cÂn bẰng hÓa hỌc

Cân Bằng Hóa Học

CÂN BẰNG HÓA HỌC. GIẢNG DẠY NỘI DUNG CÂN BẰNG HÓA HỌC

Ở LỚP 10

Chương I. Cơ Sở Lí Thuyết

I.1. Khái niệm về phản ứng thuận nghịch và không thuận nghịch, cân bằng

hóa học

I.1.1. Phản ứng không thuận nghịch

Là phản ứng xảy ra đến cùng cho đến khi tiêu thụ hết hoàn toàn một trong các

chất tham gia phản ứng.

Ví dụ:

Zn + 4HNO3(đ) → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Khi lượng aixt HNO3 đặc thì phản ứng sẽ kết thúc khi lượng kẽm tan hết, ngược

lại nếu sục khí NO2 vào dung dịch thì cũng không thu được kim loại và axit

I.1.2. Phản thuận nghịch.

Có những phản ứng mà sau một thời gian phản ứng ta còn tìm thấy cả chất đầu và

sản phẩm, nghĩa là phản ứng không xảy ra đến cùng.

Những phản ứng này gọi là phản ứng thuận nghịch. Trong loại phản ứng này

người ta dùng dấu hai mũi tên ngược chiều nhau thường chiều từ trái sang phải

là chiều thuận, chiều ngược lại là chiều nghịch.

Đặc điểm của phản ứng thuận nghịch là không bao giờ hết các chất ban đầu vì vậy

nói phản ứng thuận nghịch là phản ứng không hoàn toàn.

I.1.3. Cân bằng hóa học

- 1 -


- 2 -


I.2. Hằng số cân bằng.

I.2.1. Hằng số cân bằng Kc

Kc được gọi là hằng số cân bằng của phản ứng liên hệ đến nồng độ (mol/l). K c chỉ

phụ thuộc nhiệt độ và bản chất của phản ứng, mà không phụ thuộc vào nồng độ

các chất phản ứng.

Hệ thức cân bằng trên biểu diễn sự liên hệ giữa nồng độ hóa chất lúc cân bằng , nó

chính là nội dung của định luật tác dụng khối lượng.

Có thể phát biểu định luật nầy như sau: Khi một phản ứng đồng thể đạt trạng thái

cân bằng thì tỉ số tích số nồng độ sản phẩm với tích số nồng độ tác chất là một

hằng số ở một nhiệt độ xác định.

I.2.2. Hằng số cân băng Kp

- 3 -


Với một phản ứng tổng quát ta có.

aA + bB cC + dD

I.2.3. Hằng số cân bằng Kx

Hằng số cân bằng này liên hệ đến phân số mol của các chất trong phản ứng.

Phân số mol x của cấu tử i trong hỗn hợp gồm nhiều cấu tử là tỉ số giữa số mol của

i với tống số mol của các cấu tử có trong hỗn hợp.

Xi = ni / ∑ni

0 ≤ xi ≤ 1, ∑xi =1.

Xét phản ứng

aA + bB cC + dD

Gọi P là áp suất của hỗn hợp khí lúc cân bằng . xA,xB, xC ,xD lần lược là phân số

mol của A,B,C,D lúc cân bằng.

xA = nA/n ; xB = nB / n ; xC = nC / n ; xD = nD / n

Với n = nA + nB + nC + nD. Là tổng số mol hỗn hợp khí của các khí A,C,B,D lúc

cân bằng.

PAV = nART → PA = nART / V = nART / (nRT/P) = nAP / n = xA.P

→ PA = xAP

- 4 -


Tương tự cho : PB = xBP

PC = xCP

PD = xDP

Thay PA, PB,PC, PD. vào biểu thức KP của phản ứng:

=

Đặc Kx = khi đó ta có: KP = Kx.PΔv.

Với Δv = (c+d) - (a+b) là tổng số mol sản phẩm – tổng số mol tác chất

Như vậy hằng số cân bằng K phụ thuộc vào nhiệt độ T và áp suất tổng quát P của

hỗn hợp khí lúc cân bằng.

