CHƯƠNG III : CÂN BẰNG HOÁ HỌC
Chương trước xét nguyên lí II dùng để xác định chiều hướng của pưhh và
chiều tự diễn biến của một pưhh. Ở chương này, chúng ta sẽ xét ứng dụng của
nguyên lí II đối với phản ứng hóa học.
Hoạt động của thầy và trò Nội dung
Về nguyên tắc, mọi pưhh đều là pư
thuận nghịch. Tuy nhiên nếu vận tốc
của một chiều nào đó lớn hơn hẳn
vận tốc của chiều kia thì pư được
xem như 1 chiều
+ Tuỳ theo cách tiến hành mà một
pưhh có thể là một quá trình thuận
nghịch hay bất thuận nghịch
VD: Xét pư A + B
→
C
Tại thời điểm ta xét, ký hiệu nồng độ
các chất lần lượt là, ,
+ Nếu gọi v là tốc độ phản ứng ta
có: v = k . .
Trong đó: k là hằng số tốc độ phản
ứng
Trường hợp tổng quát.
mA + nB
→
c C
v = k .
m
.
n
VD: 2NO + O

• + Cbhh là một cân bằng động: nghĩa
là ở đk thông số của hệ tuy không thay
đổi theo tg nhưng pư vẫn xảy ra, nhưng
tốc độ phản ứng thuận và nghịch bằng
nhau.
• + Cân bằng hóa học có thể tiến hành
theo hai chiều.
3.2. Định luật tác dụng khối lượng và
hằng số cân bằng.
3.2.1. Định luật tác dụng khối lượng .
Tốc độ phản ứng tỉ lệ với tích số
nồng độ của các chất tác dụng (theo lũy
thừa của các hệ số tỉ lượng)
BÀI TẬP CHƯƠNG III
Bài 1. Cho pư: C
(gr)
+ CO
2

(k)

→
2CO
k
K
p
= 1,41 ở 727
0
C
Cho 1 mol CO

α
2 2
2
(2 ) 1,0 4
( )
1 1 1
p
K
α α
α α α
= =
− + −
2
2
4
1,41 0,51
1
α
α
α
⇒ = ⇒ =
−
hay
α
=51% CO
2
đã pư
Bài 2. 2NaHCO
3 tt


c
của pư và số mol tối thiểu
NaHCO
3
cần có trong bình để đạt được áp suất 330,0 mmHg
c. Tính
0
G∆
và
0
S∆
của pư ở 47
0
C, coi
∆
H
0
và
∆
S
0
là hằng số đối với
nhiệt độ
Giải. a. P
CO2
=P
H2O
khi pư ở TTCB
K
p

. Vậy số mol
NaHCO
3
cần có là: n=PV/RT=30.22,4/760.0,082.320=3,4.10
-2
mol
c.
∆
G
0
= -RT ln K
p
= -8,314. 320 ln 3,9.10
-4
= 20,9 kJ
∆
S
0
= (129,7 – 20,9) / 320 = 0,34 kJ/K
Bài 3.Có hệ cb sau: N
2
O
4 k

€
2NO
2 k
.
∆
H

p
K T
H
K T R T T
∆
= −
Thay số ta có:
3
0,674 57.10
8,314 320
1 1
ln ( )
( ) 300
1
K T
p
= −
=> K
p
(T
1
) = 0,162
b.
∆
G
0
=
∆
H
0

2
, CH
4
lần lượt bằng: 5,69; 130,58; 186,19 J/mol.K
Giải.
∆
S
0
= 186,19 – 2.130,58 – 5,69=-80,66 J/K
∆
0
T
G
=
∆
0
T
H
- T
∆
0
T
S
= -74848 – 298.(- 80,66) = -50811 J
lgK
p
=
0
50811
8,91

2
và I
2
c.Tính áp suất riêng phần của các khí lúc cân bằng
Giải. a. Vì
∆
n=0 nên áp suất của hệ lúc cân bằng bằng áp suất ban đầu.
P=0,82+
0,2.0,082.800
4
=4,1 atm
b.
2
0,82.4
0,082.800
H
n =
= 0,050mol
H
2 k
+ I
2 k

