v ũ ĐĂNG ĐỘ Cơ sị Lí THUYẾT CÁC Q TRÌNH HOẤ HỌC (D ùng cho sin h v iê n k h oa Hoá trường Đ ại h ọ c T ông hợp S phạm) (Tái lần thứ bảy, có sửa chữa) NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC LỜI NÓI ĐẦU (cho lần tái thứ sáu) Trài qua 14 năm kể từ xuất bàn (1994), sách "Cơ sở lí thuyết trình hố học" tái năm lán nhằm phục vụ yêu cáu rộng rãi cùa bạn đọc cà nước Nhà Xuất Giáo dục Tác già tràn trọng cám on đón nhận thuận lợi đông đào bạn đọc sách Theo lẽ thường, sau xuất thời gian dài vậy, sách cán đuợc viết lại, cập nhật hoá cà nột dung khoa học phương thức thể để tạo cho sức sống Nhà Xuất bán Tác giả ỷ thức điều Tuy nhiên, chua thể hoàn thành phiên bàn sách, mặt khác, yêu cáu vé tài liệu học tập cho sinh viên năm học mới, cho nén lán tái thủ sáu chúng tơi giữ ngun nội dung bó cục sách lán tái bàn trước, nhung có bổ sung sửa chửa số chi tiết Nhã Xuất bàn tác giả hi vọng rầng sách đuợc thụ hường sụ tín nhiệm cùa bạn đọc Chúng tơi cố gắng hồn thiện phiên bàn sách để sớm phục vụ đòng đáo bạn đọc Hà Nội, tháng năm 2007 Nhà Xuất bàn Giáo dục Tác già ' LỜI NÓI ĐẦU (của lần xuất đầu tiên) Sụ phát triển mạnh mẽ khoa học kĩ thuật đòi hỏi phát triển tưong ứng nén giáo dục Ngay nước phát triển, việc cải cách giáo dục vần luôn quan tâm nghiệp giáo dục thích úng tốt với phát triển cùa xã hội có hiệu kinh té xã hội ngày cao Từ năm nước ta thực còng cải cách giáo dục Trong cải cách giáo dục nói chung cải cách giáo dục bậc đại học nói riêng, mục tiêu đặt hoà nhập hệ thống giảo dục đại học nước ta với nước khu vực vẩ trẽn giới Trong nhũng yếu tố tạo nến hồ nhập có lẽ quan trọng hon tuong đóng vé kiến thức, nghĩa sinh viên tót nghiệp ngành nghé truờng đại học nước ta phải trang bị khói lưọng kiến thức, khà thục hẩnh, tám tri thức tuong đuong với mọt sinh viên ngành nghé trường đại học cùa nước khác Để đạt mục tiêu việc đáu tiên phải làm cải tiến nội dung chương trình, giảo trinh, phuong pháp giảng dạy Giáo trình c s LÍ THUYẾT CÁC Q TRÌNH HỐ HỌC viết theo tinh thán Nó dùng chủ yếu cho sinh viên khoa Hố trường Đại học Tổng họp, nhiên nổ dùng cho sinh viên trường Đại học khác Sư phạm, Bách khoa, Dược khoa v.v nhu cho giáo viên Hoá trường Phổ thông trung học nhiéu đối tượng khác Giáo trình đuợc viết theo chương trình cải cách đă đuọc Hội đóng khoa học khoa Hố truờng Đại học Tổng hợp Hà Nội thơng qua Khi viết giáo trình tác giả tham khảo tài liệu cùa nhiéu nước, có tài liệu xuất bàn gán Tác giả cố gắng trinh bày tất vấn đé cách hệ thống, chặt chẽ, có tính định lượng mức độ "Hố lí - Phán một" hệ thống chương trinh mơn Hố ị khoa Họá trường Đại học Tổng hợp Trong mỏi chuong có ví dụ áp dụng, cuối chương đéu có tập với mức độ khác để sinh viên có dịp vặn dụng kiến thức đâ học có co hội thể khả sáng tạo Dù đả có gắng, tác già tin rẳng sách vần cịn nhiéu thiếu sót Tác già mong nhận ý kiến đóng góp phê bình cùa nghiệp bạn đọc Cuối tác già chân thành cảm on PGS PTS VÜ Ngọc Ban, PGS Hoàng Nhâm, PGS PTS Lê Chí Kiên, GS PTS Trán Văn Nhán, PTS Nguyền Việt Huyến đọc cho nhũng nhận xét quý báu vé nột dung sách Tác giả cảm ơn PTS Triệu Thị Nguyệt đả kiểm tra bàn thào lán cuóivàgiúp