Chuyên đề 7

- Cân bằng hoá học là trạng thái của hệ phản ứng thuận nghịch mà ở đó tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.. - Cân bằng hoá học là cân bằng động vì tại trạng thái cân bằng,

Chuyên đ 7: T c đ ph n ng và cân b ng hóa h c ề ố ộ ả ứ ằ ọ

Ch đ ủ ề VII.1: T c đ ph n ng hóa h c ố ộ ả ứ ọ

VII.1.A Lý thuy t c b n ế ơ ả

VII.1.A.1 T c đ ph n ng hóa h cố ộ ả ứ ọ

VII.1.A.1.a Khái ni m.ệ

- T c đ ph n ng hóa h c là đ i lố ộ ả ứ ọ ạ ượng đ c tr ng cho s nhanh hay ch m c a ph n ng vàặ ư ự ậ ủ ả ứ

được xác đ nh b ng đ bi n thiên n ng đ c a ch t trong m t đ n v th i gian.ị ằ ộ ế ồ ộ ủ ấ ộ ơ ị ờ

- Các bi u th c tính t c đ c a ph n ng:ể ứ ố ộ ủ ả ứ

ΔC

Δv =

Δt

(1)

Trong đó:

+ C: đ bi n thiên n ng đ c a ch t (l y tr tuy t đ i).Δ ộ ế ồ ộ ủ ấ ấ ị ệ ố

+ t: kho ng th i gian x y ra s bi n thiên n ng đ Δ ả ờ ả ự ế ồ ộ

- V i ph n ng: xA + yB → s n ph m thì:ớ ả ứ ả ẩ

[ ] [ ]x y 

v = k A B

(2) VII.1.A.1.b Các y u t có nh hế ố ả ưởng đ n t c đ c a ph n ng.ế ố ộ ủ ả ứ

a Nhi t đ ệ ộ

- Nhi t đ tăng thì t c đ ph n ng tăng và ngệ ộ ố ộ ả ứ ượ ạc l i vì khi tăng nhi t đ , t c đ chuy nệ ộ ố ộ ể

đ ng nhi t c a các phân t tăng →ộ ệ ủ ử các phân t va ch m v i nhau nhi u h n và m nh h nử ạ ớ ề ơ ạ ơ

→ ph n ng x y ra nhanh h n Thông thả ứ ả ơ ường khi nhi t đ tăng lên 10ệ ộ 0C thì t c đ ph nố ộ ả

ng tăng t 2 đ n 4 l n

- N u tăng nhi t đ ph n ng lên tế ệ ộ ả ứ 0C thì t c đ ph n ng tăng ố ộ ả ứ αt/10 (v iớ α là h s nhi t đệ ố ệ ộ

- s l n tăng t c đ khi nhi t đ tăng lên 10ố ầ ố ộ ệ ộ 0C)

2 1

t t

2 10

1

V

V

−

= γ

b N ng đ các ch t tham gia ph n ng ồ ộ ấ ả ứ

- N ng đ ch t tham gia ph n ng tăng thì t c đ ph n ng tăng (đi u này đồ ộ ấ ả ứ ố ộ ả ứ ề ược th y rõấ theo bi u th c (2) vì khi n ng đ ch t tham gia ph n ng tăng thì va ch m gi a các phân tể ứ ồ ộ ấ ả ứ ạ ữ ử

ch t tăngấ → va ch m hi u qu tăng.ạ ệ ả

c Áp su t ấ

- Áp su t ch nh hấ ỉ ả ưởng đ n t c đ ph n ng có m t c a ch t khí.ế ố ộ ả ứ ặ ủ ấ

- N u áp su t tăng (n ng đ ch t tham gia ph n ng tăng) thì t c đ ph n ng tăng.ế ấ ồ ộ ấ ả ứ ố ộ ả ứ

d Di n tích ti p xúc b m t ệ ế ề ặ

- Di n tích ti p xúc b m t tăng thì t c đ ph n ng tăngệ ế ề ặ ố ộ ả ứ

- Di n tích ti p xúc t l ngh ch v i kích thệ ế ỷ ệ ị ớ ướ ủc c a ch t r n.ấ ắ

e Xúc tác.