I.2.4. Mối liên hệ giữa các hằng số cân bằng Kc, Kp ,Kx.

1. Quan hệ giữa KC và KP

Từ phương trình:PV = nRTvới pi: áp suất riêng phần của khí.

Ta có:

PiV = niRT ®

® pi = ciRT

Thay các giá trị của pi vào biểu thức tính Kp ta có:

Vậy : KP = KC.(RT)n

- 5 -


n = (c + d) - (a + b) .Với

n = 0 tức là số phân tử khí ở 2 vế bằng nhau thì KP = KC

n ¹ 0 thì KP ¹ KC

* Nếu chất phản ứng hoặc sản phẩm là chất rắn thì nồng độ hoặc áp suất

riêng phần xem như không đổi nên các chất này không có mặt trong biểu thức

hằng số cân bằng.

Ví dụ:

* Chú ý:

Đối với các loại cân bằng khác nhau thì hằng số cân bằng có tên gọi khác nhau.

- Đối với cân bằng axit bazơ, ta có Ka, Kb

- Đối với cân bằng kết tủa ta có tích số tan T

- Đối với chất điện li ta có hằng số điện li : Kđl

- Đối với phức chất ta có hằng số không bền: Kkhông bền.

2. Mối liên hệ giữa : KP ,KC , Kx

Ta thấy rằng : KP = KC.(RT)n = Kx.PΔv.

Nếu khi Δv = 0 tức là (c + d ) = ( a + b ) thì lúc đó ta có.

KP = KC = Kx

Lưu ý :

Các hằng số cân bằng K gắn liền với phương trình phản ứng cụ thể : Ví dụ :

- 6 -


Nếu viết :

Với : Kp’ = Kp

2.

Nếu phản ứng được viết ngược lại :

Với : ở cùng nhiệt độ.

Cách tính tương tự cho các hằng số cân bằng khác.

Như vậy: Trong phương trình hằng số cân bằng các sản phẩm đặt ở tử số, các chất

phản ứng đặt ở mẫu số.

I.2.5. Hằng số cân bằng trong hệ dị thể :

Xét phản ứng sau trong hệ rắn - khí:

Vì áp suất ảnh hưởng rất ít đến tính chất của chất rắn, nên nếu chất rắn không hoà

lẫn với chất trong phản ứng (như tạo dung dịch rắn) thì hoá thế nó chỉ phụ thuộc

vào nhiệt độ, nghĩa là :

- 7 -


Từ đó thiết lập phương trình tính ΔGT .

Khi cân bằng : ΔGT = 0 nên.

Nghĩa là :

Như vậy : nếu trong phản ứng có mặt chất rắn không hoà lẫn với các chất khác thì

nó không có mặt trong biểu thức hằng số cân bằng.

Tương tự chất rắn, nếu trong phản ứng có mặt chất lỏng không hoà lẫn với các

chất khác thì nó cũng không có mặt trong biểu thức hằng số cân bằng.

Ví dụ :

I.2.6. Hằng số cân bằng và các đại lượng nhiệt động.

Xét phản ứng tổng quát :

* Nếu A, B, C, D là các chất tan trong dung dịch loãn của chúng người ta đã

chứng minh được:

hay G = G0 + RTlnKp

Chuyển sang logarit thập phân ta có:

G = G0 + 2,3RTlgKp

G phản ứng = 0. Khi đạt hệ trạng thái cân bằng thì.

G0 = -2,3 RTlgKp

G Thay R = 1,98 vào ta có: G0 = -4,56TlgKp

- 8 -


Đây là biểu thức quan hệ giữa hằng số cân bằng và các đại lượng nhiệt động như

sau:

hay

I.3. Các yếu tố ảnh hưởng đế hằng số cân bằng.