sủa chữa nhiéu lỗi kĩ thuật Hà Nội, ngày 20 tháng năm 1993 TÁC GIÀ Chương I MỘT SỐ VẤN ĐẼ CO SỞ CỦA HOÁ HỌC 1.1 CÁC ĐỊNH LUẬT c o BÀN CỦA HỐ HỌC Trong lịch sử phát triển hố học, định luật bảo toàn khối lượng (Lavoisier, 1743 - 1794), thành p hần không đổi (Proust J L 1754 - 1826), ti lệ bội (Dalton J, 1766 - 1844), tỉ lệ thể tích (Gay - Lussac, 1778 - 1850) Avogadro (1776 — 1850) xem định luật hố học chúng đặt sở cho hình thành học thuyết nguyên tử - phân tử, sở hoá học đại, sở cho tính tốn định lượng hố học 1.1.1 Định luật bảo tồn khối lượng Đinh luật : Khối lượng sản phẩm phản ứng khối lượng chất tham gia phản ứng - N h ậ n xét : Theo vật lí học đại, định luật bảo tồn khối lượng hồn tồn phản ứng hố học khống kèm theo hiệu ứng nhiệt Trong trường hợp ngược lại, phản ứng giải phóng hay hấp thụ lượng nhiệt Q, khối lượng hỗn hợp phản ứng phải giảm hay tăng lượng Am thoả mãn định luật Einstein (Anhxtanh) : Q = Am c với c tốc độ ánh sáng Tuy nhiên, hiệu ứng nhiệt phản ứng hoá học vào khoảng 10 kJ/mol, thay đổi khối lượng tương ứng : Am = Q/c2 = 102 103 : (3 108)2 « 10 “ kg Vì thay đổi khối lượng bé, bỏ qua, hoá học người ta chấp nhận định luật bảo toàn khối lượng — ứ ng dụng : a) Cân phương trình hố học : Sự bảo tồn khối lượng chứng tỏ phản ứng hố học xảy đổi chỗ nguyên tử từ phần tử sang phân tử khác Nói cách khác, phản ứng hoá học số nguyên tử ngun tố bảo tồn Do đó, số nguyên tử nguyên tố hai vế phương trình phản ứng hố học phải b) Tính kliối lượng chất tham gia phản ứng sản phẩm phản ứng theo quy tắc tỉ lệ thuận dựa theo phương trình phản ứng V í dụ : Quá trình điều chế H2S thực qua phản ứng sau : 4FeS2 + 1IO —^ + 8SO2 ( 1) S + -> 2SO3 ( 2) SO3 + H2O —^ h 2s o (3) Có thể điều chế kg H2S nguyên chất từ lkg pirit (FeS2) nguyên chất ? Giải : Cách : Tim phương trình phản ứng tổng cộng cách nhân (2) với nhân (3) với : 4FeS2 + 110 -> 2Fe20 + S 2SO? + -> 2SO3 (2)x S + H20 -> H2SO4 (3)x8 4FeS2 + 1502 + 8H20 -> Fe2C>3 + 8H 2S (1) Từ phương trình phản ứng tổng cộng thu được, ta có : 4FcS2 + 1502 + 8H20 -> 2Fe20 + 8H2S 4.1 20g 8.98g lOOOg xg? 1000.8.98 _ 1í:oa X = — —— — = h a y 1,63 k g 4.120 Như vậy, từ kg pirit sắt điều chế 1, 63 kg H2S nguyên chất Cách Vận dụng định luật bảo toàn khối lượng dạng bảo toàn số nguyên tử nguyên tố Trong trình phản ứng, lưu huỳnh pirit sắt chuyển sang H 2S Theo định luật bảo toàn số nguyên tử, từ phân tử FeS2, phải thu phân tử H 2S : FeS2 » 2H2S 120g 2.98g lOOOg X g? _ 1000.2.98 ,^ n u ^ X = - = 1630 g hay 1,63 kg 120 Cách giải áp dụng thuận lợi cho trường hợp phản ứng trung gian 1.1.2 Định luật thành phần không đổi - Định luật : Một hợp chất, dù điều chế cách ln ln có thành phần khơng đổi - V í dụ : Nước, dù điều chế phản ứng khác : Đốt hiđro oxi, Đốt hiđrocacbon oxi (hay không khí), Phản ứng axit bazơ, Khử đồng oxit hiđro v.v ln ln có tỉ lệ : Khối lượng hiđro : khối lượng oxi = : - ứ n g dụng : Mỗi hợp chất đặc trưng công thức hoá học - Nhận xét : Định luật phần khơng đổi hồĩ: tồn chất khí chất lỏng khối lượng phân tử thấp Đối với chất rắn, khuyết tật mạng tinh thể, thành phần hợp chất thường không ứng với cơng thức hố học Ví dụ, sắt