›
›

Bài giảng Hóa đại cương

pdf 26 trang ngocly 3390
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa đại cương", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_hoa_dai_cuong_chuong_1_den_3.pdf

Nội dung text: Bài giảng Hóa đại cương

  1. CHƯƠNG 1: KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC 1.1 KHÍ LÝ TƯỞNG 1.1.1. Định nghĩa và các khái niệm: – Là loại khí không có sự tương tác giữa các phân tử, xem như thể tích bằng 0, luôn nghiệm đúng các định luật thực nghiệm. – Các thông số trạng thái và phương trình trạng thái: Phương trình trạng thái biểu diễn mố liiên hệ giữa các thông số trạng thái, thường dùng 3 thông số: nhiệt độ, áp suất và thể tích
  2. CHƯƠNG 1: KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC 1.1.2. Các định luật thực nghiệm Boyle Mariotte pV = const hay p1V1 = p2V2 Charles Gay Lussac Avogadro hệ quả Phương trình trạng thái khí lý tưởng pV = nRT Định luật Dalton ptp = Σ pi
  3. CHƯƠNG 1: KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC 1.1.2. Các định luật thực nghiệm R = 0,082054 l.atm.mol-1.K-1 = 82,054ml.atm.mol-1.K-1 = 1,987 cal.mol-1.K-1 = 62360 ml.mmHg.mol-1.K-1 1cal = 4,184 j = 0,041292 l.atm 1 N/m2 = 1Pa = 10-5bar = 1,0197.10-5at = 7,5006.10-3mmHg
  4. CHƯƠNG 1: KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC 1.1 KHÍ THỰC Hằng số Vander Waals đối với một số khí Khí a(atm.lit2/mol2 ) b(lit/mol) He 0,034 0,0237 H2 0,244 0,0266 N2 1,390 0,0391 CO 1,489 0,0399 O2 1,36 0,0318 C2H4 4,466 0,0571 CO2 3,588 0,0427 NH3 4,16 0,0371 H2O 5,452 0,0305 Hg 8,084 0,0170
  5. CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC 2.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA 2.2. NGUYÊN LÝ I CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC 2.3. ĐỊNH LUẬT HESS 2.4. NHIỆT DUNG 2.5. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN HIÊU ỨNG NHIỆT CỦA PHẢN ỨNG – ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF 5
  6. CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC 2.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA 2.1.2. Khái niệm về hệ – Hệ kín – Hệ mở – Hệ cô lập – Hệ đồng thể – Hệ dị thể – Hệ đoạn nhiệt (chỉ có thể trao đổi công) 6
  7. CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC 2.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA 2.1.2. Quá trình nhiệt động Là sự thay đổi trạng thái nhiệt động của hệ 2.1.3. Năng lượng Trong hệ trong trường chỉ xét đến: thế năng, động năng, nội năng. Nội năng là một hàm trạng thái. 2.1.4. Công và nhiệt Công: chuyển động có hướng Nhiệt: chuyển động hỗn loạn 7
  8. r Chỉ xét công thể tích!!! 8
  9. CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC 2.2. NGUYÊN LÝ I CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC Trạng Trạng ∆U = U - U = Q – A thái 1 thái 2 2 1 (U ) 1 (U2) Áp dụng vào một số quá trình: Quá trình đẳng tích (V = const): A = 0, QV = U Quá trình đẳng áp (p = const) U = Q – A Q = U + A Qp = U + Ap = U + p V = U + (pV) = (U + pV) Qp = H Với H = U + pV được gọi là enthalpy Quá trình giãn nở đẳng nhiệt của khí lý tưởng 9
  10. CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC 2.3. ĐỊNH LUẬT HESS Hệ quả nguyên lý I Định luật Hess: Trong quá trình đẳng áp hoặc đẳng tích, nhiệt phản ứng là một hàm trạng thái Đối với hệ ngưng tụ: H U Đối với khí lý tưởng, đẳng nhiệt: H = U + RT n Hệ quả định luật Hess: Hth = – Hng S S S Hpư = ΔH c Δ Hđ (Lưu ý, đối với đơn chất, H = 0) C C Hpư = ΔHđ ΔHc 10
  11. CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC 2.3. ĐỊNH LUẬT HESS Mở rộng áp dụng định luật Hess 2 1 Hphl = H ht – H ht Hpư = Elk,đ Elk,c 11
  12. + CO(g) -111 CH4(g) -74.8 Ag (aq) 106 + CO2(g) -394 C2H4(g) 52 Na (aq) -240 - H2O(l) -286 C2H6(g) -85 NO3 (aq) -207 NH3(g) -46 CH3OH(g) -201 C6H12O6(s) -1260 N2H4(g) 95.4 C2H5OH(l) -278 AgCl(s) -127 HCl(g) -92 C6H6(l) 49 Na2CO3(s) -1131 12