€
2HI (k)
Số mol ban đầu 0,05 0 0,2
Lúc đầu, pư thuận diễn ra đến TTCB, sau đó cho thêm HI vào thì cân
bằng bị phá vỡ và xảy ra pư nghịch
Số mol lúc cân bằng: 0,05+0,1
α

∑
=>
P
H2
=
0,05 0,1
.4,1 1,0
0,25
α
+
=
atm => P
I2
= 0,1
α
/0,25.4,1=0,21 atm;P
HI
= 2,9atm
CHƯƠNG IV : CÂN BẰNG PHA CỦA HỆ MỘT CẤU TỬ
( 3: 2; 1)
4.1. Một số khái niệm và định nghĩa:
1. Pha:
- Khái niệm: Pha là tập hợp mọi phần đồng thể của hệ có thành phần và
tính chất vật lí, hoá học giống nhau được ngăn cách với những phần đồng
thể khác bởi những bề mặt phân chia.
Bề mặt phân chia là những bề mặt vật lí mà khi đi qua nó có sự thay đổi
đột ngột những tính chất vật lí vĩ mô nào đó của hệ.
VD: Xét hệ dị thể gồm 2pha: nước lỏng và nước đá. Khi đi từ nước đá
sang nước lỏng qua bề mặt phân cách thì khối lượng riêng giảm.
CHú ý: phân biệt pha với tt tập hợp. Người ta thường nhắc đến 3 TTTH

2
và H
2
có pư với nhau . Khi pư đạt TTCB: K
c
=
2 2
2
HI
I H
C
C C−
. Khi
biết nồng độ của 2 chất tuỳ ý ta có thể tính được nồng độ của chất còn
lại.Do đó nồng độ của 2 trong 3 chất đủ xđ thành phần của hệ.
Số hợp phần=3; Số cấu tử = 2; Số pt liên hệ = 1.
VD3. Xét 1bình pư chứa HI và đun nóng.
Khi đun nóng HI bị phân huỷ 2HI
€
H
2
+ I
2
.
Khi pư đạt TTCB ta có: K
c
=
2 2
2
.

i
G
n
≠
∂
∂
( xem thêm t63)
5. Áp suất hơi bão hoà: Ở nhiệt độ xác định hơi nằm cân bằng với lỏng và
rắn có áp suất hơi nhất định gọi là áp suất hơi bão hoà.
4.2. Điều kiện cân bằng pha.
Các pha muốn cb nhau phải có các đk:
a. Nhiệt độ các pha phải như nhau
b. Áp suất chung trên các pha phải như nhau
c. Hoá thế của mỗi cấu tử trong các pha phải = nhau
VD. Xét TH tổng quát nhất: Hệ dị thể gồm K cấu tử( 1…K) và mỗi cấu
tử đều có mặt trong tất cả
θ
(
α
,
β
, …,
θ
) khác nhau. Ba đk trên được
viết là:
(1).
T T T
α β θ
= = =
( cân bằng nhiệt)

β
nằm cân bằng
α
€

β
Giả sử có sự chuyển pha xảy ra ở T, P =const. Như vậy đkcb pha là hoá
thế của các cấu tử ở các pha phải = nhau. Nhưng hệ chỉ có một cấu tử nên
hoá thế đồng nhất với thế đẳng nhiệt đẳng áp.

G G
α β α β
µ µ
= = =
- Nếu thay đổi áp suất từ P đến P+dP thì T chuyển pha cũng thay đổi
tương ứng từ T đến T+dT( mặc dù dấu và giá trị không phải =nhau). Khi
đó thế đẳng nhiệt đẳng áp cũng sẽ có giá trị mới G+dG. Khi hệ đạt TTCB
mới ta có:
G
α
+d
G
α
=
G
β
+d
G
β
=> d