sunfua điều chế phương pháp khác có thành phần Fej_xS, với X dao động từ đến 0,005 ; titan oxit điều chế phương pháp khác nhau, tỉ lệ o : Ti dao đóng từ 0,58 đến 1,33 Điều tương tự xảy polime Các phân tử polime chứa sơ' monome khác Ví dụ : polietilen (C2H4)n có n = 103 4- 106 1.1.3 ■ Định luật tỉ lệ bội • • • - Định luật : Nếu hai nguyên tố tạo thành với số hợp chất hố học phần khối lượng nguyên tò' kết hợp với khối lượng nguyên tố tỉ lệ với tỉ lộ số nguyên đơn giản - V í dụ : Nitơ oxi tạo thành với oxit : N 20 ; NO ; N20 N N20 Các khối lượng oxi kết hợp với môt kỊiối lượng nitơ, ví dụ 7g, : -]X n 20 * 4g no -2, 8g n 20 no2 n 2o 12g 16g 20g : : 12 : 16 : 20 = : : : : tỉ lệ số nguyên đơn giản 1.1.4 Định luật tỉ lệ thể tích - Định luật : điều kiện nhiệt độ áp suất, thể tích khí phản ứng với nhau, thể tích khí tạo thành phản ứng, tỉ lệ với tỉ lệ số nguyèn đơn giản — Ví dụ : a) Trong phản ứng : hiđro + clo > hiđroclorua IV IV 2V Vh2 : Vcl2 : VHC1 = : : b) Trong phản ứng : nitơ + hiđro > amoniac IV 3V 2V Vn2 : VH; : VNHi = : : 1.1.5 Định luật Avogadro (Avơgađrơ) - Để giải thích định luật tỉ lệ thể tích G a y - Lussac, Avogadro đưa giả thuyết, sau trở thành định luật, ià : m ột điểu kiện nhiệt độ áp suất, th ể tích khí đêu chứa m ột sơ phân tử —Áp dụng đ ể giải thích, ví dụ, phản ứng nitơ hiđro (b) Vì điều kiện nhiệt độ áp suất thể tích khí chứa số phân tử, tỉ lệ thể tích chất khí tỉ lệ phân tử : hiđro 3V phân tử + nitơ > amoniac IV 2V phân tử phân tử Nếu giả thiết phân tử hiđro nitơ (các đơn chất khí) phân tử lưỡng nguyên tử, phân tử amoniac tạo thành kết hợp nguyên tử nitơ nguyên tử hiđro, ta có : hiđro + Oo Oo nitơ «O ► amoniac o o phân tử 3V phân tử IV phân tử 2V Định luật Gay - Lussac giải thích cách thoả đáng - H ệ : Từ định luật Avogadro suy : + Phàn tử hầu hết đơn chất khí chứa nguyên tử, trừ ozon (0 3) khí trơ (đơn nguyên tử) + Thể tích mol khí điều kiện tiêu chuẩn (PG = 101325 Pa = 1,013 bar = atm ; T0 = 273K )là V G = 22,4 l < r m + Số phân tử chứa moi chất gọi số Avogadro N = 6,023 1023 + Tính thể tích khí tham gia phản ứng sản phẩm khí tạo thành sau phản ứng theo quy tắc tam suất V í dụ : Tính thể tích khơng khí cần để đốt cháy hồn tồn 10 lít etan, biết khơng khí chứa 20 phần trăm oxi thể tích Thể tích khí đo T p G i ả i : Phương trình phản ứng đốt cháy etan : C 2H + Ị o -> C + 3H20 IV 10 lít -V X lít? lOlít - V X = - _ = 51ít IV Thể tích khơng khí v kk = 35 100 : 20 = 175 lít 10 1.2 PHƯƠNG TRÌNH TRANG THÁI KHÍ 1.2.1 Phương trình trạng thái khí lí tưởng Những nghiên cứu tính chất chất khí cho thấy nhiệt độ khơng q thấp áp suất không cao (so với nhiệt độ áp suất thường), phần lớn khí tuân theo hệ thức gọi phương trình trạng thái khí lí tưởng : PV = nRT với p : áp suất khí, V : thể tích khí, n : số mol khí, T : nhiệt độ tuyệt đối, R : số, gọi sơ'khí Các khí có tính chất thoả mãn phương trình gọi khí lí tưởiiạ (thể tích thực phân tử khơng, phân tử khơns có tương tác) N hận xét : - Từ PV = nRT, với n mol khí xác định : a) Khi T = const PV = const Đó nội dung định luật Boyle (Bôilơ) b) Khi p = const V/T = nR/P = const, hay V ị/Tị = V 2/T Đó nội dung định luật Charles (Saclơ) c) Khi V = const P/T = nR/V = const, hay Pị/Tị = P2/T2 Đó nội dung định luật Gay - Lussac Như định luật Boyle (Bôilơ), Charles Gay - Lussac trường hợp ricng định luật chung biểu diễn phương trình trạng thái khí lí tưởng - Khi n = 1, PV = RT hay PV/T = R = const Để tính giá trị số khí R người ta lấy giá trị p, V, T tương 11 Cho : MnOỊ + 5e + 8H + ^ M n 2+ + H 20 Mn0 + 2e + 4H+ ĩ=± Mn2++ 2H20 E° = 1,51 V E°=1,23V Xác định khử tiêu chuẩn nửa phản ứng : M nO Ị + 3e + H + — M n + H 20 Người ta thêm dư bột kẽm vào dung dịch C u S 0,1M Tính nồng độ ion Cu2+ Z n2+ dung dịch lúc cân Hai cốc chứa dung dịch với nồng độ ion sau : : [Fe3+] = 0,2 M, [Fe2+] = 0,1 M ; : [Fe3+] = 0,1 M, [Fe2+] = 0,2 M Nhúng vào hai dung dịch hai Platin nối hai dung dịch cầu muối Xác định sức điện động pin Nối hai điện cực dây dẫn, tính nồng độ ion Fe2+ Fe3+ cốc lúc cân Nếu cốc đựng lít dung dịch điện lượng qua dây dẫn ? Từ kết thu tập 5, chứng minh cho sắt kim loại tác dụng với dung dịch HC1 0,1M tạo thành Fe2+ khơng thể tạo thành Fe3+ 10 Trong phịng thí nghiệm hoá học người ta thường điều chế clo cách cho K M n tác dụng với dung dịch HC1 đặc Nếu thay HC1 đặc dung dịch HCl 10-4 M điểu chế clo hay không ? Tại ? 11 Xác định sức điện động pin tiêu chuẩn tạo thành điện cực Sn/Sn2+ điện cực Pb/Pb2+ Nếu [Sn2+] = IM [Pb2+] = 10 5M sức điện động pin ? 20.cs LÝ t h u y ế t HOÁHỌC 285 12 Tính cặp Ag+/Ag so với cặp Cu2+/Cu níu nồng độ Ag+ Cu2+ tương ứng 4,2 10 1,3 10 ?M Tính biến thiên đẳng áp - đẳng nhiệt AG mol electron trao đổi điều kiện nêu 13 Cho : S + 2H+ + e ^ H 2S E° = - , V S + 4H + + 4e ^ E° = ,4 V s + H 20 Chứng minh S oxi hố H 2S dungdịch để giải phóng lưu huỳnh Tính số cân cia phản ứng xảy 14 Cho khử cặp 2/H 20 (E ° = 0,69 V 2/H 20 ( E = 1,23 V) Tính khử cặp H20 2/H 20 °2 Chứng minh H20 tự phân huỷ theo phản ứng : H20 -» H20 + ị o Nếu áp suất oxi atm, tính nồng độ F2^ 'úc cân 15 Tính điện cực Ag/AgCl, KC1 [C1 ] = nol/1 biết E° + Ag / Ág = 0,7994V, TAeCI = 1,8 10“ 10 Xác định ciiểu dòng điện pin tạo thành điện cực tiện cực đồng tiêu chuẩn Viết phương trình phản ứnị xảy pin tính số cân bàng phản ứng 16 Xác định tính số tan TIBr biết pin tạo thành điện cực Pb/Pb2+ (0,1M) điện cực Tl/TlBr, Br (0,1M) cósức điện đơng 0,443V Cho E° 2+ = - , 26V, E° = -0,336V V & P b / P b 2+ T1/T1+ 17 Xác định tích số tan AgBr biết pin Uo thành điện cực hiđro tiêu chuẩn điện cực Ag/AgBi Br với [Br Ị = 0,1M có sức điện động 0,14V Cho E + = 0,8V Ag/Ag 286 18 Người ta cho qua dung dịch muối vàng điện lượng điện lượng cần để kết tủa 2,158g bạc từ dung dịch A g N Khối lượng vàng kết tủa âm cực 1,314g Xác định đương lượng vàng hoá trị vàng hợp chất bị điện phân Cho Ag = 107,9 ; Au = 197,0 19 Cho điện lượng 0,2F qua ba dung dịch chứa ion A g+, Zn2+, Fe3+ Giả sử phản ứng xảy âm cực khử ion kim loại kim loại, xác định khối lượng kim loại giải phóng dung dịch Cho Ag = 108,9 ; Zn = 65,54 ; F e = 56 20 Nẹười ta dùng dòng điện 15A để kết tủa Ni bể mạ chứa N iS Ni H tạo thành âm cực Biết 60% điện lượng dùng để giải phóng Ni a) Có gam Ni kết tủa điện cực ? b) Độ dày lớp mạ cm âm cực kim loại hình vng, cạnh 