- Ch t xúc tác làm tăng t c đ c a ph n ng Ch t kìm hãm làm gi m t c đ ph n ng.ấ ố ộ ủ ả ứ ấ ả ố ộ ả ứ Ngoài các y u t trên thì có nhi u y u t khác cũng nh hế ố ề ế ố ả ưởng đ n t c đ ph n ng nh :ế ố ộ ả ứ ư môi trường th c hi n ph n ng; t c đ khu y tr n ự ệ ả ứ ố ộ ấ ộ

Ch đ VII.2 Cân b ng hóa h c ủ ề ằ ọ VII.2.A Lý thuy t c b n ế ơ ả

VII.2.A.1 M t s khái ni m.ộ ố ệ

- Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo 2 chiều thuận và nghịch trong cùng điều kiện

- Cân bằng hoá học là trạng thái của hệ phản ứng thuận nghịch mà ở đó tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch

- Cân bằng hoá học là cân bằng động vì tại trạng thái cân bằng, phản ứng thuận và nghịch vẫn tiếp tục xảy ra nhưng với tốc độ bằng nhau nên không làm thay đổi nồng độ của các chất trong

hệ phản ứng

- Phản ứng một chiều: Là phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều xác định (không có chiều ngược lại) Mũi tên trong phương trình phản ứng một chiều là mũi tên một chiều

aA bB +  → cC dD +

- Phản ứng thuận nghịch: Là phản ứng trong cùng điều kiện phản ứng xảy ra hai chiều trái ngược nhau Mũi tên trong phương trình phản ứng một chiều là mũi tên một chiều

aA bB + ¬  → cC dD+

- Biểu thức tính hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch: nA + mB ↔ pC + qD là:

[ ] [ ] [ ] [ ]

q

p

C D

A B

=

Chú ý: Hằng số tốc độ của phản ứng cũng như hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch chỉ phụ thuộc vào yếu tố nhiệt độ

VII.2.A.2 Sự chuyển dịch cân bằng hoá học

- Khi hệ phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng nếu ta thay đổi điều kiện nào đó thì cân bằng hoá học sẽ bị phá vỡ và hệ sẽ chuyển dịch đến một trạng thái cân bằng mới

* Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơsatơlie:

- Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng, khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi (nồng độ, nhiệt độ, áp suất), cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó Cụ thể là:

- Nếu tăng nồng độ một chất thì CBHH sẽ chuyển dịch theo chiều mà chất đó là chất tham gia phản ứng, còn nếu giảm nồng độ của một chất thì CBHH sẽ chuyển dịch theo chiều sinh

ra chất đó

- Khi tăng nhiệt độ thì cân bằng hoá học chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt (có ΔH > 0) Còn khi giảm nhiệt độ thì CBHH sẽ chuyển dịch theo chiều của phản ứng toả nhiệt (có

ΔH < 0)

VII.2.B Phân lo i và ph ạ ươ ng pháp gi i bài t p ả ậ

Dạng VII.2.1: Bài tập lí thuyết.

VD 1: Trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào sau đây đúng khi một hệ ở trạng thái cân bằng?

A Phản ứng thuận đã dừng

B Phản ứng nghịch đã dừng

C Nồng độ chất tham gia và chất sản phẩm bằng nhau

D Nồng độ các chất trong hệ không đổi

Đáp án D

Khi một hệ ở trạng thái cân bằng thì nồng độ các chất trong hệ không đổi

N (k) + 3H (k) ƒ 2NH (k)

; ΔH < 0 Hai biện pháp đều làm cân bằng chuyển dịch cân bằng theo chiều thuận là

A Giảm nhiệt độ và tăng áp suất

C Tăng nhiệt độ và tăng áp suất

B Giảm nhiệt độ và tăng áp suất

D Tăng nhiệt độ và giảm áp suất

Đáp án C

Đây là phản ứng tỏa nhiệt => giảm nhiệt độ làm cho phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận

Tăng áp suất làm giảm số mol chất tham gia phản ứng và tăng chất sản phẩm => chuyển dịch theo chiều thuận

VD 3: Cho 6 gam hạt kẽm vào 1 cốc đựng dung dịch H2SO4 4M (dư) ở nhiệt độ thường Cho biết biến đổi nào sau đây không làm thay đổi tốc độ phản ứng

A Thay 6 gam kẽm hạt bằng 6 gam kẽm bột

B Thay H2SO4 4M bằng H2SO4 2M

C Thực hiện phản ứng ở 50oC

D Dùng thể tích dung dịch H2SO4 gấp đôi ban đầu

Lời giải

Đáp án A làm tốc độ phản ứng tăng vì làm tăng diện tích tiếp xúc của Zn với dung dịch H2SO4 Đáp án B làm tốc độ phản ứng giảm vì làm giảm nồng độ chất phản ứng