I.3.1. Nguyên lí Lơ Satơlie

- 9 -


Ta có thể cụ thể hoá sự chuyển dịch cân bằng như sau:

Yếu tố tác dụng Cân bằng chuyển về phía

- Tăng nhiệt độ

- Hạ nhiệt độ

- Tăng nồng độ chất tham gia

- Tăng nồng độ sản phẩm

- Tăng áp suất

- Hạ áp suất

- Chiều phản ứng thu nhiệt

- Chiều phản ứng phát nhiệt

- Chiều thuận

- Chiều nghịch

- Chiều giảm số ph tử khí (giảm P)

- Chiều tăng số phân tử khí (tăng P)

I.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ

Xét phản ứng:

Đang ở trạng thái cân bằng.Nếu tăng nồng độ FeCl3 hoặc KSCN thì tốc độ phản

ứng thuận tăng còn tốc độ phản ứng nghịch chưa tăng do đó tạo thành nhiều

Fe(SCN)3 hơn nên ta thấy màu đỏ của dung dịch tăng lên, cân bằng chuyển theo

chiều giảm nồng độ của FeCl3 và KSCN.

Khi cho KCl vào, tốc độ của phản ứng nghịch tăng nên màu đỏ của dung dịch

giảm hơn so với ban đầu vì vậy cân bằng chuyển theo chiều nghịch, chiều giảm

nồng độ KCl.

Một cách tổng quát :

Giả sử có phản ứng :

Ta có :

- 10 -


Lúc cân bằng : ΔG = 0, Q = K

Nếu tăng nồng độ chất phản ứng ( hoăc ), biểu thức sau dấu logarit (ln) sẽ

giảm. ΔG trở nên âm, hệ không còn ở trạng thái cân bằng nữa. phản ứng theo

chiều từ trái sang phải tiếp tục xảy ra cho đến khi ΔG = 0. Sự tăng nồng độ của các

chất sản phẩm ( hoăc ),sẽ gây kết quả ngược lại.

Như vậy:

- Khi tăng nồng độ cảu các chất phản ứng cân bằng sẽ chuyển dịch từ trái sang

phải;

- Khi tăng nồng độ của các chất sản phẩm phản ứng cân bằng sẽ chuyển dịch từ

phải sang trái.

Ví dụ:

Khi trộn 1mol C2H5OH với 1mol CH3COOH và để cho phản ứng xảy ra ở nhiệt độ

thường , lúc cân bằng người ta thấy tạo thành 2/3mol este. Nếu trộn 3mol C 2H5OH

với 1mol CH3COOH thì bao nhiêu mol este sẽ tạo thành lúc cân bằng ?. cho rằng

thể tích của hệ là cố định.

Giải

Phương trình phản ứng este hoá :

a. Đặc V là thể tích củ hệ.

Hằng số cân bằng của phản ứng este hoá ở nhiệt độ thường bằng 4

b. Khi tăng số mol , tức là tăng nồng độ C2H5OH trong hệ phản ứng , cân bằng sẽ

chuyển dịch từ trái sang phải , số mol este được tạo thành sẽ lớn hơn trong trường

hợp dầu. Thật vậy :

- 11 -


gọi x là số mol este tạo thành khi cân bằng mới được thiết lập :

Giải phương trình bậc hai này ta có : x = 0,9 và x = 4,4.

Vì lượng este tạo thành không thể lớn hơn lượng axit CH3COOH ban đầu, do đó

nghiệm thích hợp là x = 0,9. Tức là số mol este được tạo thành khi trộn 3mol

C2H5OH với 1mol CH3COOH là 0,9mol.

Nhận xét :

Khi tăng nồng độ của rượu (chất phản ứng) lượng este được tạo thành lớn hơn, tức

là cân bằng đả chuyển dịch từ trái sang phải , phù hợp với nguyên lí La Chatelier.

Đối với các phản ứng ở pha khí, sự tăng nồng độ cảu một chất cũng chính là sự

tăng áp suất riêng phần của chất đó. Do đó ảnh hưởng cảu sự thay đổi áp suất

riêng phần của các chất đến sự chuyển dịch cân bằng háo học cũng tương tự như

ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ.

I.3.3. Ảnh hưởng của áp suất

Xét phản ứng thuận nghịch:

đang ở trạng thái cân bằng.

Cân bằng sẽ chuyển theo chiều nào nếu ta tăng áp suất của hệ lên 2 lần và giảm áp

suất của hệ xuống 2 lần?

Giả sử hệ đang ở trạng thái cân bằng nào đó ứng với nồng độ các chất là:

[NO] = a ; [O2] = b ; [NO2] = c

- 12 -


khi đó ta có:

vt = kt [NO]2 [O2]

vn = kn [NO2]2

tại trạng thái cân bằng: vt = vn nên:

kta2b = knc2

* Khi tăng áp suất của hệ lên 2 lần thì nồng độ các chất tăng lên gấp đôi

nghĩa là:

[NO] = 2a [O2] = 2b [NO2] = 2c

khi đó: vt = kn (2a)2 (2b) = 8kta2b

(Tốc độ phản ứng thuận tăng lên 8 lần)

vn = kn (2c)2 = 4knc2

(Tốc độ phản ứng nghịch tăng lên 4 lần)

Vậy vt tăng nhanh hơn vn và cân bằng chuyển theo chiều thuận.

Ngược lại nếu giảm áp suất của hệ xuống 2 lần, nồng độ của các chất giảm còn 1/2

so với ban đầu, khi đó:

[NO] = a/2 [O2] = b/2 [NO2] = c/2

Khi đó: vt = kt (a/2)2 (b/2) = 1/8kta2b

(Tốc độ phản ứng thuận giảm 8 lần)

vn = kn (c/2)2 = 1/4knc2

(Tốc độ phản ứng giảm 4 lần)

Vậy vn lớn hơn vt do đó phản ứng chuyển theo chiều nghịch, chiều tăng áp suất

của hệ.

* Chú ý:

Trong trường hợp tổng số phân tử khí ở 2 vế của phương trình bằng nhau. Việc

tăng hoặc giảm áp suất của hệ không ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng.

- 13 -


Một cách tổng quát ta xét sự thay đổi áp suất chung cho cả hệ đến sự chuyển dịch

cân bằng hoá học.

Đối với phản ứng tổng quát ở pha khí ta có:

Vì : Pi = xi.P

Pi : là áp suất riêng phần của khí i trong hổn hợp.

xi: phần mol của khí i

P : áp suất chung cho hổn hợp khí.

Từ đây ta có:

Δn = (c+d) - (a+b) = biến thiên số mol khí trong hệ phản ứng. giả sử hệ ở trạng

thái cân bằng ta có:

ở nhiệt độ cố định, nếu thay đổi áp suất chung của cả hệ , giá trị ΔG chỉ phụ thuộc

vào PΔn . chúng ta phân biệt các trường hợp sau:

- Khi Δn = 0, nghĩa là số phân tử khí ở hai vế của phương trình phản ứng là bằng

nhau. . Trạng thái cân bằng của hệ không thay đổi. Nói

cách khác, sự thay đổi áp suất chung của cả hệ không làm chuyển dịch cân bằng.

- Khi Δn > 0, nghĩa là số phân tử khí ở vế phải của phương trình phản ứng lớn hơn

ở vế trái. Khi áp suất chung P của cả hệ tăng lên, giá trị PΔn tăng lên, biến thiên thế

đẳng áp ΔG của hệ trở thành dương (ΔG > 0). Phản ứng sẽ xảy ra theo chiều từ

phải sang trái. Nói cách khác, cân bằng chuyển dịch về phía có số phân tử khí ít

hơn.

- 14 -


- Khi Δn < 0, nghĩa là số phân tử khí ở vế trái của phương trình phản ứng là lớn

hơn ở vế phải. Khi áp suất chung P của cả hệ tăng lên, giá trị của PΔn giảm xuống,

biến thiên thế đẳng áp ΔG của hệ trở thành âm (ΔG < 0). Phản ứng sẽ xảy ra theo

chiều từ trái sang phải. Nói cách khác, cân bằng chuyển dịch về phía có số phân tử

khí ít hơn.

Như vây:

“Khi tăng áp suất chung của cả hệ, cân bằng sẽ chuyển dịch về phía có số phân tử

khí ít hơn để chống lại sự tăng áp suất”. Điều này cũng phù hợp với nguyên lí La

Chatelier.

Dĩ nhiên sự giảm áp suất chung của cả hệ sẽ đưa đến kết quả ngược lại

I.3.4. Ảnh hưởng của Nhiệt độ

Khi tăng nhiệt độ nghĩa là ta đã cung cấp thêm năng lượng cho hệ, phản ứng thu

nhiệt (cần năng lượng) được tăng cường, khi đó vận tốc của phản ứng thu nhiệt

tăng hơn tốc độ của phản ứng phát nhiệt, kết quả phản ứng chạy theo chiều phản

ứng thu nhiệt.

Ví dụ: Khi tăng nhiệt độ của phản ứng

thì phản ứng sẽ chuyển theo chiều chống lại sự tăng nhiệt độ, tức là chiều nghịch

(chiều phản ứng thu nhiệt) ta thấy khí NO2 được tạo nên nhiều hơn, màu nâu đậm

dần.

Ngược lại khi hạ nhiệt độ, cân bằng chuyển theo chiều thuận, chiều tăng nhiệt độ

(phản ứng phát nhiệt) màu nâu nhạt dần, cân bằng chuyển về phía tạo N 2O4 nhiều

hơn

Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hằng số cân bằng được liên hệ qua hệ thức sau:

Từ công thức:

- 15 -


Khi phản ứng đạt cân bằng ta có:

Giả sử ở nhiệt độ T1 hằng số cân bằng của phản ứng là K1, còn có nhiệt độ T2 hằng

số cân bằng của phản ứng là K2. Cũng giả thiết rằng trong khoảng nhiệt độ từ T1

đến T2 thì là thay đổi không đáng kể, ta có:

Lấy (2) trừ đi (1) ta có.

Biểu thức (*) gọi là công thức Van’t Hoff. Sử dụng biểu thức này người ta có thể

xác định được giá trị của cân bằng ở nhiệt độ T2 khi biết giá trị của nó ở nhiệt độ

T1 và hiệu ứng nhiệt của phản ứng khi biết giá trị của hằng số cân bằng ở hai nhiệt

độ khác nhau.

Ví dụ:

Đối với phản ứng: người ta thu được kết quả sau:

Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng

Giải:

Theo công thức Van’t Hoff. Ta có

- 16 -


Qua một số biến đổ ta được.

Áp dụng nguyên lí dịch chuyển cân bằng vào phương trình :

giả thiết rằng là không phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi đó ta thấy:

- Đối với phản ứng phát nhiệt (ΔΗ0 < 0), khi nhiệt độ tăng, số hạng

giảm, và do đó K giảm. Điều đó có nghĩa là cân bằng chuyển dịch về phía

phản ứng nghịch, tức là phản ứng thu nhiệt.

- Đối với các phản ứng thu nhiệt ( ), khi nhiệt độ tăng số hạng

tăng, do đó K tăng. Điều đó có nghĩa là cân bằng chuyển dịch về phía phản

ứng thuận, tức là phản ứng thu nhiệt.

- Như vậy: “Trong cả hai trường hợp, khi tăng nhiệt độ thì cân bằng đều

chuyển dịch về phía phản ứng thu nhiệt”. Điều này phù hợp với nguyên lí

Le Chatelier: “Khi tăng nhiệt độ thì cân bằng chuyển dịch về phía phản ứng

thu nhiệt để hấp thụ bớt lượng nhiệt đưa vào hệ, và do đó giảm (chống lại)

sự tăng nhiệt độ.’’

- Dĩ nhiên sự giảm nhiệt độ gây ra hiệu quả ngược lại.

Ví dụ: Để dặc trưng cho mức độ chuyển dịch cân bằng trong một quá trình nào đó

người ta dùng đại lượng độ tiến triển dn. Đó là biến thiên số mol tính theo một mol

cảu các chất phản ứng trong quá trình.