4cm, kết tủa xay hai mặt kim loại Biết khối lượng riêng Ni 8,9g/cm3 c) Xác định thể tích khí hiđro điều kiện tiêu chuẩn 21 Ch o : K+ + e ^ K E° = - ,9 V u + 2e ^ E° = 0,535 V 2F ị o + H + + e ^ H 20 H 2ơ + 2e ^ E° = ,2 V H + H " E° = - ,8 V Biết oxi hiđro điện cực Pt nhẵn tương ứng 0,5 0,4V a) Xác định sản phẩm trình điện phân dung dịch KI dùng điện cực Pt nhẵn Viết phương trình phản ứng q trình điện phân b) Tính khối lượng chất thoát cực dương tiến hành điện phân dòng điện cường độ 5A Cho K = 39, = 127, H = , = 16 287 ĐÁP SỐ BÀI TẬP CÁC CHƯONG Chương Ị c 2h 6s M n 30 M n —> M n 30 + 2t u 30 UjOjj + cịF2 —> 3UFg + 4O2 165 ; Ho 3 ,3g ; 6 ,7g 6 ,1 k g 1,429kg Flo (F)~ 10 a ) C 2H ; b ) C H * C 2H 12 a) 2g hiđro ; b) 4g oxi ; c) thể tích lớn có thêm rượu bị theo (giả thiết oxi tan rượu) 13 50436,5 Pa 14 CH 3CI 15 a ) M HBr = 81, Br = 80 b) M ch = 16, X = 4, CH ,suy c = 12 c) M Nx = 28, n = 2, N = 14 16 C3H8 17 1,77/ 18 CH N 19 ~ k g 20 108, lố 21 15, 25 288 Chương II - 33717,3J/g268405,7kJ 106,3kJ/mol + 131,34kJ/mol - 228,49kJ/mol a) - ,lk J ; a )-7 ,7 k J/m o l; b) - 235,42kJ/mol ; c) - 200,53kJ/mol b) 43,68kJ 45,19kJ/mol 346,32 kJ/mol 11 461,91 kJ/mol 12 -1 ,5 kJ/mol 13 a) 2014,18 kJ/molK ; b) 2076 kJ/mol 14 11,53 J/molK 15 63,36J/molK 16 a) 293,5J/molK ; b) 30 ,6J/molK 17 152,379kJ/mol 19 T > , K Chương III ỉ Kc = 0,0406 ; Kp = 1,7412 ; AG° = -24 08 ,4 2J/m ol a) 50 ; c) 0,1 lmol ;d) Pj b) 5,99.10 5Pa ; = PH = 65896Pa, PH1 = 467262Pa a) XC02 = 0,234 ; x c o = 0,766 b) 0,936atm c) 0,676atm C11SO4 5H20 không lên h o a ; C u S 3H20 chất hút ẩm K p(l 123K) = 15,50 ; a - 0,74 289 V = a) 4,48 104 b)nso3= 0; nso2 = 10,51 m o l ; n = ,5 m o l; c) n N = ,1 m o l a = 98% d ) o ỉ = 99% 7- nco = nCaO “ n CaC03 = 0,05mol a = 0,635 ; Kp = 0,689 ; Kp = 0,073 ; AS = 188J/molK a = 0,5 ; 99mol 92 10 d = —— — ; a= 29(1+ a ) ’ 11 dị = , ; Kp = 0,17 ; a = 0,93; Kp =25,61 12 n ( m o l ) : C a ( , 129); C 2( , ) ; CO (Ổ,158); C a C 3(0,871 ); C (0,9 21) Voo = 173,7/ 13 K = ^ —TTrx N (n -l-x N ) x : phần mol c o ; N = n + n > mol 15 1500K : 1,88.10- ; 2000K : 1,04.10~3 : AH° = 315,05kJ/mol 16 a) 1% ; b) 4% Chương IV Bậc riêng ứieo A : ; bậc riêng theo B : ; bậc tổng cộng : ; k = 5.10 2mol 2/2s 199,33 năm 520s a) 1,46.108 ; b) 558 a ) s ; b ) 1500s ; c) 0,33.1 o6 ; d) 1500s 290 1,06.10 phút l ( f V ‘ ; 6931s Các bậc riêng k = 20 mol 3/3s n = ; k = 0,64 mol phút ; t 1/2 = 31,25 phút 10 E = 104,05kJ/mol ; Y = 3,747 ; 4.104s 11 n = ; kj = 1,65.10 phút ; k = 6,67.10 phút E = 133,433kJ/mol 12 -21kJ/m ol 13 113,05 kJ/mol 14 229 kJ/mol 15 0,205J/s Chương V 18,02M ; 36,04N 9,84mol l,27ml 0,575g 3,77kPa 39611 a) 4,1.10_4M ; b) 9,59.10_3M ; c) 1,75.10“5 ; d) 1,94.10_5M ; e) 1,75.10_5M 4,29.10_2M ,5 l ( f 10 ,3 '3M 11 [H+] = 5.10_2M ; [CH3COO- ] = 3,5 10_6M 12 5,9.10 3M 13 [H+] = 1,31 l ( f 4M ; [ H ] = 7,63.10_11M 14 6,89 15 2.10“3 16 a) 4,0 ; b) 4,8 ; c) ,3 ; 11,5 17 đơn vị 18 ,7 ; ,7 ; 4,77 19 1.16.10"12 20 4,5 l ( f 8M 21 1,88 10“5M 22 1,27 10_5M 23 AgBr : 3,97 10~7M ; AgSCN : 8,73 10~7M Chương V I Không - 0,036V 1,70 V [Zn2+] = 0,1 M ; [Cu2+] = 5,26 10~ 39 » 0,0355V ; nồng độ ion 