Bai4 - Entropy-BienthiennangluongtudoGibbs - Chuyên đề Hóa học 10 CTST-tiet3,4.pptx

Hóa học 10

1. CaCO 3 (s) → CaO (s) + CO 2 (g) B Phản ứng A, C, D xảy ra ở điều kiện thường A Fe (s) +2HCl (aq) → FeCl 2 (aq) + H 2 (g) B CaCO 3 (s) → CaO (s) + CO 2 (g) ΔS > 0, do số mol chất khí tăng. C 2NaOH (aq) + H 2 SO 4 (aq) →Na 2 SO 4 (aq) + H 2 O(l) ΔS > 0, do ban đầu không có chất khí, sau pư tạo thành chất khí. D CO 2(g) +Ca(OH) 2(aq) →CaCO 3(s) + H 2 O (l) Phản ứng nào sau đây tự xảy ra ngay ở điều kiện thường ? Phản ứng KHÔNG tự xảy ra ở điều kiện thường

2. CaCO 3 (s) → CaO (s) + CO 2 (g) - Ở điều kiện thường, phản ứng trên không xảy ra dù có ΔS tăng ? - Vậy ngoài yếu tố entropy, yếu tố nào quyết định đến khả năng tự xảy ra của một phản ứng hóa học ? Để trả lời câu hỏi này hãy cùng tìm hiểu về biến thiên năng lượng tự do Gibbs

3. PHT số 1 Câu 1. GV cho HS làm TN: Cho mẩu nhỏ CaO vào cốc chứa nước có cắm sẵn nhiệt kế . Mô tả hiện tượng xảy ra , viết phương trình hóa học và giải thích dấu Δ H của phản ứng ? Câu 2. Nghiên cứu nội dung tại trang 29, 30 SCĐ, hãy cho biết : - Các quá trình tự diễn biến xảy ra theo xu hướng nào ? - Khả năng tự xảy ra của một phản ứng hóa học phụ thuộc các yếu tố nào ? Viết biểu thức minh họa cho sự phụ thuộc đó ? Áp dụng : Tính của phản ứng : 2NO (g) + O 2 (g) → 2NO 2 (g) ; Biết : , Δ r G o 298

4. Thí nghiệm CaO + H 2 O Hiện tượng: PTHH: Các quá trình tự diễn biến xảy ra theo xu hướng làm giảm enthalpy ( Δ H<0), làm tăng entropy ( Δ S>0). Cho mẩu CaO vào H 2 O Mẫu CaO tan dần, nhiệt độ nhiệt kế tăng (cốc nước nóng lên ) CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 Phản ứng tỏa nhiệt Þ D H < 0

5. Biến thiên năng lượng tự do Gibbs ( Δ G ) ( Δ H o ) ( Δ S o ) Δ G o < 0 Δ G o = 0 Δ G o > 0 PƯ tự xảy ra PƯ đạt cân bằng PƯ không tự xảy ra Công thức = Δ r H - TΔ r S Δ r G o T o T o T Khả năng tự xảy ra của một phản ứng hóa học phụ thuộc 2 yếu tố Δ H , Δ S . Biến thiên năng lượng tự do Gibbs chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T T o Δ r G Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T T o Δ r H Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T T o Δ r S T là nhiệt độ xảy ra phản ứng - độ Kelvin

6. III. BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO GIBBS (S) BÀI 4 - ENTROPY VÀ BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO GIBBS = Δ r H - T.Δ r S Δ r G o T o T o T Biến thiên năng lượng tự do Gibbs chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T (đơn vị là kJ hoặc J) T o Δ r G < 0: phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, nhiệt độ T T o Δ r H Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T T o Δ r S Công thức : Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T T là nhiệt độ tại đó xảy ra phản ứng (theo thang Kelvin) T o Δ r G Chú ý T o Δ r G = 0 : Phản ứng đạt trạng thái cân bằng T o Δ r G > 0: phản ứng không tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, nhiệt độ T VD 2NO (g) + O 2 (g) → 2NO 2 (g) = -75300 J Δ r G o 298 , = (-120000) - 298.(-150) * Ở nhiệt độ T, một phản ứng có càng âm thì pư tự xảy ra ở điều kiện chuẩn càng thuận lợi và ngược lại. T o Δ r G