Đáp án C làm tốc độ phản ứng tăng vì tăng nhiệt độ phản ứng

Đáp án D là đáp án đúng

Dạng I.1.2: Tính hằng số cân bằng của phản ứng hóa học

I.1.1.A Phương pháp/ kỹ năng/ các điểm cần chú ý

- Bước 1: Tính nồng độ của các chất ở trạng thái cân bằng

- Bước 2: Viết biểu thức tính hằng số cân bằng

- Bước 3: Thay số vào biểu thức tính hằng số cân bằng

I.1.1.B Bài tập ví dụ (có lời giải chi tiết)

nồng độ tương ứng là 0,3 và 0,7 M Sau khi phản ứng tổng hợp NH3 đạt trạng thái cân bằng

ở toC, H2 chiếm 50% thể tích hỗn hợp thu được Hằng số cân bằng KC ở t oC của phản ứng

Lời giải

Do thể tích không đổi nên tỉ lệ số mol cũng chính là tỉ lệ về thể tích

PTHH N (k) + 3H (k) 2 2 ƒ 2NH (k) 3

Nồng độ ban đầu 0,3 0,7 0

Nồng độ phản ứng x 3x 2x

Nồng độ cân bằng 0,3 – x 0,7 - x 2x

Tỉ lệ về thể tích cũng chính là tỉ lệ về số mol Thể tích của oxi chiếm 50% hỗn hợp sau

phản ứng nên ta có:

0,7-3x

.100% = 50%

0,3- x + 0,7 -3x + 2x

Giải ra ta được x = 0,1M

Hằng số cân bằng của phản ứng là

3

[N ].[H ] (0,3- x).(0,7-3x)

Dạng I.1.2: Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng.

I.1.1.A Phương pháp/ kỹ năng/ các điểm cần chú ý

Các bước tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng:

- Bước 1: Đặt ẩn là nồng độ của chất khi phản ứng hoặc cân bằng

- Bước 2: Lập bảng biến thiên nồng độ

- Bước 3: Lập phương trình với hằng số cân bằng Giải phương trình tìm nồng độ của các chất ở trạng thái cân bằng

Chú ý: Hằng số cân bằng KC ở cùng nhiệt độ có giá trị không đổi

I.1.1.B Bài tập ví dụ (có lời giải chi tiết)

VD 1: Cho ph n ả ứ ng:

A 2B +  → C

có V = k.[A].[B] 2 Cho bi t n ng đ ban đ u c a A là 0,8 M và ế ồ ộ ầ ủ

c a B là 0,9M và h ng s t c đ k = 0,3 Hãy tính t c đ ph n ng khi n ng đ ch t A gi m 0,2M? ủ ằ ố ố ộ ố ộ ả ứ ồ ộ ấ ả

L i gi i ờ ả

A 2B +  → C

[A] sau = 0,8 – 0,2 = 0,6 M

[B] sau = 0,9 – 0,2.2 = 0,5 M

Thay vào công th c ta có ứ : V = k[A].[B] 2 = 0,3.0,6.0,5 2 =0,045 (M/l.s)

VD 2: M t ph n ng hóa h c, m i khi tăng nhi t đ lên 10 ộ ả ứ ọ ỗ ệ ộ o C thì t c đ ph n ng tăng lên 3 l n H i ố ộ ả ứ ầ ỏ

t c đ ph n ng gi m đi bao nhiêu l n khi nhi t đ gi m t 100 ố ộ ả ứ ả ầ ệ ộ ả ừ o C xu ng còn 70 ố o C ?

A 9 l n ầ B 12 l n ầ C 18 l n ầ D 27 l n ầ

L i gi i ờ ả

Theo đ nh nghĩa, s l n tăng t c đ ph n ng khi nhi t đ thay đ i 10 ị ố ầ ố ộ ả ứ ệ ộ ổ o C chính là h s nhi t đ ệ ố ệ ộ

γ

Suy ra

γ

= 3

Thay vào công th c ta có t s t c đ ph n ng ứ ỉ ố ố ộ ả ứ

2 1

t t

2 10

1

V V

−

= γ

=

70 100

10 1 3

27

−

=

Nh v y, t c đ ph n ng gi m 27 l n khi gi m nhi t đ t 100 ư ậ ố ộ ả ứ ả ầ ả ệ ộ ừ o C xu ng còn 70 ố o C

