bảng sau:oK PCO K T

1073 1,916 0,654 5,6131173 2,141 0,159 28,829

Từ biểu thức: ln =

)

ln =

) = 171,226 (kJ)

b) C(r) +O2(k)

CO2(k) (3)

= -390,7 (kJ)

(2) = (1) – (3) = - = 171,226 – (- 390,7) = 561,926 (kJ)

Áp dụng biểu thức = - RTlnK p cho (2) ở 1173K = - 8,3131173ln(1,25.10-16) = 357,113 (kJ)

=

=

= 174,6 (J/K)









Bài 5: (Đề tuyển sinh sau ĐH năm 2009 - ĐH QGHN)

Cho các phản ứng (1), (2) có Go(J) phụ thuộc vào nhiệt độ theo các phương

trình tương ứng sau:4Cu(r) + O2(k) 2Cu2O(r) (1); = -333400 + 136,6T

2Cu2O(r) + O2(k) 4CuO(r) (2); = -287400 + 232,6T

a) Tính Ho và Ho của phản ứng dưới đây:

2Cu(r) + O2(k) 2CuO(r) (3)

b) Thiết lậ p biểu thức ln

= f(T) đối vớ i phản ứng (3)

c) Cho 5,0 g CuO vào một bình chân không dung tích 2 lít, ở 1220K. Tính số mol của các chất khi cân bằng, biết r ằng trong hệ chỉ xảy ra cân bằng (2) .

Gi ải :

a) Nhận thấy: (3) = nên =

( + )

= -310400 + 184,6 T

= -310400 J;

= - 184,6 (J/K)

b) 2Cu(r) + O2(k) 2CuO(r) (3) K p(3) = ln = - ln K p(3)

= -RTln K p(3) ln = =

- =

+

ln = -37334,62T-1 + 22,2

c) 2Cu2O(r) + O2(k)

4CuO(r) (2); nCuO = 5/80 = 0,0625 mol

Tại T = 1220K ; = -287400 + 232,61220 = -3628(J)

ln = - =

= 0,3577

K p(2) = = 1,43 hay =

= 0,6993 (atm)

Áp dụng biểu thức: PV = nRT









= = 0,014 (mol)

= 2

= 2

0,014 = 0,028 (mol)

nCuO = nCuO(bđ) - 2 = 0,0625 – 20,028 = 0,065 (mol).

Bài 6: (Olympic hóa học các trường ĐHVN lần thứ V, 2004- Bảng A)

Trong công nghiệ p người ta thường điều chế Zr bằng phương pháp K roll thep

phản ứng sau:

ZrCl4(k) + 2Mg(l) 2MgCl2(l) + Zr(r)

Phản ứng thực hiện ở 800oC trong môi trườ ng khí Agon (Ar) ở áp suất 1atm.

Các pha trong phản ứng không hòa lẫn vào nhau:

1) Thiết lập phương trình Go = f(T) cho phản ứng.

2) Chứng minh r ằng phản ứng là tự phát trong điều kiện công nghiệ p ở 800oC

và áp suất của ZrCl4 là 0,1 (atm).

Cho biết các số liệu entanpi tạo thành , entanpi thăng hoa , entanpi

nóng chảy

,(tính bằng kJ.mol-1) và entropi So (đơn vị J.K -1.mol-1) ở bảng

sau:

Chất Tnc (K) Tth (K) So

Zr(r) 0 39,0

ZrCl4(r) -980 106 604 181

Mg(r) 0 923 32,68 9

MgCl2(r) -641 981 89,59 43

Coi Ho và So của phản ứng là hằng số trong khoảng nhiệt độ khảo sát.