∆
S. dT =
∆
Vdp => dP/dT =
∆
S/
∆
V
Mặt khác:
∆
S
cp
= (
∆
H
cp
/ T
cp
) =
∆
H/T

∆
H : Nhiệt chuyển pha. T: nhiệt độ tại đó xảy ra sự chuyển pha.
Vậy ta có:
dP
=
dT TΔV
H∆
(4-1) Là pt Clapeyron – Clausius . Pt này áp

chất lỏng bao giờ cũng tăng theo T
c. Với đặc điểm riêng của qt hh ta tìm dạng cụ thể.
Coi hơi là khí lí tưởng. V
h
= RT/P ( xét với 1 mol chất)
Thay vào (4-1):
dP
=
dT TΔV
H∆
=
2
.
.
H H P
RT
RT
T
P
∆ ∆
=
=>
2
.dP H P
dT RT
∆
=
(4-2)
Lấy tích phân không xác định bt trên:
2

2
1 1 2
1 1
( )
2,303
hh
H
P
P R T T
∆
= −
(4-3)
VD: Ở 100 độ C áp suất hơi bão hoà của nước là 1,013.10
5
Pa(1 atm) và
nhiệt hoá hơi
∆
H
hh
= 40,65 kJ/mol. Tính áp suất hơi bão hoà của nước ở
90 độ C.
Áp dụng pt (4-3) : lg
3
2
40,65.10 1 1
( )
1,013 2,303.8,314 373,2 363,2
P
= −
= > P

3
8,314.112,2.88,2 1,013.10
.lg
(112,2 88,2).2,303 8.10−
= 8,7 kJ/mol
Bài 2. Áp suất hơi của photgen ở t
1
=9,91
0
C bằng 804,1 mmHg và ở t
2
=
1,35
0
C bằng 578,8 mmHg. Xác định nhiệt hoá hơi của hệ trong khoảng
nhiệt độ trên.
ĐS: 24,827 kJ/mol.
CHƯƠNG V: ĐẠI CƯƠNG VỀ DUNG DỊCH( 6: 4; 2)
5.1. Sự hình thành dung dịch và các loại dung dịch
5.1.1.Định nghĩa: Dung dịch là hỗn hợp đồng thể của hai hay nhiều cấu tử
có thể ở trạng thái rắn, lỏng, khí.
VD: dd lỏng: dd nước đường, dd muối ăn,…( những dd thu được khi cho
chất khí, rắn hoặc lỏng hoà tan vào dung môi lỏng)
- dd khí: Không khí hay một hh khí bất kì đều là một dd khí vì các
chất khí có khả năng hoà tan vào nhau vô hạn
- dd khí – rắn: H
2
trong kim loại Plađi ( do kim loại Pd hấp thụ khí
H
2

lượng để phá lực hút giữa các phân tử và như vậy đây là quá trình thu
nhiệt. Ở bước 3 quá trình này có thể toả nhiệt hoặc thu nhiệt. Các tiểu
phân chất tan dễ dàng thay thế các phân tử dung môi trong cấu trúc dung
môi phụ thuộc vào độ mạnh tương đối của 3 dạng tương tác:
- Tương tác dung môi – dung môi
- Tương tác chất tan – chất tan
- Tương tác dung môi – chất tan
Và như vậy thì nhiệt hoà tan
∆
H
ht
=
∆
H
1
+
∆
H
2
+
∆
H
3
.
5.1.3. Các loại dung dịch :
Ở phương diện NĐH phân thành 2 loại dd: dd lí tưởng và dd thực
- Dung dịch thực: Là dd tạo thành từ các cấu tử có cấu tạo và tính chất
hoá lí khác nhau nhiều. Khi hình thành có kèm theo HƯN
∆
H

m
do
. Nồng độ phần trăm không có đơn vị.
5.2.3. Nồng độ molal (m): Là số mol chất tan có mặt trong 1kg(1000g)
dung môi
CT: m= số mol chất tan / khối lượng dung môi (kg)
VD: Để điều chế dd Na
2
SO
4
1m , ta lấy 1mol (142 g) chất tan hoà tan vào
1000 g nước.
Tuỳ thuộc vào bản chất của tương tác dung môi – chất tan mà thể tích của
dd thu được có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn 1000 ml .
5.2.4. Nồng độ mol phần( phần mol)
Kí hiệu: X
i

Biểu thức:
i
i
n
X
n
=
∑
; n
i
là số mol các chất I trong dung dịch =>
i

H
k
H
. Trong đó
C: nồng độ mol/l của chất khí hoà tan ( độ tan).
P là áp suất của khí trên mặt chất lỏng( atm)
K
H
: Hằng số Henry, chỉ phụ thuộc nhiệt độ( mol/ atm.l)
VD1. Tại 25
0
C và 1 atm, độ tan của N
2
trong nước là 6,8.10
-4
mol/l. Xác
định nồng độ N
2
tan trong nước ở điều kiện khí quyển biết rằng áp suất
riêng của N
2
trong khí quyển là 0,78 atm.
Giải. Áp dụng CT của đl Henry: C=
P
k
H
=
1
k
H

atm). Khi
mở nắp, áp suất riêng phần của CO
2
trên dd giảm dần đến 4.10
-4
atm thì
đạt TTCB. Do đó độ tan của khí CO
2
giảm dần và có khí thoát ra
( Tại sao không tạo ra dd bão hoà khí CO
2
dưới áp suất bằng áp suất
riêng phần của CO
2
trong khí quyển?)
VD3. Một chai nước ngọt được bão hoà bằng CO
2
với P=4 atm ở 0
0
C.
Sau đó chai được mở nắp để cho cân bằng với áp suất khí quyển chứa
CO
2
là 4.10
-4
atm ở 25
0
C. Tính nồng độ của CO
2
trong nước ngọt khi mới

= 1,3. 10
-5
M
Chú ý: Chỉ dd của các khí không pư với dmôi mới tuân theo nghiêm ngặt
đluật Henry
3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan
a. Đối với chất tan là chất rắn.
Trong phần lớn trường hợp, độ tan tăng theo nhiệt độ tuy rằng không có
tương quan rõ nét giữa dấu của
∆
H
ht
và biến thiên độ tan theo nhiệt độ
VD: Quá trình hoà tan của CaCl
2
là toả nhiệt, của NH
4
NO
3
là thu nhiệt.
Nhưng độ tan của hai muối này tăng theo nhiệt độ
=> Nói chung ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan được xác định tốt nhất
bằng thực nghiệm.
b. Đối với chất tan là chất khí.
Từ bt của đl Henry, ta có thể thấy: C=
-1
k
H
. P. Nghĩa là độ tan C tỉ lệ
thuận với

H
giảm) , nghĩa là C – độ hoà tan của khí
trong lỏng giảm và ngược lại.
ƯD: Thường đun sôi dd để đuổi khí( hoặc giữ chai bia đã mở nắp hoặc
bia hơi trong tủ lạnh để giữ ga)
+ Hệ quả tất yếu suy ra từ quy luật này là độ tan của oxi trong nước giảm
khi tăng nhiệt độ của nước. Trong tự nhiên, hiện tượng này được gọi là ô
nhiễm nhiệt. Đó là sự nóng lên của môi trường có hại cho cư dân sinh
sống ở đó.
Người ta ước tính tại các nước công nghiệp phát triển hàng đầu của thế
giới, hàng năm mỗi nước dùng tới 400 ngàn tỉ lít nước để làm lạnh các
công trình công nghiệp, chủ yếu là các nhà máy điện và nhà máy điện hạt
nhân. Nước, sau quy trình làm lạnh sẽ nóng lên và được đổ ra các sông,
hồ, và do đó làm ô nhiễm nhiệt môi trườgn sống của cá và các động vật
máu lạnh khác. Thảm hoạ sinh thái xảy ra không những cho sinh vật
dưới nước mà còn cho cả con người
5.4. Một số thuộc tính của dd loãng chất không điện phân:
Có những dd mà thuộc tính của chúng chỉ phụ thuộc vào số tiểu phân
chất tan mà không hề phụ thuộc bản chất các tiểu phân chất tan. Các
thuộc tính này của dd gọi là thuộc tính nồng độ. Các dd có thuộc tính
nồng độ là những dd lỏng vô cùng loãng. Các thuộc tính của nồng độ là:
Sự hạ áp suất hơi. Độ tăng điểm sôi. Độ hạ điểm đông đặc. Áp suất thẩm
thấu.
1. Sự hạ áp suất hơi.
+ Thực nghiệm cho thấy áp suất hơi của dd chứa chất tan không bay hơi
bao giờ cũng thấp hơn áp suất hơi của dung môi nguyên chất. Quy luật
này được nhà bác học Pháp Raun tìm ra năm 1885 và được gọi là định
luật Raun
• Pb định luật: Áp suất hơi riêng phần của dung môi trên dung
dịch( áp suất hơi bão hoà của dd)( P