- 17 -


Đối với phản ứng tổng hợp amoniac ở 4500C và 300atm, ở trạng thái cân bằng

người ta đả thu được:

Tổng số mol khí là: N = 52mol.

Ở áp suất cố định là 300atm, người ta tăng nhiệt độ từ 4500C lên 4550C. biết

. Giả thiết là hiệu ứng nhiệt của phản ứng là không phụ thuộc

vào nhiệt độ, hãy xác định độ tiến triển dn của phản ứng.

Giải.

Tổng số mol khí : N = (a+b+c) = a - dn + b - 3dn + c + 2dn = N – 2dn = dN

Vì sự thay đổi nhiệt độ từ là rất bé, chúng ta có thể xem nó như là

yếu tố vi phân của nhiệt độ, dT.

Áp dụng công thức Van’t Hoff dưới dạng tổng quát:

Chúng ta có:

Mặt khác :

Vì áp suất không thay đổi nên dP = 0:

- 18 -


Vì phương trình phản ứng viết cho 2mol NH3 nên: .

Tổ hợp các kết quả trên ta có:

Nhận xét : Việc tìm được dn < 0 chứng tỏ rằng phản ứng tiến hành theo chiều

nghịch, phù hợp với nguyên lí chuyển dịch cân bằng của La Chatelier.

I.4. Ứng dụng của hiện tượng chuyển dịch cân bằng.

Hiện tượng chuyển dịch cân bằng hoá học được sử dụng rộng rãi trong các quá

trình công nghệ hoá học khác nhau. Chúng ta xét một vài ví dụ minh hoạ.

Ví dụ 1: Quá trình tổng hợp HCl.

HCl là một trong những sản phẩm quan trọng nhất của công nghệ hoá học. Một

trong những phương pháp điều chế HCl trong công nghiệp là phương pháp tổng

hợp trực tiếp từ các nguyên tố bằng cách đốt hiđro trong clo theo phản ứng:

Để tăng hiệu xuất của phản ứng thu HCl phải tạo điêug kiện để cân bằng chuyển

dịch từ trái sang phải. Muốn vậy, người ta dùng dư hiđro, nghĩa là dùng hỗn hợp

ban đầu có tỉ lệ H2 : Cl2 > 1. Việc dùng dư hiđro, tức là tăng nồng độ hiđro, làm

cho cân bằng chuyển dịch về phía bên phải, và do đó làm tăng hiệu suất thu HCl

(theo clo). Việc dùng dư hiđro còn có một tác dụng khác là, nhờ hiệu xuất sử dụng

clo cao mà trong hổn hợp khí thải là giảm được mức độ ô nhiễm môi trường.

Để làm cho cân bằng chuyển dịch từ trái sang phải người ta cũng có thể giàm nhiệt

độ của hổn hợp phản ứng. Điều này được thực hiện bằng cách làm nguội nhanh

hổn hợp khí sau khi ra khỏi buồng đốt.

- 19 -


Về phương diện áp suất. vì số phân tử khí ở hai vế là như nhau, Δn = 0, nên việc

tăng hay giảm áp suất không ảnh hưởng gì đến trạng thái cân bằng của hệ. trong

thực tế việc đốt hiđro trong clo được thực hiện ở áp suất thường.

Ví dụ 2: Quá trình tổng hợp Amoniac.

Amoniac cũng là một trong những sản phẩm quan trọng của ngành công nghiệp

hoá học, vì vậy nó được sản xuất nhiều và ở quy mô rất lớn.

Phương pháp chủ yếu để sản xuất amoniac là cho hiđro và nitơ phản ứng với nhau

dưới tác dụng của xúc tác bột sắt khử.

Nhìn vào phương tình phản ứng thấy ngay rằng để tăng hiệu xuất của NH3, người

ta phải thực hiện quá trình tổng hợp ở áp suất càng cao càng tốt.