Gi ải :

1. Go = Ho - TSo Ho = 2(MgCl2,l) + (Zr,r) - (ZrCl4,k) - 2(Mg,l)(MgCl2,l) = (MgCl2,r) + (MgCl2,l)

= -641 + 43 = -598 (kJ.mol-1)









(Zr,k) = (Zr,r) + (Zr,r)

= - 980 + 106 = -874 (kJ.mol-1)

(Mg,l) = (Mg,r) + (Mg,r)= 0 + 9 = 9 (kJ.mol-1)So = 2(MgCl2,l) + (Zr,r) - (ZrCl4,k) - 2(Mg,l)

(MgCl2,l) = (MgCl2,l) + (MgCl2,r)

= 89,59 +

= 133,42 (J.K -1.mol-1)

(ZrCl4,k) = (ZrCl4,r) + (ZrCl4,k)

= 181 +

= 356,5 (J.K -1.mol-1)

(Mg,l) = (Mg,r) + (Mg,r)

= 32,68 + = 42,43 (J.K -1.mol-1)

So = 2(133,42) +39,0 – 356,5 – 2(42,43) = -135,5 (J.K -1)Go = -340 + 0,1355T (kJ)Ho = 2(-598) + 874 – 29 = -340 (kJ)

2. G = Go + RTlnQ p

= -340 + 0,1355

1073 + 8,314.10-3

1073ln(1/0,10)

= -174,07 kJ < 0 : phản ứng tự phát.

Bài 7[6] :

a) Hằng số cân bằng ở 25oC và biến thiên entanpi chuẩn của phản ứng:

NH4Cl(r) NH3(k) + HCl(k)

Có các giá tr ị sau: K P = 10-6; Ho = 42,3 (kcal/mol). Giả thiết H không phụ

thuộc vào nhiệt độ, tính nhiệt độ mà tại đó áp suất của hệ đạt 1 atm.









b)Amoni nitrat cũng phân hủy ở nhiệt độ thấp, nhưng khi nổ xảy ra phản ứng

sau: NH4 NO3(r) N2(k) + 2H2O(k) + 1/2O2(k)

Phản ứng này có K P = 10

48

ở 25

o

C và H

o

= -28,3 (kcal/mol). Tính S

o

và giảithích giá tr ị thu đượ c của So. Cho R = 1,987 (cal/mol.K)

Đ/s: a) T2 = 360,77K hay 87,77oC

b) So > 0; Từ phản ứng phân hủy NH4Cl(r) ta

thấy 1mol NH4Cl r ắn sẽ tạo ra 3,5 mol khí. Điều này dẫn tớ i nổ mạnh.

Bài 8[6] : Đioxit cacbon bị phân hủy ở nhiệt độ cao theo phản ứng sau:

2CO2

2CO + O2

Khi áp suất bằng 1 atm thì lượ ng % CO2 bị phân hủy là 2,5.10-5 ở 1000K và

1,27.10-2 ở 1400K. Hãy tính biến thiên năng lượ ng tự do chuẩn và entanpi

chuẩn ở 1000K. Giả thiết trong khoảng nhiệt độ nói trên H của phản ứng coi

như không đổi.

Đ/s: Go = 390,50 (kJ/mol); So = 172,876 (J/mol.K)

Bài 9[6] : Sự phân hủy NaHCO3 là một phản ứng thuận nghịch :

2NaHCO3(r) Na2CO3(r) + H2O(k) + CO2(k)

Người ta đo áp suất của các khí tạo thành theo nhiệt độ và đượ c k ết quả như

sau:

Nhiệt độ(oC) 30 50 70 90 100 110

Áp suất (mmHg) 6 30 120 414 771 1253

a) Xác định

Ho và

So của phản ứng.

b) Xác định nhiệt độ mà áp suất của hệ bằng 1 atm (760 mmHg)

c) Trong một thí nghiệm ngườ i ta cho 2 (g) NaHCO3 vào một bình chân

không thể tích một lít. Trong một thí nghiệm khác ngườ i ta cho 5 (g) NaHCO3

vào một bình giống như vậy. Người ta đun nóng cả 2 bình đến khi đạt áp suất

1 atm. Xác định thành phần của mỗi hệ lúc cân bằng.

Đ/s: a)

Ho = 130806 J/mol;

So = 340 (J/mol.K)









b) T = 372,1 K

c) Thí nghiệm 1: NaHCO3 phân hủy hoàn toàn;

Thí nghiệm 2: (còn lại) = 0,0269 (mol)Bài 10: (Đề tuyển sinh sau ĐH năm 2002 - ĐH QGHN)

Cho cân bằng: 2Ag2O(r) 4Ag(r) + O2(k)

Bằng thực nghiệm người ta đo đượ c áp suất của hệ :

toC 25 98

P (atm) 1,9.10-4 2,35.10-2

a) Thiết lậ p biểu thức G

o

= f(T), từ đó đánh giá thế đẳng nhiệt, đẳng ápchuẩn tạo thành Go của Ag2O ở 25oC.

b) Cho 10-2 mol Ag2O vào một bình chân không ở 98oC. Tính áp suất và

lượ ng Ag2O còn lại lúc cân bằng, nếu thể tích của bình là 2 lít.

Đ/s: a) Go = 60657,4 – 132,3T; Go(Ag2O) = -1061(J/mol)

b) (còn lại) = 0,007 (mol)









K ẾT LUẬN

Trong quá trình thực hiện khóa luận, em đã tiến hành nghiên cứu đượ c

các nội dung sau đây: - Về phần dung dịch: Tìm hiểu và hệ thống một số công thức về các loại nồng

độ, công thức tính nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của chất tan không bay

hơi, định luật Raoult.

- Về phần cân bằng: Hệ thống lại các biểu thức tính hằng số cân bằng và mối

liên hệ giữa chúng, các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng và nguyên lý chuyển

dịch cân bằng Le Chatelier.

- Sưu tầm và xây dựng đượ c hệ thống bài tậ p phần dung dịch và cân bằng hóa

học học phần nhiệt động lực học hóa học vớ i các dạng sau:

Phần dung dịch:

+ Dạng 1: Dạng bài tập xác định thành phần của dung dịch.

+ Dạng 2: Dạng bài tập liên quan đến nhiệt độ sôi của dung dịch chất tan

không bay hơi.

+ Dạng 3: Dạng bài tập liên quan đến nhiệt độ đông dặc của dung dịch chất

tan không bay hơi.

+ Dạng 4: Dạng bài tậ p xác định áp suất thẩm thấu của dung dịch.

Phần cân bằng hóa học:

+ Dạng 1: Dạng bài tậ p về sự chuyển dịch cân bằng.

+ Dạng 2: Dạng bài tậ p tính hằng số cân bằng K p, K c, K n, K x và thành phần

cân bằng.

+ Dạng 3: Dạng bài tậ p tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng (Ho); Go, So.








TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Văn Duệ, Tr ần Hiệ p Hải, Lâm Ngọc Thiềm, Nguyễn Thị Thu

(2007), Bài t ậ p Hóa lý, NXBGD.2. Nguyễn Đình Huề (2000), giáo trình Hóa lý (t ậ p 2), NXBGD.

3. Tr ần Văn Nhân (chủ biên), Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2007),

Hóa lý (t ậ p1), NXBGD.

4. Tr ần Văn Nhân (chủ biên), Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2007),

Hóa lý (t ậ p2), NXBGD.

5. Lê Mậu Quyền (2010), Bài t ậ p Hóa học đại cương , NXBGD.

6. Lâm Ngọc Thiềm (chủ biên) (2008), Cơ sở lý thuyế t hóa học, NXBGD.

7. Lâm Ngọc Thiềm (chủ biên), Tr ần Hiệ p Hải (2004), Bài t ậ p Hóa học đại

cương , NXBĐQGHN.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHONWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

xây dựng hệ thống bài tập phần dung dịch và cân bằng hóa học bậc đại học

Documents