P
1
(1-X
2
) =>
0
P
1
-P
1
=
∆
P =
0
P
1
.X
2
=>
ΔP
0
P
1
= X
2
.(5.2). Đại lượng
ΔP
0
P
1

1
= 12,6/ 219,8 => M= 23.
219,8
5,43.12,6
=73,89 g
2. Sự tăng điểm sôi của dd:
Sự có mặt của chất tan không bay hơi làm hạ áp suất hơi của dd, nó cũng
tác động đến điểm sôi của dd.
+ Điểm sôi của dd là nhiệt độ tại đó áp suất hơi của dd bằng áp suất khí
quyển bên ngoài
+ Gọi
∆
T
s
= T
s
-
0
T
s
là độ tăng điểm sôi, với T
s
,
0
T
s
là điểm sôi của dd
và của dung môi thì
∆
T

T
b
- T
b
là độ hạ điểm đông đặc, với T
b
,
0
T
b
là điểm đông
đặc của dd và của dung môi thì
∆
T
b
tỉ lệ với sự giảm áp suất hơi cungzx
như tỉ lệ với nồng độ molal của dd
+ BT:
∆
T
b
= K
b
.m (5.4)
Trong đó, K
b
là hằng số nghiệm lạnh và chỉ phụ thuộc vào bản chất dung
môi.
VD1: Xác định khối lượng phân tử của Glyxêrol biết rằng dd chứa 2,76g
Glyxêrol trong 200g nước đông đặc ở - 0,279

= 62,01 g; K
s
= 0,52
Giải. m=
651.1000
62,01.2505
= 4,19. Độ hạ điểm đông đặc của dd E:
∆
T
b
=K
b
. m=1,86.4,19= 7,79
0
C
Vì điểm đông đặc của nước là 0
0
C nên dd E đông đặc ở -7,79
0
C.
Với nồng độ này của dd, độ tăng điểm sôi của dd sẽ là:
∆
T
s
= K
s
.m= 0,52. 4,19 = 2,2
0
C.
Vậy dd có nồng độ đã cho sôi ở 102,2

 C=
3
1,8.10
0,082.298
P
RT
−
=
= 1,8.10
-4
mol/l
Vì 5 g/l ứng với 1,8.10
-4
mol/l nên khối lượng mol Hb của ngựa bằng:
M=5/ 1,8.10
-4
= 68000g/mol
5.5. Cân bằng ion trong dd điện li.
1. Quan niệm axit – bazơ của Areniuyt
Theo Areniuyt , dd axit có hoạt tính hh và có khả năng dẫn điện là do có
sự phân li thuận nghịch phân tử thành ion trong đó có ion H
+
:
HCl
€
H
+
+ Cl
-
CH

cho tất cả các dung môi, đồng thời nó chưa thấy được vai trò quyết định
của dung môi trong sự phân li của axit, bazơ.
Mặt khác, thuyết Areniuyt không giải thích được các phản ứng tạo
ra muối giống như phản ứng trung hòa mà trong đó lại không có H
+
hoặc
-
OH
tham gia. Thí dụ :
NH
3(k)
+ HCl
(k)