0,15M ; Q = 4Ì25C 10 Không 11 0,014V ; 0,1335V 12 0,21 IV ; 20,36kJ/mol 13 K = 1040 14 ,7 V ; [H20 2] = ' 19M ,2 V; K c = 2,09 1023 16 3,55 10~6 17 6,51 10 ' 18 65,67 ; 19 Ag 21,6 g ; Zn 6,554g ; Fe 3,73g 20 9,85g ; 3,46 10"2cm ; 2,5/ H2 21 2KI + 2H20 -> I2 + H2 + 2K0H ; Sản phẩm : I2, H2 KOH ; 47 ; 38g I2 292 TÀI LIỆU THAM KHẢO Didier R Chimie générale, J.B Baillière, Paris, 1981 Ouahes R Dévaliez B Chimie générale, OPU-SNED, Alger, 1981 Mahan B.H Thermodynamique chimique, Ediscience, Paris, 1969 H ulin-Jung N., Klein J Thermodynamique Travaux dirigés, Hermann, Paris, 1972 Campbell J.A Chemical Systems Energetics - Dynamics Structure W.H Freeman and Co., San Francisco, 1970 Grécias, P., Migeon J -P.Chim ie Cours et Tests d'application, Technique et Documentation Lavoisier, Paris, 1987 Gray H.B., Haight G.P Basie Principles of Chemistry W.A Benjamin, N.Y Amst 1967 Didier R., Exercices de chimie générale, J.B.Baillière, Paris, 1979 C Duboc - Chabanon, J Lemerle Y Le Roux, J Talbot Chimie, DEUG Scientifiques Ecoles de Chimie Armand Colin-Collection U Paris 1987 10 Le Système International d'Unité (SI) 5e Edition Bureau International des Poid et Mesures Paris 1985 11 Rosenberg J.L Chimie générale - Cours et Problèmes (Série Schaum) Ed Me Graw - Hill Paris 1986 12 nojiHHr JI mafl xhmhh, M., "Mnp", 1974 13 C jichưo Y., riepcoHC T., 06m aa 14 KapaneTbflHu M X., Bße,aeHHe "Bbicuiaa lUKOJia", 1975 xhmhh, b M., "Mnp", 1974 Teopmo xhm npoueccoB, M., 15 EapHapA A., TeopeTHHecKHe ocHOBbi Heopr xhmhh, M., "Mnp”, 1968 16 Hohbkob T H., BßefleHHe b HeopraHHnecKyio X H b H K ) , M hhck, h ,1 ; h 2,1974 17 A xmctob H C., Oömaa h HeopraHHHecKaa xhmhh, M., "Bbicmaa uiKOjia", 1981 18 H H riaBJioB TeopeTHMecKHe uiKO^a" 1978 ochobm o ö m e n xhmhh M., "Bbicuiaa 293 M Ụ C LỤ C Trang Chương I MỘT SỐ VÂN ĐỀ C SỞ CỦA HOÁ HỌC 1.1 Các định luật hố học 1.1.1 Định luật bảo tồn khối lượng 1.1.2 Định luật thành phần khồng đổi 1.1.3 Định luật tỉ lệ bội 1.1.4 Định luật tỉ lệ thể tích 1.1.5 Đ ịnh luật A vogadro (A vơgađrơ) 1.2 Phương trình ỉrạng thái khí 11 1.2.1 Phương trình trạng thái khí lí tường 1.2.2 Phương trình trạng thái khí thực 11 12 1.2.3 Khái niệm áp suất riêng 13 1.3 Khái niệm đương lượng 14 1.3.1 Đương lượng nguyên tố 14 1.3.2 Đương lượng củ a hợp chất 15 1.3.3 Nồng độ đương lượng 16 Bài tập 17 Chương II CHIỀU HƯỚNG VÀ MỨC ĐỘ DIÊN BIẾN CỦA CÁC QUÁ TRÌNH H')Á HỌC C SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC HOA HỌC 2.1 Khái niệm chung 22 2.1.1 Đối tượng nhiệt động học hoá học 22 2.1.2 Một số định nghĩa khái niệm nhiệt động học 23 2.1.3 Hệ thống đơn vị quốc tế SI 25 2.2 Định luật bảo toàn lượng - Nguyên lí I nhiệt động iọc N hỉệt hoá học 2.2.1 Nội 294 28 28 2.2.2 Entanpi 28 2.2.3 Áp dụng nguyên lí I nhiệt động học cho q trình hố học Nhiệt hoá học 32 1) Hiệu ứng nhiệt phản ứng hoá học 32 2) Hiệu ứng nhiệt phản ứng hoá học theo quan điểm nhiệt động học 33 3) Phương pháp xác định hiệu ứng nhiệt phản ứng hoá học 35 a) Phương pháp thực nghiệm 35 b) Phương pháp xác định gián tiếp Định luật Hess 36 Sinh nhiệt 40 T hiêu nhiệt 42 Nhiệt chuyển pha 43 Nhiệt phân li 45 Năng lượng