7. LUYỆN TẬP

8. PHT số 2 Câu 1. Tính của các phản ứng sau và cho biết ở điều kiện chuẩn các phản ứng đó có tự xảy ra hay không ? A. H 2 (g) + Cl 2 (g) → 2HCl (g) ; biết B. 2Al (s) + 3H 2 O (l) → Al 2 O 3 (s) + 3H 2 (g) ; biết Từ kết quả này hãy đưa ra một lý do giải thích cho việc vì sao các đồ vật bằng nhôm được sử dụng phổ biến ? Câu 2. Hãy xác định nhiệt độ để phản ứng nhiệt phân NaHCO 3 dưới đây diễn ra : 2NaHCO 3(s) → Na 2 CO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l) Biết , =9,16kJ; NaHCO 3 (s) = 101,7 J/ mol.K ; Na 2 CO 3 (s) = 135 J/ mol.K ; CO 2 (g) = 213,8 J/ mol.K ; H 2 O (l) = 69,94 J/ mol.K . Câu 3. Bài 3/ 32 SCĐ Δ r G o 298 Δ r H o 298 = -184,6kJ Δ r H o 298 = -818,3kJ Δ r H o 298 S o 298 S o 298 S o 298 S o 298 Cho và không phụ thuộc vào nhiệt độ. Δ r S o 298 Δ r H o 298

9. A. H 2 (g) + Cl 2 (g) → 2HCl (g) biết Chất (J/mol·K) Chất (J/mol·K) Chất (J/mol·K) Chất (J/mol·K) Chất (J/mol·K) Al (s) 28,32 H 2 O (l) 69,94 CO 2 (g) 213,8 Na 2 CO 3 (s) 135 NaHCO 3 (s) 101,7 Al 2 O 3 (s) 50,94 H 2 (g) 130,6 Cl 2 (g) 223,00 HCl (g) 186,79 B. 2Al (s) + 3H 2 O (l) → Al 2 O 3 (s) + 3H 2 (g) ; biết Δ r S o 298 = (2.186,79) - (130,6+223) = 19,98 (J/K) Δ r G o 298 = (- 184600 ) - 298.( 19,98 ) = -190554,04 (J) Δ r H o 298 = - 184,6kJ = -184600 J < 0 => ở điều kiện chuẩn và 298 o K phản ứng tự xảy ra Δ r G o 298 Δ r H o 298 = -818,3kJ Δ r S o 298 = (3.130,6+50,94) - (2.28,32 + 3.69,94) = 176,28 J/K Δ r G o 298 = (- 818300 ) - 298.( 176,28 ) = -870831,44(J) < 0 => ở điều kiện chuẩn và 298 o K phản ứng tự xảy ra Δ r G o 298 Các đồ vật bằng nhôm được sử dụng rất phổ biến vì Al phản ứng dễ dàng với H 2 O ở điều kiện chuẩn để tạo thành lớp màng Al 2 O 3 bền vững, bảo vệ cho kim loại nhôm chống lại các tác động ăn mòn của môi trường GT Phản ứng ngược lại KHÔNG tự xảy ra ở 298 o K Câu 1.

10. 2NaHCO 3(s) → Na 2 CO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l) , = 9,16 kJ; Câu 2. Δ r H o 298 Δ r S o 298 = ( 69,94 + 213,8 + 135 ) - 2 .101,7 = 215,34 J/K Δ r G o T Vậy , khi T > 42,53 K hay t > - 230,47 o C thì NaHCO 3 bị nhiệt phân Phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, nhiệt độ T khi: < 0 Δ r G o T = - T. Δ r S o T Δ r H o T => - T. < 0 Δ r S o T Δ r H o T => T > Δ r H o T Δ r S o T => T > = 42,53 o K 9160 215,34 Chất (J/mol·K) Chất (J/mol·K) Chất (J/mol·K) Chất (J/mol·K) Chất (J/mol·K) Al (s) 28,32 H 2 O (l) 69,94 CO 2 (g) 213,8 Na 2 CO 3 (s) 135 NaHCO 3 (s) 101,7 Al 2 O 3 (s) 50,94 H 2 (g) 130,6 Cl 2 (g) 223,00 HCl (g) 186,79

11. Tìm 01 Tìm 02 Câu 3: CO 2 (g) → CO (g) + ½ O 2 (g) Δ r S o 298 Δ r S o 298 = ( 197,5 + 1/2. 205,03 ) - 213,7 = 86,315 J/K Chất (J/mol·K) Chất (J/mol·K) Chất (J/mol·K) CO (g) 197,50 CO 2 (g) 213,70 O 2 (g) 205,03 Δ r H o 298 Δ r H o 298 = (-110,05) - (-393,51) = 283,46 K J/K Tìm 03 Δ r G o 298 Δ r G o 298 = ( 283460 ) - 298.(86,315) = 2 57738,13 J Vì > 0 Þ Phản ứng không tự xảy ra ở 25 o C (298K). Δ r G o 298 Theo đề: và không phụ thuộc vào nhiệt độ nên: Δ r S o 298 Δ r H o 298 Để phản ứng có thể tự xảy ra thì Câu b T > = 283460 86,315 Δ r H o T Δ r S o T => T > 3284 o K hay T > 3011 o C Chất ( KJ/mol·K) Chất ( KJ/mol·K) CO (g) -110,05 CO 2 (g) -393,51 Chất Chất CO (g) -110,05 CO 2 (g) -393,51