→
NH
4
Cl
Vì vậy cần nghiên cứu chi tiết các phản ứng xảy ra trong các môi
trường không nước, cũng như những trường hợp không có sự tham gia
của dung môi nhằm bổ sung và khái quát các luận điểm của Areniuyt.
Hiển nhiên rằng, bất kì một thuyết axit – bazơ khái quát hơn cũng bao
hàm cả các luận điểm của Areniuyt và coi nó như một trường hợp riêng.
Hiện nay có một số thuyết axit – bazơ tổng quát hơn. Được áp
dụng rộng rãi nhất là 3 thuyết: Thuyết các hệ dung môi do hai nhà bác
học người Mĩ là Keđi và Franklin công bố vào năm 1905. Thuyết proton
được công bố vào năm 1923 đồng thời bởi nhà hóa học Đan Mạch
Bronstet và nhà hóa học người Anh Lauri. Thuyết electron cũng được đề
nghị vào năm 1923 do nhà hóa học Mĩ Liuyt. Mặc dù các thuyết này xuất
phát từ những luận điểm khác nhau nhưng chúng không chống đối lại

-
CH COO
+
3
+
H O
(a)
Trong phản ứng của amoniac với nước,
3
NH
là bazơ vì nó nhận
proton của
2
H O
còn
2
H O
là axit vì nó nhường proton cho
3
NH

2
H O
+
3
NH
€

+
4

H O
thì nhường proton cho
3
-
CH COO
để trở thành
2
H O
. Theo định nghĩa của Bronstet
3
-
CH COO
là bazơ và
3
+
H O
là
axit.Người ta gọi cặp
3
CH COOH
-
3
-
CH COO
và cặp
3
+
H O
-
2

OH
nhận
proton từ
+
4
NH
để trở thành
2
H O
. Theo định nghĩa của Bronstet
+
4
NH
là
axit và
-
OH
là bazơ . Người ta gọi cặp
+
4
NH
-
3
NH
và cặp
2
H O
-
-
OH

Bazơ 1 + Axit 2
HCN +
2
H O

€

-
CN
+
+
3
H O
(c)

+
4
NH
+
2-
3
CO

€

3
NH
+
-
3

O + H
2
O
€
OH
-
+ H
3
O
+
K
C
K
C
=
+ -
3
2
[H O ][OH ]
[H O]
.
Vì nước rất yếu nên có thể coi [H
2
O] xem như không đổi và trong môi
trường nước, nó =1.
K
C
. [H
2
O] = K

O
+
] hoặc pOH= - lg[OH
-
]
Vậy: pOH = -lg
W
+
3
K
[H O ]
hoặc pOH = pK
W
– pH suy ra pK
W
= pH+pOH
5. Cân bằng ion trong dd axit yếu, bazơ yếu, muối .
a. Trong dd axit yếu
+ Axit yếu có
α
<1. Ta xét một axit yếu đơn proton HA trong nước
HA + H
2
O
€
H
3
O
+
+ A

b
=
+ -
[BH ][OH ]
[B]
.Trong đó, K
b
là hằng số phân li bazơ và chỉ phụ thuộc
vào nhiệt độ.
VD.(t 194)
c.Quan hệ giữa K
a
và K
b

BH
+
+ H
2
O
€
H
3
O
+
+ B (5.8)
K
a
=
+

là chất rắn ít tan
được dùng làm chất cản quang đối với tia X trong chẩn đoán bệnh đường
tiêu hoá. Những thạch nhũ trong các hang động là hợp chất CaCO
3
được
tạo ra từ những pư kết tủa tự nhiên hàng ngàn năm…Để đánh giá độ tan
của những hợp chất khó tan, không thể không vận dụng những quy luật
của cbhh
1. Tích số tan
Xét: AgCl
r

€

+
aq
Ag
+
-
aq
Cl
K
Vì AgCl là chất điện li mạnh nên mọiphân tử AgCl đã tan thì phân li hoàn
toàn thành ion Ag
+

và Cl
-
=> K=
+

Giá trị T cho biết độ tan của hợp chất ion. T càng nhỏ, hợp chất càng ít
tan vào nước
Khái niệm: Độ tan là nồng độ của ion chất tan trong cân bằng ion của một
dd bão hoà chất ít tan.( mol/l hoặc g/l)
VD. (t208)