VD 3 : M t ph n ng hóa h c, m i khi tăng nhi t đ lên 10 ộ ả ứ ọ ỗ ệ ộ o C thì t c đ ph n ng tăng 3 l n Ph n ố ộ ả ứ ầ ả

ng đang ti n hành nhi t đ 30oC, h i ph i tăng nhi t đ lên bao nhiêu đ đ t c đ ph n ng

tăng 243 l n ầ

Lời giải

Ta có

γ

= 3, g i t ọ 2 là nhi t đ sau tăng lên khi t c đ ph n ng đ t 243 l n so v i 30 ệ ộ ố ộ ả ứ ạ ầ ớ o C

Thay vào công th c ta cóứ :

2

t 30

o 10

2

−

V y ph i tăng nhi t đ lên 80ậ ả ệ ộ oC thì t c đ ph n ng sẽ g p 243 l n so v i 30ố ộ ả ứ ấ ầ ớ oC

I.1.C Bài tập vận dụng

Câu 1: Trong phòng thí nghiệm người ta nhiệt phân KClO3 để điều chế khí oxi

Biện pháp nào sau đây được sử dụng nhằm tăng tốc độ phản ứng?

A Nung riêng KClO3

B Nung KClO3 có xúc tác MnO2

C Thu O2 qua nước

D Thu O2 bằng cách dời chỗ không khí

Câu 2: Trường hợp nào sau đây có yếu tố làm giảm tốc độ phản ứng?

A Đưa lưu huỳnh đang cháy ngoài không khí vào bình chứa oxi

B Quạt bếp than đang cháy

C Thay hạt nhôm bằng bột nhôm để cho tác dụng với dung dịch HCl

D Dùng dung dịch loãng các chất tham gia phản ứng

Câu 3: Biện pháp kĩ thuật nào sau đây không được sử dụng để tăng tốc độ phản ứng nung vôi?

A Đập nhỏ đá vôi đến kích thước thích hợp

B Tăng nhiệt độ lên nhiệt độ thích hợp

C Tăng nồng độ khí CO2

D Thổi không khí vào lò nung vôi

Câu 4: Tốc độ của phản ứng sẽ tăng lên bao nhiêu lần khi tăng nhiệt độ từ 200C đến 1000C, nếu

hệ số nhiệt độ của phản ứng bằng 2?

Câu 5: Hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng là bao nhiêu biết rằng khi tăng nhiệt độ lên thêm 500C thì tốc độ phản ứng tăng lên 1024 lần?

Câu 6: Một phản ứng thuận nghịch đạt đến trạng thái cân bằng khi nào:

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 phản ứng bằng nhau

Câu 7: Khi tăng áp suất không ảnh hưởng tới cân bằng của phản ứng nào sau đây?

A N2 + 3H2

↔ 2NH3 B 2CO + O2 ↔ 2CO2

C H2 + Cl2 ↔ 2HCl D 2SO2 + O2 ↔ 2SO3

Câu 8: Hằng số cân bằng K của phản ứng chỉ phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây?

Câu 9: Cho phương trình hoá học:

N2 (k) + O2 (k) tia lửa điện 2NO (k) ∆H > 0 Hãy cho biết cặp yếu tố nào sau đây đều ảnh hưởng đến sự chuyển dịch cân bằng hoá học trên?

A Nhiệt độ và nồng độ B Áp suất và nồng độ

C Nồng độ và chất xúc tác D Chất xúc tác và nhiệt độ

Câu 10: Câu nào sau đây đúng?

A. Bất cứ phản ứng nào cũng phải đạt đến trạng thái cân bằng hoá học

B. Khi phản ứng thuận nghịch ở trạng thái cân bằng thì phản ứng dừng lại

C. Chỉ có những phản ứng thuận nghịch mới có trạng thái cân bằng hoá học

D. Ở trạng thái cân bằng, khối lượng các chất ở 2 vế của phương trình phản ứng phải bằng nhau

Câu 11: Cho phản ứng: CaCO3 (r) ↔ CaO (r) + CO2 (k) và ∆H > 0

Cân bằng phản ứng chuyển dịch trên chuyển dịch theo chiều thuận lợi khi nào?

Câu 12: Câu nào sau đây đúng?

A. Hằng số cân bằng K của mọi phản ứng đều tăng khi nhiệt độ tăng

B. Phản ứng một chiều không có hằng số cân bằng K

C. Hằng số cân bằng K càng lớn, hiệu suất phản ứng càng nhỏ

D. Khi một phản ứng thuận nghịch ở trạng thái cân bằng cũ chuyển sang một trạng thái cân bằng mới ở nhiệt độ không đổi, hằng số cân bằng K biến đổi

Câu 13: Hệ cân bằng sau được thực hiện trong bình kín:

2SO2 (k) + O2 (k) ↔ 2SO3 (k); ∆H < 0 Yếu tố nào sau đây không làm nồng độ các chất trong hệ cân bằng biến đổi:

A Biến đổi nhiệt độ B Biến đổi áp suất

C Sự có mặt chất xúc tác D Biến đổi dung tích của bình phản ứng

Câu 14: Phát biểu nào sau đây không đúng?

