BAI 50 CAN BANG HOA HOC

Ph©n tÝch sè liƯu thùc nghiƯm thu ® ỵc tõ ph¶n øng trªn nh sauSố liệu phân tích: Tại trạng thái cân bằng: pứ không dừng lại mà pứ thuận và pứ nghịch vẫn tiếp tục xảy ra nhưng với tốc đ

Nhóm 7

hóa học

I/ Phản ứng một chiều, phản ứng thuận

nghịch và cân bằng hóa học :

1 Phản ứng một chiều :

O2 tạo KClO3

? 1 : Viết phản ứng của

a/ Zn với dung dịch HCl

b/ Nhiệt phân KClO3

c/ Khí hidro có phản ứng được với dung dịch

ZnCl2 hay không ? Khí oxi có phản ứng được

với KCl hay không ?

- Phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều từ trái

sang phải gọi là phản ứng một chiều.

- Dùng mũi tên chỉ chiều phản ứng

I/ Phản ứng một chiều, phản ứng thuận

nghịch và cân bằng hóa học :

1 Phản ứng một chiều :

2 Phản ứng thuận nghịch :

? 2 : Viết phương trình ph n ng của ản ứng của ứng của

a/ Cl2 với H2O ở nhiệt độ thường

b/ SO2 v i Oới O 2 ở nhiệt độ thích hợp

Nhận xét: thế nào là phản ứng thuận nghịch,

biểu diễn phản ứng thuận nghịch như thế nào,

so với phản ứng một chiều thì phản ứng thuận

nghịch cĩ đặc điểm gì khác?

I/ Phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học :

a/ Xét phản ứng : Cl 2 + H 2 O  HClO + HCl

Ở điều kiện thường Cl 2 phản ứng với H 2 O tạo

thành HClO và HCl, đồng thời HClO và HCl cũng

phản ứng với nhau tạo ra Cl 2 và H 2 O

V O

2SO  O      2SO

2 Phản ứng thuận nghịch :

-Phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau

gọi là phản ứng thuận nghịch

- Dùng hai mũi tên ngược chiều nhau để biểu diễn

phản ứng thuận nghịch

* Đặc điểm của phản ứng thuận nghịch : Hỗn hợp

phản ứng luôn có mặt đồng thời cả sản phẩm và

chất tham gia phản ứng

I/ Phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học :

3 Caõn baống hoựa hoùc:

Xét phản ứng: H 2(khí) + I 2(khí) 2HI (khí)

v t = v n

Gọi V t là tốc độ của phản ứng thuận và V n

V n = 0 (do noàng ủoọ HI=0)

Khi pử ựxaỷy ra: V t giaỷm (do noàng ủoọ I 2 vaứ H 2 giaỷm);

V n taờng (noàng ủoọ HI ngaứy caứng lụựn)

ẹeỏn moọt luực naứo ủoự (t cb ) thỡ V t = V n = const (V cb ): pửự ủaùt tụựi traùng thaựi caõn baống.

Ph©n tÝch sè liƯu thùc nghiƯm thu ® ỵc tõ ph¶n øng trªn nh sau

Số liệu phân tích:

Tại trạng thái cân bằng: pứ không dừng lại mà pứ thuận và pứ nghịch vẫn tiếp tục xảy ra

nhưng với tốc độ bằng nhau V t = V n

Tại trạng thái cân bằng: pứ không dừng lại mà pứ thuận và pứ nghịch vẫn tiếp tục xảy ra

nhưng với tốc độ bằng nhau V t = V n

Tại trạng thái cân bằng: V t = V n có nghĩa là trong 1 đơn

vị thời gian, nồng độ các chất pứ giảm đi bao nhiêu theo pứ thuận thì lại được tạo ra bấy nhiêu theo pứ nghịch

Tại trạng thái cân bằng: V t = V n có nghĩa là trong 1 đơn

vị thời gian, nồng độ các chất pứ giảm đi bao nhiêu theo pứ thuận thì lại được tạo ra bấy nhiêu theo pứ nghịch

3 Caõn baống hoựa hoùc:

Xét phản ứng:

Cân bằng hoá học là trạng thái của phản ứng

thuận nghịch khi tốc độ của phán ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch (Vt = Vn).

Cân bằng hoá học là cân bằng động

Các chất phản ứng không chuyển hoá hoàn toàn

thành sản phẩm nên trong hệ cân bằng luôn luôn

có mặt chất phản ứng và chất sản phẩm

II Hằng số cân bằng hoá học:

1 Cân bằng trong hệ đồng thể.

Xét hệ cân bằng:

N2O4 (k) 2NO2 (k) ở 250C

Cho biết khỏi niệm hệ đồng thể?