  13. CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC 2.4. NHIỆT DUNG Đn: Lượng nhiệt cần để nâng nhiệt độ của một vật lên 1 độ Nhiệt dung riêng: lượng nhiệt cần để nâng 1g chất lên 1 độ Nhiệt dung mol: lượng nhiệt cần để nâng 1 mol chất lên 1 độ Ngoài ra còn có khái niệm nhiệt dung trung bình và quan trọng là nhiệt dung thực Phân loại: Theo điều kiện tiến hành: nhiệt dung đẳng áp CP nhiệt dung đẳng tích CV Và CP = CV + R 14
  14. CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC Sự phụ thuộc của nhiệt dung vào nhiệt độ (i = 0, 1, 2, –2) Với ao, a1 là các hệ số thực nghiệm (tra trong sổ tay) – Ở tại các nhiệt chuyển pha, Cp không xác định. – Cp rắn thay đổi rõ hơn các trạng thái khác. – Cp lỏng lớn hơn Cp rắn và khí. 15
  15. CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC 2.5. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN HIỆU ỨNG NHIỆT – ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF T2 T2 T1 ΔHpu ΔHpu ΔCpdT T1 16
  16. CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GIỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH 3.1. MỞ ĐẦU 3.2. NGUYÊN LÝ II CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC - ENTROPY 3.3. NGUYÊN LÝ III CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC – ENTROPY TUYỆT ĐỐI 3.4. HÀM ĐẶC TRƯNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN 3.5. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN THẾ NHIỆT ĐỘNG 3.6. ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT ĐẾN THẾ ĐẲNG ÁP 17
  17. CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH 3.1. MỞ ĐẦU Là qt có thể tiến hành theo hai chiều ngược nhau, các Quá trình tự xảy trạng thái trung gian giống nhau, không gây nên biến đổi Quágì trong trình hệ không cũng tự như xảy môi trường. Quá trình thuận nghịch Quá trình bất thuận nghịch Công của quá trình thuận nghịch là cực đại (ATN max) 18
  18. Xảy ra với tốc độ vô cùng chậm, có thể xem là một dãy liên tục các trạng thái cân bằng nối tiếp nhau dấu hiệu nhận biết – Quá trình chuyển pha ở đúng điều kiện nhiệt độ và áp suất chuyển pha. – Quá trình tăng hay giảm nhiệt độ vô cùng chậm. – Quá trình dãn nở đẳng nhiệt vô cùng chậm của khí lý tưởng. – Phản ứng hoá học diễn ra ở gần với điều kiện cân bằng. 19
  19. CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH 3.2. NGUYÊN LÝ II CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC - ENTROPY Trong một hệ cô lập thì S chỉ có tăng hoặc bằng 0 chứ không bao giờ giảm (∆S ≥ 0) ∆S ≥ 0 ??? T = const, TN Q S TN T QT bất kỳ δQ δQ ΔS hay dS T T Đây là biểu thức vi phân tổng quát của nguyên lý II 20
  20. Quá trình thuận nghịch Xét quá trình ∆S = 0 cân bằng diễn ra trong Quá trình bất thuận nghịch hệ cô lập ∆S > 0 tự xảy Lưu ý: Nếu hệ không cô lập có thể cô lập hệ bằng cách ghép thêm môi trường: ∆Scô lập = ∆Shệ + ∆Smôi trường ∆S có tính cộng tính 21
  21. Biến thiên entropy trong một số quá trình thuận nghịch: T 2 CpdT QT đẳng áp ΔS Lưu ý: có thể tính được T T1 biến thiên entropy của T 2 C dT các quá trình bất thuận QT đẳng tích ΔS V nghịch bằng cách phân T1 T Q tích nó thành các giai QT đẳng nhiệt S T T T đoạn thuận nghịch và sử dụng cộng tính của hàm entropy. Biến thiên entropy trong một phản ứng hóa học T 2 ΔCpdT Spư(2) = Spư(1) + T T 1 22
  22. CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH 3.2. NGUYÊN LÝ III CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC – ENTROPY TUYỆT ĐỐI Entropy của một chất rắn nguyên chất có cấu tạo tinh thể hoàn chỉnh lý tưởng, ở 0o tuyệt đối là bằng không. So lim ST 0 T 0 23
  23. CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH 3.4. HÀM ĐẶC TRƯNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN Thế nhiệt động Hàm đặc trưng – mối quan hệ Phương trình nhiệt động cơ bản Dùng các hàm đặc trưng để xét chiều 24
  24. CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH 3.5. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN THẾ NHIỆT ĐỘNG Đối với quá trình thuận nghịch chỉ sinh công thể tích ΔG ΔG T2 T1 1 1 ΔH T2 T1 T2 T1 ΔF ΔF T2 T1 1 1 ΔU T2 T1 T2 T1 25
  25. CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH 3.6. ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT ĐẾN THẾ ĐẲNG ÁP Đối với quá trình thuận nghịch chỉ sinh công thể tích p2 G G Vdp p2 p1 p1 26