liên kết hoá học 45 Năng lượng m ạng lưới tinh thể ion 51 Nhiệt hiđrat hoá ion 53 4) Sự phụ thuộc hiệu úmg nhiệt vào nhiệt độ Định luật K irchoff (kiếcsốp) 56 2.3 Chiều hướng diễn biến q trình hố học Ngun lí II nhiệt động học 2.3.1 M dầu 59 59 2.3.2 Entropi 61 1) Mức độ hỗn loạn hệ chiều hướng diẻn biến trình hố học 61 2) Entropi mức độ hỗn loạn Đ ịnh nghĩa entropi 62 3) Entropi xác suất nhiệt độn g học Phát biểu nguyên lí II dạn g thống kê 63 4) Entropi nhiệt độ thấp N guyên lí III nhiệt động học Đơn vị entropi 5) Mối liên hệ biến thiên entropi hiệu ứng nhiệt 65 trình 67 ) Tính biến thiên entropi số trường hợp thông dụng 67 a) Nguyên tắc chung 67 b) Biến thiên entropi khí lí tưởng q trình giãn nở đẳng nhiệt 68 c) Biến thiên entropi theo nhiệt độ 69 d) Biến thiên entropi trình chuyển pha 70 e) Biến thiên entropi phản ứng hoá học 71 295 2.3.3 T h ế đ ẳ n g áp - đẳng nhiệt chiều hướng diễn biến q trình hố học 72 1) T ác đ ộ n g cùa yếu tố entanpi entropi lên chiểu hướng diễn biến q trình hố học 72 2) T hể đ ả n g áp - đẳng nhiệt chiểu hướng diễn biến q trình 73 3) T ính biến thiên th ế đẳng áp - đẳng nhiệt trình 74 4) Một số nhận xét 78 2.3.4 K hái n iệm hoá th ế 79 Bài tập 86 Chương ỈII CÂN BẰNG HOÁ HỌC 3.1 Kháỉ niệm phản ứng thuận nghịch không thuận nghịch 92 3.2 Hằng số cán hoá học 95 3.3 Ả nh hưởng nhiệt độ lên số cân hoá học 3.4 Sự chuyển dịch cản hố học N gun lí Le C hatelier (Lơsatơliê) 99 100 3.4.1 K hái niệm chuyển dịch cân hố học N g u y ên lí Le C hatelier 100 a) Ả nh hường củ a nồng độ 101 b) Ả nh hưởng củ a nhiệt độ 103 c) Ả nh hường áp suất 105 3.4.2 ứ n g d ụng tượng chuyển dịch cân bằn g hoá học 107 3.5 C ân bàng pha 3.5.1 K hái n iệm cân pha 3.5.2 M ột số định nghĩa 109 109 110 3.5.3 Q uy tấc pha 111 3.5.4 Sử d ụng quy tắc pha để xét đồ thị trạng thái ch ấ t n g u y ên chất 112 Bài tập 115 Chương IV T ố c Đ ộ VÀ C CHẾ CỦA PHẢN ÚNG HOÁ HỌC 4.1 296 Định nghĩa tốc độ phản ứng hoá học Ảnh hưởng yếu tô khác đến tốc độ phản ứng hoá học 121 4.1.1 Đ ịnh nghĩa tốc độ phản ứng hoá học 121 4.1.2 Ả nh hưởng c ủ a yếu tố đến tốc độ phản ứng hoá học 123 1) Ả nh hường n n g độ 123 ) Ảnh hưởng nhiệt độ 128 a) Kết thực n g h iệm 129 b) T huyết va chạm ho ạt động Khái niệm lượng hoạt động hoá c ủ a phản ứng hoá học 130 c) T huyết trạng thái chuyển tiếp 137 3) Ảnh hưởng ch ất xúc tác 139 a) Định nghĩa, khái niệm đặc điểm trình xúc tác 139 b) Cơ c h ế q u trình xúc 141 tác b Xúc tác đ n g thể 141 b.2 Xúc tác dị thể 146 4.1.3 N guyên tắc thiết lập c h ế phản ứng hố học 152 4.2 C ấc phương trình động học phản ứng hoá học 157 4.2.1 C ác phản ứng bậc không 157 I 4.2.2 Các phản ứng bậc m ột 158 4.2.3 C ác phản ứng bậc hai 162 4.2.4 C ác phản ứng bậc ba 165 4.2.5 M ột số phản ứng phức tạp 166 1) Phản ứng thuận ngh ịch 166 2) Phản ứng k ế tiếp ] 67 3) Phản ứng song song 169 4) Đ ộng học phản ứng xúc tác enzim Phương trình M ichacelis 170 4.3 Phản ứng quang hoá Khái niộm phản ứng dây c h u y ền 171 Bài tập 176 Chương V DUNG DỊCH 5.1 Sự hình thành dung dịch 181 5.1.1 C ác hệ phân tán 181 5.1.2 N hiệt đ ộng học hình thành dung dịch lỏng 183 5.1.3 C ác phương ph áp biểu diễn nồng độ dung dịch 185 297 5.2 T ín h c h ấ t c ủ a c c d u n g d ịc h lo ãn g c ủ a c h ấ t ta n k h ô n g đ iệ n ỉỉ k h ô n g b ay 186 5.2.1 Sự giảm áp suất dung dịch so với dung mồi nguyên chất 186 5.2.2 Hệ giám áp suất dung dịch : tăng nhiệt độ sôi giảm nhiệt độ hoá rắn dung dịch so với dung môi 187 5.2.3 Áp suất thẩm thấu dung dịch 190 5.3 D ung d ịch c h t điện li 191 5.3.1 Sự điện li axit, bazơ muối dung dịch 191 5.3.2 Độ điện li, số điện li 192 5.3.3 Sự điện li nước Khái niệm pH 196 5.3.4 Một số quan điểm đại axit vàt>azơ 198 1) T huyết proton Bronsted 198 2) Thuyết electron Lewis (Liuyt) 203 5.3.5 Tính pH m ột số dung dịch 204 1) Dung dịch axit 204 a) Dung dịch axit m ạnh 204 b) Dung dịch axit yếu 204 2) Dung dịch bazơ 206 a) Đối với bazơ m ạnh M (O H )n 206 b) Đối với bazơ yếu B 207 3) Dung dịch hỗn hợp : axit bazơ liên hợp (hay bazơ axit liên hợp nó) Dung địch đệm 207 5.3.6 C huẩn độ axit - bazơ 211 a) Chuấn độ axit m ạnh bầng bazơ m ạnh 212 b) Chuẩn độ axit yếu bàng m ột bazơ mạnh 213 5.3.7 Chất chí thị m àu axit - bazơ 214 5.3.8 Cân thuý phân 217 5.3.9 Cân dung dịch chất điện li khó tan Tích số tan 220 5.4 Cân bảng tạo phức dung dịch 223 5.4.1 Khái niệm tạo phức 223 5.4.2 Cách gọi tên phức chất 224 5.4.3 Hằng số cân tạo phức 226 5.4.4 Giải thích tạo phức theo quan điểm axit - bazơ L ev is 228 298 5.5 D u n g d ịch keo 229 5.5.1 N hững tính chất cúa dung dịch keo 229 5.5.2 C ấu tạo hạt keo 230 5.5.3 Đ iều c h ế dung dịch keo 232 5.5.4 ứ ng dụnu củ a dung dịch keo 232 Bài tập 233 Chương VI PHÀN ỨNG OXI HOÁ - KHỬ, HỐ HỌC VÀ DỊNG ĐIỆN 6.1 P h ả n ứng oxi h o - k h 236 6.1.1 M ột số định nghĩa khái niệm phản ứng oxi hoá - khử 236 6.1.2 Phân loại phản ứng oxi hoá - khử 239 1.3 C ặp oxi hoá —khử T h ế khử cặp oxi hoá - khử 240 6.1.4 C hiều phản ứng oxi hoá - khử 249 1.5 H ằng số cân phản ứng oxi hoá - khử 252 6.1.6 C ăn phương trình phản ứng oxi hoá - khử 254 6.2 Hoá học đ òng điện 258 6.2.1 Pin Ganvani 258 1) Cấu tạo pin Cu - Zn 258 2) Giải thích hoạt động pin 258 3) T quát 261 6.2.2 Sức điện đ ộng pin T h ế điện cực Phương pháp xác định th ế điện cực 6.2.3 Pin nồng độ Phân loại điện cực 262 263 6.2.5 Đ iện phân 266 267 1) Định nghĩa 267 2) Đ iện phân trạng thái nóng chảy 268 3) Đ iện phân dung dịch 269 4) Điện phân dùng điện cực không trơ Hiện tượng dưưng cực tan 5) Các định luật điện phân 273 274 6.2.6 Sự ãn mòn kim loại 275 6.2.7 Các nguồn điện hố thơng dụng 277 Bài lập 283 Đ áp số tập chương Tài liệu tham khảo 288 293 6.2.4 299 ... nhiệt động học hố học phận nhiệt động học nghiên cứu quan hệ lượng q trình hố học 22 Nhiệt động học xây dựng sở ngun lí ngun lí khơng, nẹnỵê lí 1, nguyên lí vả nguyên lí Các nguyên lí quy luật... tượng nhiệt động học hố học, cịn câu hỏi thứ hai đối tượng động hoá học Trong chương nghiên cứu sở nhiệt động học Những sở động hoá học xét chương IV N hiệt động học phận vật lí học, nghiên cứu... HƯỚNG VÀ MỨC Đ ộ DIỄN BIẾN CỦA CÁC Q TRÌNH HỐ HỌC CO SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC HOÁ HỌC KHÁI NIỆM CHUNG 2.1.1 Đối tượng nhiệt động học hoá học Muốn thực phản ứng hoá học, cần biết : - Trong điều kiện