Là hệ khụng cú bề mặt phõn chia trong hệ.

Bằng thực nghiệm , hệ cõn bằng này ở

sau:

Nồng độ ban

đầu, mol/l

Nồng độ ở trạng thái cân bằng, mol/

l

tỉ số nồng

độ lúc cân bằng

[N2O4]0 [NO2]0 [N2O4] [NO2] [NO2]

2

[N2O4] 0,6700 0,0000 0,6430 0,0547 4,65.10 -3

0,4460 0,0500 0,4480 0,0457 4,66.10 -3

0,5000 0,0300 0,4910 0,0475 4,60.10 -3

0,6000 0,0400 0,5940 0,0523 4,60.10 -3

0,0000 0,2000 0,0898 0,0204 4,63.10 -3

1 Cân bằng trong hệ đồng thể.

[NO2]2

[N2O4] ≈ 4,63.10-3 ở 250C

Tỉ số nồng độ lỳc cõn bằng luụn là một hằng số nờn được gọi là hằng số cõn bằng và kớ hiệu là K

N2O4 (k) 2NO2 (k)

KC= [NO2]2

[N2O4] = 4,63.10

-3 ở 250C [NO2], [N2O4]: nồng độ lúc cân bằng (mol/l)

II Hằng số cân bằng hoá học:

Ta nhận thấy:

2 C©n b»ng trong hÖ dÞ thÓ.

VD1: C (r) + CO2 (k) 2CO (k) CaCO3(r) CaO (r) + CO2(k)

Nồng độ của chất rắn được xem

là hằng số Hãy viết biểu thức của cân bằng trên?

Ở 820 0 C: K C = 4,28.10 -3 nên [CO 2 ] = 4,28.10 -3 mol/l

Ở 880 0 C: K C =1,06.10 -2 nên [CO 2 ] = 1,06.10 -2 mol/l

III/ Sự chuyển dịch cân bằng :

1/ Thí nghiệm : Lắp dụng cụ như hình vẽ

+ Nạp đầy khí NO2 vào cả

hai ống nghiệm (a) và (b) ở

nhiệt độ thường

K

Nút kín cả hai ống, trong

đó có cân bằng sau :

2NO2 (k)  N2O4 (k)(màu nâu đỏ) (không màu)Màu của hỗn hợp khí trong cân bằng ở hai

ống nghiệm như nhau

+ Đóng khóa K lại,

ngâm ống (a) vào

nước đá

Nước đá

Một lát sau, so sánh màu thấy :

Hiện tượng đó được gọi là sự chuyển dịch

? 5 : Nhận xét hiện tượng thí nghiệm Nồng

độ NO2 ở 2 ống có gì thay đổi ?

2/ Định nghĩa :

Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là sự di

chuyển từ trạng thái cân bằng này đến trạng thái cân bằng khác do tác động của các yếu tố bên ngoài lên cân bằng

+ Các yếu tố làm chuyển dịch cân bằng là

nồng độ, áp suất, nhiệt độ

Chúng được gọi là các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học

IV/ Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học :

1/ Ảnh hưởng của nồng độ :

Xét một hệ cân bằng sau trong một bình kín ở nhiệt độ cao và không đổi :

C(r) + CO2 (k)  2CO (k) (1)

+ Khi ở trạng thái cân bằng : vT = vN, nồng độ của

các chất không đổi

? 6 : So sánh vT và vN khi phản ứng ở trạng

thái cân bằng

C(r) + CO2 (k)  2CO(k)

Khi thêm CO2 vào thì hệ cân bằng sẽ biến đổi như thế nào ?

Bớt CO hệ cân bằng biến đổi như thế nào ?

Thêm CO hệ cân bằng biến đổi như thế nào ?