A Nhiên liệu cháy ở tầng khí quyển trên cao nhanh hơn khi cháy ở mặt đất

B Nước giải khát được nén CO2 vào ở áp suất cao hơn sẽ có độ chua (độ axit) lớn hơn

C Thực phẩm được bảo quản ở nhiệt độ thấp hơn sẽ giữ được lâu hơn

D Thực phẩm nấu trong nồi áp suất là để giữ được mùi thơm của thức ăn do nồi rất kín

Câu 15: Cho biết cân bằng sau được thực hiện trong bình kín

PCl5 (k) ↔ PCl3 + Cl2 (k); ∆H > 0 Những yếu tố nào sau đây tạo nên sự tăng lượng PCl3 trong cân bằng

Câu 16: Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào các yếu tố nào?

C Kích thước hạt, chất xúc tác D Cả A, B, C

Câu 17: Dùng không khí nén nóng thổi vào lò cao để đốt cháy than cốc (trong sản xuất gang), yếu

tố nào ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng?

A Nhiệt độ B Áp suất

C Tăng diện tích bề mặt D Cả A và B

Câu 18: Nghiền nguyên liệu trước khi đưa vào lò nung để sản xuất clanh ke (trong sản xuất xi

măng), yếu tố nào ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng?

Trường hợp nào tốc độ phản ứng không đổi?

A. Thay 5g kẽm viên bằng 5g kẽm bột

B. Thay dung dịch H2SO4 4M bằng dung dịch H2SO4 2M

C. Thực hiện phản ứng ở 500C

D. Dùng dung dịch H2SO4 4M gấp đôi

Câu 20: Biết rằng khi nhiệt độ tăng lên 100C thì tốc độ của một phản ứng tăng lên 2 lần Vậy tốc

độ phản ứng tăng lên bao nhiêu lần khi tăng nhiệt độ từ 200C đến 1000C

Câu 21: Khi bắt đầu phản ứng, nồng độ một chất là 0,024 mol/l Sau 10 giây xảy ra phản ứng,

nồng độ của chất đó là 0,022 mol/l Tốc độ phản ứng trong trường hợp này là:

Câu 22: Để đánh giá mức độ xảy ra nhanh hay chậm của các phản ứng hoá học người ta dùng đại

lượng:

A. Khối lượng sản phẩm

B. Tốc độ phản ứng

C. Khối lượng chất tham gia phản ứng giảm

D. Thể tích chất tham gia phản ứng

Câu 23: Đại lượng đặc trưng cho độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản

phẩm phản ứng trong một đơn vị thời gian gọi là:

Câu 24: Cho các yếu tố sau:

d) Diện tích tiếp xúc e) Xúc tác

Những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng nói chung là

Câu 25: Câu nào đúng?

A. Khi nồng độ chất phản ứng tăng thì tốc độ phản ứng tăng

B. Khi nồng độ chất phản ứng giảm thì tốc độ phản ứng giảm

C. Khi nồng độ chất phản ứng tăng thì tốc độ phản ứng giảm

D. Nồng độ chất phản ứng không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

Câu 26: Đối với phản ứng có chất khí tham gia thì

A. Khi áp suất tăng, tốc độ phản ứng giảm

B. Khi áp suất tăng, tốc độ phản ứng tăng

C. Khi áp suất giảm, tốc độ phản ứng tăng

D. Áp suất không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

Câu 27: Câu nào đúng?

A. Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng

B. Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng giảm

C. Khi nhiệt độ giảm thì tốc độ phản ứng tăng

D. Nhiệt độ không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

Câu 28: Khi diện tích bề mặt tăng, tốc độ phản ứng tăng với phản ứng có chất nào tham gia?

Câu 29: Cho phản ứng:

N + 3H ¬ → 2NH

Phản ứng này dùng xúc tác là Fe Xúc tác Fe làm

A. Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận

B. Tăng tốc độ các chất trong phản ứng

C. Tăng tốc độ phản ứng

D. Tăng hằng số cân bằng phản ứng

Câu 30: Hệ số cân bằng K của phản ứng phụ thuộc vào

Câu 31: Một cân bằng hoá học đạt được khi

A. Nhiệt độ phản ứng không đổi

B. Tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch