Nội dung về cân bằng hóa học trong chương trình hóa học mới có sự mở rộng và liên hệ cao hơn so với chương trình cũ. Đặc biệt, các kiến thức và bài tập về hằng số cân bằng KC là nội dung kiến thức mở rộng và nâng cao hơn. Để giúp học sinh có định hướng trong việc học, quá trình tìm hiểu tôi đã xây dựng đề tài “Xây dựng hệ thống câu hỏi, bài tập về cân bằng hóa học” trong chương trình hóa học 11.
Trang 1PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
Mục đích của việc dạy học ở trường phổ thông là trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức phổ thông, cơ bản để trên cơ sở đó mà rèn luyện tư duy cho người học bởi lẽ kiến thức được coi là nguyên liệu của tư duy Việc rèn luyện các kỹ năng và kiến thức cơ bản là vô cùng cần thiết cho mỗi học sinh bởi lẽ đó chính là cơ sở tiền đề cho học sinh có thể tiếp cận những kiến thức mới hơn, đòi hỏi mức độ tư duy cao hơn
Đặc biệt trong nội dung chương trình phổ thông mới, có một số kiến thức được đưa vào cho học sinh tiếp cận ở mức độ mới hơn, đòi hỏi sự liên hệ nhiều hơn Qua đó yêu cầu học sinh cần nắm chắc nội dung kiến thức và biết cách vận dụng kiến thức đó vào việc giải quyết các vấn đề thực tế đưa ra Nội dung về cân bằng hóa học trong chương trình hóa học mới có sự
mở rộng và liên hệ cao hơn so với chương trình cũ Đặc biệt, các kiến thức và bài tập về hằng
số cân bằng KC là nội dung kiến thức mở rộng và nâng cao hơn Để giúp học sinh có định hướng trong việc học, quá trình tìm hiểu tôi đã xây dựng đề tài “Xây dựng hệ thống câu hỏi, bài tập về cân bằng hóa học” trong chương trình hóa học 11
PHẦN II: NỘI DUNG
A Cơ sở lí thuyết.
I Cân bằng hóa học và hằng số cân bằng.
1 Cân bằng hóa học là gì?
+ Cân bằng hóa học là một trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ của phản ứng nghịch
+ Như vậy, ở trạng thái cân bằng phản ứng hóa học vẫn xảy ra Cân bằng hóa học là một cân bằng động Nhưng do tốc độ phản ứng thuận và nghịch bằng nhau nên nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng không đổi
2 Hằng số cân bằng.
Xét cân bằng: aA + bB ⇌ mM + nN
Biểu thức: [ ] [ ]
[ ] [B]
m n
C a b
K
A
Lưu ý: - Hằng số cân bằng của một phản ứng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ
- Trong biểu thức của KC, nồng độ các chất rắn không đưa vào biểu thức
II Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.
1 Nhiệt độ:
+ Khi tăng nhiệt độ của phản ứng thì cân bằng chuyển dịch về phía phản ứng thu nhiệt + Khi giảm nhiệt độ của phản ứng thì cân bằng chuyển dịch về phía phản ứng tỏa nhiệt
2 Áp suất.
+ Khi tăng áp suất của phản ứng thì cân bằng chuyển dịch về phía làm giảm số phân tử khí
+ Khi giảm áp suất của phản ứng thì cân bằng chuyển dịch về phía làm tăng số phân tử khí
3 Nồng độ.
+ Khi tăng nồng độ của một chất trong phản ứng thì cân bằng chuyển dịch về phía làm giảm nồng độ của chất đó
+ Khi giảm nồng độ của một chất trong phản ứng thì cân bằng chuyển dịch về phía làm tăng nồng độ của chất đó
4 Chất xúc tác.
Chất xúc tác không làm thay đổi trạng thái cân bằng hóa học Bản thân xúc tác làm cho phản ứng nhanh đạt đến trạng thái cân bằng (tăng cả tốc độ phản ứng thuận và nghịch)
Trang 2B Hệ thống câu hỏi và bài tập
I Câu hỏi lý thuyết.
1 Câu hỏi về trạng thái cân bằng và hằng số cân bằng.
Câu 1: Một phản ứng thuận nghịch đạt đến trạng thái cân bằng khi
A Phản ứng thuận đã kết thúc
B Phản ứng nghịch đã kết thúc
C Tốc độ của phản ứng thuận và nghịch bằng nhau
D Nồng độ của các chất tham gia phản ứng và của các chất sản phẩm bằng nhau
Câu 2: Phát biểu nào sau đây về phản ứng ở trạng thái cân bằng là không đúng ?
A Các phản ứng thuận và phản ứng nghịch diễn ra với tốc độ như nhau
B Nồng độ của các chất phản ứng và chất sản phẩm không thay đổi
C Nồng độ của các chất phản ứng bằng nồng độ của các chất sản phẩm
D Các phản ứng thuận và nghịch tiếp tục xảy ra
Câu 3: Cho các phát biểu sau:
(a) Ở trạng thái cân bằng, tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch
(b) Ở trạng thái cân bằng, các chất không phản ứng với nhau
(c) Ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất sản phẩm luôn lớn hơn nồng độ các chất đầu (d) Ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không thay đổi
Số phát biểu đúng là
Câu 4: Quan sát hình 1.2 và chọn phát biểu đúng ?
A Cả hai đồ thị đều mô tả phản ứng đã đạt đến
trạng thái cân bằng
B Cả hai đồ thị đều không mô tả phản ứng đã đạt
đến trạng thái cân bằng
C Chỉ đồ thị (a) mô tả phản ứng đã đạt trạng thái
cân bằng
D Chỉ đồ thị (b) mô tả phản ứng đã đạt trạng thái
cân bằng
Câu 5: Hằng số cân bằng của phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào
A nhiệt độ B áp suất C chất xúc tác D nồng độ
Câu 6: Cho phản ứng sau: C (s) + 2H2 (g) ⇌ CH4 (g) Biểu thức nào sau đây là biểu thức hằng
số cân bằng KC của phản ứng trên ?
2
C
CH K
H
2
[ ].[ ]
C
CH K
C H
2
[ ].[ ]
C
CH K
C H
2
C
CH K
H
Câu 7: Cho phản ứng hóa học sau
CH3COOH (l) + CH3OH (l) ⇌ CH3COOCH3 (l) + H2O (l)
Biểu thức hằng số cân bằng của phản ứng trên là
C
CH COOCH K
CH OH
C
CH COOCH K
CH OH
[CH COOCH ]
C
CH COOH CH OH
C
CH COOH CH OH K
H O
Câu 8: Cho phản ứng hóa học sau
3Fe (s) + 4H2O (g) ⇌ Fe3O4 (s) + 4H2 (g)
Biểu thức hằng số cân bằng của phản ứng trên là
A
4
2 3 4
3 4 2
C
Fe O K
H O
4 2 4 2
[H ]
C K
H O
2
4.[H ]
C
K
H O
2
C
Fe O K
Trang 3Câu 9: Cho các cân bằng sau:
(1) H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2HI (g) ;
(2) 1
2H2 (g) + 1
2I2 (g) ⇌ HI (g) (3) HI (g) ⇌ 1
2H2 (g) + 1
2I2 (g) ; (4) 2HI (g) ⇌ H2 (g) + I2 (g)
(5) H2 (g) + I2 (s) ⇌ 2HI (g)
Ở nhiệt độ xác định, nếu KC của cân bằng (1) bằng 64 thì KC bằng 0,125 là của cân bằng
Câu 10: Cho phản ứng: A (g) ⇌ B (g) Hằng số cân bằng của phản ứng trên là KC = 1,0.103 Tại thời điểm cân bằng, nồng độ chất A là 1,0.10-3 Hỏi nồng độ chất B ở thời điểm cân bằng là
2 Câu hỏi về các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.
Câu 11: Yếu tố nào sau đây luôn luôn không làm chuyển dịch cân bằng của hệ phản ứng?
A Nhiệt độ B Áp suất C Nồng độ D Chất xúc tác
Câu 12: Xét cân bằng sau : 2SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2SO3 (g) Nếu tăng nồng độ của SO2 (các điều kiện khác giữ không đổi) thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều nào ?
A Chuyển dịch theo chiều thuận
B Chuyển dịch theo chiều nghịch
C Không thay đổi
D Có thể chuyển dịch theo chiều thuận hoặc nghịch tùy thuộc lượng SO2 thêm vào
Câu 13: Xét cân bằng sau : H2 (g) + 1/2O2 (g) ⇌ H2O (l) ΔrHo 298 = -286 kJ
Đối với phản ứng trên, cân bằng sẽ bị ảnh hướng như thế nào khi tăng nhiệt độ (các điều kiện khác giữ không đổi) ?
A Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận B Chuyển dịch theo chiều nghịch
Câu 14: Phản ứng nào sau đây khi tăng áp suất thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch
(các điều kiện khác giữ không đổi) ?
A CaCO3 (s) ⇌ CaO (s) + CO2 (g)
B CO (g) + H2O (g) ⇌ H2 (g) + CO2 (g)
C 2H2 (g) + O2 (g) ⇌ 2H2O (l)
D C (s) + O2 (g) ⇌ CO2 (g)
Câu 15: Cho cân bằng hóa học sau : H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2HI (g) ΔrH o 298 = -9,6 kJ
Nhận xét nào sau đây không đúng?
A Khi tăng nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch
B Ở nhiệt độ không đổi, khi tăng áp suất thì cân bằng không bị chuyển dịch
C Ở nhiệt độ không đổi, khi tăng nồng độ H2 hoặc I2 thì giá trị hằng số cân bằng tăng
D Ở trạng thái cân bằng, tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch
Câu 16: Cho cân bằng hoá học: PCl5 (g) ⇌ PCl3 (g) + Cl2 (g); ΔH > 0 Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi
A thêm PCl3 vào hệ phản ứng B tăng áp suất của hệ phản ứng
C tăng nhiệt độ của hệ phản ứng D thêm Cl2 vào hệ phản ứng
Câu 17: Cho cân bằng hóa học: N2 (g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (g) ΔH < 0 Cân bằng trên chuyển
dịch theo chiều thuận khi
A tăng nhiệt độ của hệ phản ứng B giảm áp suất của hệ phản ứng
C tăng áp suất của hệ phản ứng D thêm chất xúc tác vào hệ phản ứng
Câu 18: Cho cân bằng hóa học: CaCO3 (s) ⇌ CaO (s) + CO2 (g) ΔrH o 298 = 176 kJ
Tác động nào sau đây vào hệ cân bằng để cân bằng đã cho chuyển dịch theo chiều thuận?
A Tăng nồng độ khí CO2 B Tăng áp suất
Trang 4C Giảm nhiệt độ D Tăng nhiệt độ.
Câu 19: Cho hệ cân bằng trong một bình kín: N2(g) + O2(g) ⇌ 2NO (g) H > 0
Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều thuận khi
A tăng nhiệt độ của hệ B giảm áp suất của hệ
C thêm khí NO vào hệ D thêm chất xúc tác vào hệ
Câu 30: Cho cân bằng hoá học: H2 (g) + I2 (g) 2⇌ HI (g); H > 0 Cân bằng không bị chuyển
dịch khi
A giảm nồng độ HI B giảm áp suất chung của hệ
C tăng nhiệt độ của hệ D tăng nồng độ H2
Câu 21: Hệ cân bằng sau được thực hiện trong bình kín:
CO (g) + H2O (g) ⇌ H2 (g) + CO2 (g) ΔrHo 298 = -42 kJ Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều thuận khi
A cho chất xúc tác vào hệ B thêm khí H2 vào hệ
C giảm nhiệt độ của hệ D tăng áp suất chung của hệ
Câu 22: Cho các cân bằng sau:
(I) 2HI (g) ⇄ H2 (g) + I2 (g); (II) CaCO3 (s) ⇄ CaO (s) + CO2 (g); (III) FeO (s) + CO (g) ⇄ Fe (s) + CO2 (g); (IV) 2SO2 (g) + O2 (g) ⇄ 2SO3 (g) Khi giảm áp suất của hệ, số cân bằng bị chuyển dịch theo chiều nghịch là
Câu 23: Cho cân bằng: 2SO2 (g) + O2 (g) ⇄ 2SO3 (g) Khi tăng nhiệt độ thì tỉ khối của hỗn hợp khí so với H2 giảm đi Phát biểu đúng khi nói về cân bằng này là
A Phản ứng thuận thu nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch khi tăng nhiệt độ
B Phản ứng nghịch toả nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ
C Phản ứng nghịch thu nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ
D Phản ứng thuận toả nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch khi tăng nhiệt độ
Câu 24: Xét cân bằng sau trong một piston ở nhiệt độ không đổi :
N2 (g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (g) Nếu nén piston thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều nào ?
A Chuyển dịch theo chiều thuận
B Chuyển dịch theo chiều nghịch
C Không thay đổi
D Có thể chuyển dịch theo chiều thuận hoặc nghịch tùy thuộc piston nén nhanh hay chậm
Câu 25: Cho cân bằng sau: 4NH3 (g) + 5O2 (g) ⇌ 4NH3 (g) + 6H2O (g) ΔrHo 298 = -905 kJ Yếu tố nào sau đây cần tác động để cân bằng trên chuyển dịch sang phải?
II Bài tập tính toán về hằng số cân bằng.
Câu 26: Xét cân bằng sau: H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2HI (g)
a Hoàn thành bảng thông tin sau:
Nhiệt độ (oC) [H2] (mol.L-1) [I2] (mol.L-1) [HI] (mol.L-1) KC
b Cho biết khi nhiệt độ tăng thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nào ? Vì sao ?
Câu 27: Xét phản ứng: H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2HI (g)
Một hỗn hợp phản ứng chứa trong bình kín dung tích 3,67 lít ở nhiệt độ ToC ; ban đầu chứa 0,763 gam H2 và 96,9 gam I2 Ở trạng thái cân bằng, trong bình chứa 90,4 gam HI Tính giá trị
KC của phản ứng trên ở ToC ?
Trang 5Câu 28: Hằng số cân bằng KC của phản ứng: H2(g) + Br2(g) ⇌ 2HBr(g) ở 730 oC là 2,18.106 Cho 3,20 mol HBr vào trong bình phản ứng dung tích 12,0 lít ở 730°C Tính nồng độ của H2, Br2 và HBr ở trạng thái cân bằng?
Câu 29: Cho 5,6 gam CO và 5,4 gam H2O vào một bình kín dung tích không đổi 10 lít Nung nóng bình một thời gian ở 830oC để hệ đạt đến trạng thái cân bằng:
CO (g) + H2O (g) ⇄ CO2 (g) + H2 (g) (hằng số cân bằng KC = 1) Hãy tính nồng độ của CO,
H2O ở trạng thái cân bằng?
Câu 30: Cho cân bằng hóa học sau: CO (g) + H2O (g) ⇌ H2 (g) + CO2 (g)
Ở 700oC, hằng số cân bằng của phản ứng KC = 8,3 Cho 1 mol khí CO và 1 mol hơi nước vào bình kín dung tíc 10 lít và giữ ở 700oC Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng
Câu 31: Trong một bình kín có thể tích không đổi 2 lít, người ta thêm vào đó 17,6 gam khí
CO2 và 3,2 gam khí H2 Ở 850oC, cân bằng được thiết lập với hằng số cân bằng KC = 1
CO2 (g) + H2 (g) ⇌ CO (g) + H2O (g) Hãy tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng?
Câu 32: Cân bằng cả phản ứng: N2 (g) + O2 (g) ⇌ 2NO (g) được thiết lập ở t oC có hằng số cân bằng KC = 40 Biết rằng ban đầu nồng độ của N2 và O2 đều bằng 0,01 mol.L-1
a Xác định nồng độ mỗi chất ở trạng thái cân bằng
b Tính hiệu suất phản ứng?
Câu 33: Cho phản ứng xảy ra trong bình kín thể tích 1 lít như sau:
CO (g) + H2O (g) ⇌ CO2 (g) + H2 (g) Ở toC có hằng số cân bằng của phản ứng, KC=1 Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì nồng độ H2O bằng 0,03 mol.L-1, nồng độ CO2 bằng 0,04 mol.L-1
a Hãy tính nồng độ ban đầu của CO?
b Giả sử ban đầu nồng độ của CO là 1M, để 90% lượng carbon oxide chuyển hóa thành carbon dioxide thì cần đưa hệ phản ứng bao nhiêu mol H2O?
Câu 34: Khi thực hiện phản ứng ester hoá 1 mol CH3COOH và 1 mol C2H5OH, lượng ester lớn nhất thu được là 2/3 mol Để đạt hiệu suất cực đại là 90% (tính theo axit) khi tiến hành este hoá 1 mol CH3COOH cần dùng x mol C2H5OH (cho các phản ứng ở cùng nhiệt độ) Tính x?
Câu 35: Xét cân bằng của phản ứng: H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2HI (g)
Ở một nhiệt độ xác định, hằng số cân bằng của phản ứng trên là 49 Giả sử lượng I2 ban đầu là
1 mol Hỏi cần phải dùng bao nhiêu mol H2 để 90% lượng I2 chuyển hóa thành HI?
III Câu hỏi liên hệ thực tiễn, vận dụng kiến thức.
Câu 36: Carbon oxide thay thế oxygen trong hemoglobin đã bị oxi hóa theo phản ứng:
HbO2 (aq) + CO (aq) ⇌ HbCO (aq) + O2 (aq)
Tại nhiệt độ trung bình của cơ thể, hằng số cân bằng của phản ứng trên là KC = 170
Giả sử một hỗn hợp không khí bị ô nhiễm carbon oxide ở mức 0,1% (theo thể tích) Coi không khí chứa 20,0% oxygen theo thể tích; tỉ lệ oxygen và carbon oxide hòa tan trong máu giống với tỉ lệ của chúng trong không khí Cho biết tỉ lệ HBCO so với HBO2 trong màu là bao nhiêu?
Em có nhận xét gì về độc tính của CO?
Câu 37: Oxygen được dẫn truyền vào cơ thể do khả năng liên kết của oxygen với hồng cầu
trong máu theo cân bằng sau:
HbH+ (aq) + O2 (aq) ⇌ HbO2 (aq) + H+ (aq)
Độ pH của máu người bình thường được kiểm soát chặt chẽ trong khoảng 7,35 đến 7,45 Dựa vào cân bằng trên hãy giải thích vì sao việc kiểm soát pH của máu người lại quan trọng? Điều
gì sẽ xảy ra với khả năng vận chuyển oxygen của hồng cần nếu máu trở nên quá acid (một tình trạng nguy hiểm được gọi là nhiễm toan hay nhiễm độc acid)?
IV Đáp án tham khảo các câu hỏi và bài tập.
1 Đáp án câu hỏi trắc nghiệm:
Trang 62 C 7 A 12 A 17 C 22 C
2 Gợi ý một số câu tự luận:
2
HbCO O HbO CO
Rút ra:
2
HbCO
HbO =KC
2
[CO]
[ ]O = 170.0,01/20 = 0,85 Như vậy, mặc dù nồng độ CO rất nhỏ so với nồng độ O2 nhưng có thể làm một lượng đáng kể HbO2 chuyển thành HbCO, dẫn tới việc làm giảm khả năng vận chuyển O2 của máu một cách nghiêm trọng
Câu 37: Oxygen được dẫn truyền vào cơ thể do khả năng liên kết của oxygen với hồng cầu
trong máu theo cân bằng sau: HbH+ (aq) + O2 (aq) ⇌ HbO2 (aq) + H+ (aq)
Dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân bằng, nếu nồng độ H+ tăng thì cân bằng trên sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch, nếu giảm nồng độ H+ thì cân bằng trên chuyển dịch theo chiều thuận
Vì vậy pH của máu quá thấp (nồng độ H+ cao) thì cân bằng chuyển dịch sang trái, điều này khiến máu chứa ít HbO2 nên khả năng vận chuyển oxygen của hồng cầu sẽ giảm
PHẦN III: KẾT LUẬN
Việc củng cố, nâng cao kiến thức và rèn luyện kỹ năng cho học sinh là việc cần thực hiện thường xuyên trong quá trình dạy học hoá học Đặc biệt trong dạy học kiến thức của chương trình THPT mới việc củng cố kiến thức lý thuyết và giúp học sinh liên hệ vận dụng kiến thức là rất cần thiết
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng trong quá trình thực hiện đề tài này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các quý vị đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện hơn