 Cân bằng đã chuyển dời theo chiều phản

ứng thuận

+ Thêm CO2 vào hỗn hợp phản ứng, nồng độ

CO2 tăng làm vT lớn hơn vN, phản ứng tạo

nhiều CO hơn

 nồng độ CO2 giảm, nồng độ CO tăng

 vT giảm, vN tăng đến một lúc nào đó vT = vN thì phản ứng đạt đến trạng thái cân bằng mới có nồng độ CO2 nhỏ hơn, nồng độ CO lớn hơn so với trạng thái cân bằng ban đầu

+ Tương tự khi lấy bớt CO ra khỏi hỗn hợp :

cân bằng chuyển dời theo chiều thuận

+ Thêm CO vào : cân bằng chuyển dời theo

chiều nghịch

 Kết luận : Khi tăng hoặc giảm nồng độ của một

chất trong cân bằng thì cân bằng bao giờ cũng

chuyển dịch theo chiều làm giảm tác dụng của

việc tăng hoặc giảm nồng độ của chất đó

+ Chú ý : Khi thêm hoặc bớt lượng chất rắn

không ảnh hưởng đến cân bằng (cân bằng

không chuyển dịch)

2/ Ảnh hưởng của áp suất :

Thí nghiệm : Xét hệ cân bằng trong xi lanh

kín có pít tông ở nhiệt độ thường không đổi

N2O4 (k)  2NO2 (k)(màu nâu đỏ) (không màu)

+ Đẩy pít tông vào làm tăng áp suất của hệ,

màu của hỗn hợp khí nhạt hơn

? 7 : Khi đẩy pít tông vào thì áp suất của hệ thay

đổi như thế nào ? Nhận xét về màu của hỗn hợp khí  số mol khí nào tăng ? Cân bằng chuyển

dịch theo chiều nào ?

Câu hỏi tương tự khi kéo pít tông ra

+ Thí nghiệm chứng tỏ : khi tăng áp suất số mol khí NO2 giảm, số mol N2O4 tăng  cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

+ Nhận xét : Phản ứng nghịch từ 2 mol NO2 tạo

1 mol N2O4  số mol khí giảm  áp suất giảm

Vậy khi tăng áp suất chung của hệ cân bằng

chuyển dịch theo chiều nghịch làm giảm áp suất chung của hệ.

+ Khi giảm áp suất chung của hệ bằng cách kéo pít tông ra cho thể tích của hệ tăng, số mol NO2

tăng, số mol N2O4 giảm bớt  cân bằng chuyển

dịch theo chiều thuận  làm tăng áp suất

 Kết luận : Khi tăng hoặc giảm áp suất

chung của hệ cân bằng thì cân bằng bao giờ cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác dụng của việc tăng hay giảm áp suất đó

+ Chú ý : Nếu phản ứng có số mol khí ở hai

vế bằng nhau hoặc phản ứng không có chất khi thì áp suất không ảnh hưởng đến cân

bằng

3/ Ảnh hưởng của nhiệt độ :

* Nhiệt phản ứng :

+ Cho vôi sống vào nước, nước sôi  phản

ứng tỏa nhiệt

+ Nung đá vôi thành vôi sống phải cung cấp

nhiệt  phản ứng thu nhiệt

 Để chỉ lượng nhiệt kèm theo mỗi phản ứng hóa học người ta dùng đại lượng nhiệt phản ứng (H)

+ Phản ứng tỏa nhiệt : các chất phản ứng mất bớt năng lượng H < 0, năng lượng tỏa vào môi trường làm nhiệt độ tăng

+ Phản ứng thu nhiệt : các chất phản ứng phải lấy thêm năng lượng để tạo thành sản phẩm H > 0

* Ảnh hưởng của nhiệt độ :

Ví dụ : CaO + H2O  Ca(OH)2 H = -65 kJ

CaCO3  CaO + CO2 H = +178 kJ

Xét cân bằng trong bình kín :

N2O4 (k)  2NO2 (k) H = 58 kJ

(màu nâu đỏ) (không màu)

Phản ứng thuận H = +58 kJ > 0 phản ứng thu nhiệt

Phản ứng nghịch H = -58 kJ < 0 phản ứng tỏa nhiệt

t o

Ngâm hỗn hợp phản ứng trong nước đá và nước sôi

Nước đá Nước sôi

+ Hỗn hợp ở trạng thái cân bằng, ngâm bình đựng hỗn hợp vào nước sôi, màu nâu đỏ của hỗn hợp đậm lên  cân bằng chuyển dịcch theo chiều

nghịch  chiều của phản ứng thu nhiệt

+ Ngâm bình vào nước đá, màu của hỗn hợp khí nhạt đi  cân bằng chuyển dời theo chiều thuận

 chiều của phản ứng tỏa nhiệt

? 8 : Sau khi xem mô phỏng thí nghiệm,

nhận xét màu của hỗn hợp khí  xác định

chiều chuyển dịch của cân bằng  kết luận

về ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hóa

học

 Kết luận : Khi tăng nhiệt độ, cân bằng

chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt

nghĩa là làm giảm tác dụng của việc tăng nhiệt độ và khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng tỏa nhiệt chiều làm giảm tác dụng của việc giảm nhiệt độ

Ba yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học là nồng độ, áp suất, nhiệt độ được tổng kết thành nguyên lí chuyển dịch cân bằng :

? 9 : Nêu điểm giống nhau của chiều chuyển

dịch cân bằng khi chịu tác động của nồng độ,

áp suất, nhiệt độ Từ đó phát biểu nguyên lí

chuyển dịch cân bằng

* Nguyên lý chuyển dịch cân bằng : (nguyên lý

Lơ Satơlie) le Chatelier

Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái

cân bằng khi chịu một tác động bên ngoài như

biến đổi nồng độ, nhiệt độ, áp suất sẽ chuyển

dịch cân bằng theo chiều làm giảm tác động

bên ngoài đó

4/ Vai trò của chất xúc tác :

Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch với số lần bằng nhau nên

không ảnh hưởng đến cân bằng hóa học

Chất xúc tác làm cho phản ứng nhanh đạt

đến trạng thái cân bằng

V/ Ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học trong sản xuất hóa học :

Ví dụ1 : Trong quá trình sản xuất axit sunfuric có

phản ứng :

2SO2 (k) + O2 (k)  2SO3 (k) H = -198 kJPhản ứng này dùng oxi không khí, ở nhiệt độ

thường, phản ứng xảy ra rất chậm Để tăng tốc độ phản ứng phải dùng chất xúc tác và thực hiện

phản ứng ở nhiệt độ khá cao

Nhưng đây là phản ứng tỏa nhiệt, tăng nhiệt độ làm cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch làm giảm hiệu suất của phản ứng, để hạn chế tác dụng này

người ta dùng một lượng dư không khí (tăng nồng độ oxi) làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận

? 10 : Xét phản ứng :

2SO2 (k) + O2 (k)  2SO3 (k) H < 0

Ở nhiệt độ thường phản ứng xảy ra rất chậm,

làm thế nào để cân bằng phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận thu được nhiều SO3 ?

- Nêu đặc điểm của phản ứng

- Dự kiến các cách làm cân bằng phản ứng

chuyển dịch theo chiều thuận

Ví dụ2 :

N2 (k) + 3H2 (k)  2NH3 (k) H = 192 kJ

Đặc điểm của phản ứng : tốc độ phản ứng rất chậm ở nhiệt độ thường, tỏa nhiệt và phản ứng thuận làm giảm áp suất chung của hệ

Do đó phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ cao, áp suất cao và dùng chất xúc tác Tuy nhiên

nhiệt độ cao làm cân bằng chuyển dịch theo

chiều nghịch, nên chỉ thực hiện ở nhiệt độ thích hợp (không cao quá)

? 11 : Xét phản ứng :

N2 (k) + 3H2 (k)  2NH (k) H < 0

Ở nhiệt độ thường phản ứng xảy ra rất chậm, làm thế nào để cân bằng phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận thu được nhiều NH3 ?

- Nêu đặc điểm của phản ứng :

- Dự kiến các cách làm cân bằng phản ứng

chuyển dịch theo chiều thuận

Phương

trình Nồng độ Áp suất Nhiệt độ

ứng sau: N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) (H= - 92 kJ) Cân bằng hóa học sẽ chuyển dịch về phía nào? Khi

a Tăng áp suất chung của hệ

b Tăng nồng độ N2 ; H2

c Tăng nhiệt độ

d Dùng chất xúc tác

Thảo luận nhóm :

Câu 2: cho phương trình phản ứng sau :

CO(k) + H2O(k) CO2 (k) + H2(k) (H= - 41 kJ) Cân bằng hóa học sẽ chuyển dịch về phía nào? Khi

a Tăng áp suất chung của hệ

b Thêm 1 lượng hơi nước vào ; thêm 1 lượng khí H2 vào

Câu 3: Cho phương trình phản ứng:

Câu 4: Cân bằng một phản ứng hoá học đạt được khi:

Câu 5: Khi tăng áp suất, phản ứng nào không ảnh hưởng tới cân bằng :

3/ Viết các biểu thức hằng số cân bằng cho các phản ứng sau:

a) CaCO 3 (r)  CaO (r) + CO 2 (k) b)Cu 2 O(r) + ½ O 2 (k)  2CuO(r)

[SO ][O ]



2 3

2 2

[SO ] d)K

[SO ] [O ]