Trong thực tế người ta thực hiện quá trình này ở áp suất khoảng 2000atm và ở

nhiệt độ khoảng 4000C.

Sự giới hạn về áp suất là do yếu tố kỉ thuật quyết định, còn sự giới hạn về nhiệt độ

là do yếu tố động học quyết định.

Ở nhiệt độ thấp hơn nữa tốc độ của quá trình sẽ rất bé , khi đó cái lợi về mặt nhiệt

động học không bù lại được cái bất lợi về mặt động học.

Ngoài ra, để tăng tốc độ của phản ứng người ta còn dùng chất xúc tác là bột sắt

khử.

Nói chung: Trong các quá trình công nghệ hoá học người ta cố gắng sử dụng hiện

tượng chuyển dịch cân bằng hoá học để đạt được hiệu suất cao nhất, tiết kiệm

nhiên liệu và năng lượng, tận dụng các nguyên liệu quý hiếm, và giảm đến mức

thấp nhất sự ô nhiễm môi trường.

- 20 -


Chương II. Giảng dạy mội dung cân bằng hóa học trong chương trình hóa

học lớp 10.

1. Một số dạng bài tập thường gặp.

Bài tập 1. N2O4(k) phân huỷ theo phản ứng:

Ở 270Cvà 1atm độ phân huỷ là 20%. Xác định :

a. Hằng số cân bằng Kp.

b. Độ phân huỷ ở 270Cvà dưới áp suất 0,1atm.

c. Độ phân huỷ của một mẩu N2O4 có khối lượng 69g, chứa trong một bình thể tích

20l ở 270C.

Giải

A. gọi độ phân huỷ của N2O4 ở 270C và 1atm là α. Theo điều kiện bài toán thì ta có

α = 0,2

Tổng số mol khí trong hỗn hợp lúc cân bằng

Áp suất riêng của các khí trong hỗn hợp lúc cân bằng là :

Thay Pch bằng 1atm và α = 0,2 vào biểu thức trên ta có:

- 21 -


b. Vì hằng số cân bằng Kp chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ cho nên ở 270C.

Khi Pch = 0,1atm, Kp vẫn giữ nguyên giá trị 0,17.

Gọi độ phân huỷ của N2O4 ở điều kiện mới này là , sử dụng kết quả thu được ở

câu a, ta có:

c. Số mol N2O4 : n = 69/92 = 0,75mol.

Gọi độ phân huỷ của N2O4 ở điều kiện đả cho là :

Tổng số mol khí trong hỗn hợp lúc cân bằng là:

Áp suất của hỗn hợp khí (với giả thiết các khí là khí lí tưởng).

Lí luận tương tự phần b ta có:

Giải phương trình ra ta được: chọn

Bài tập 2:

Trộn 0,292 mol H2(khí), 0,292 mol I2(khí) và 3,96mol HI(khí) vào một bình dung

tích 2lít ở 4300C xảy ra như sau:

a. Hỏi chiều của phản ứng này?

- 22 -


b. Tính nồng độ các chất khí lúc đạt tới trạng thái cân bằng.

Giải:

a. Từ phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff:

Nếu Q > K thì ΔG > 0 : Phản ứng đi theo chiều nghịch.

Nếu Q = K thì ΔG = 0 : Phản ứng ở trạng thái cân bằng.

Nếu Q < K thì ΔG < 0 : Phản ứng đi theo chiều thuận.

QC > KC phản ứng xảy ra theo chiều nghịch.

b.

- 23 -


2. Giáo án lên lớp.

CAÂN BAÈNG HOAÙ HOÏC

I. Muïc tieâu :

1. Veà kieán thöùc :

- HS hieåu :

- Caân baèng hoaù hoïc laø gì ?

- Haèng soá caân baèng laø gì ? YÙ nghóa cuûa haèng

soá caân baèng ?

2. Veà kæ naêng : Söû duïng bieåu thöc’ haèng soá caân

baèng ñeå tính toaùn.

3. Thaùi ñoä nhaän thöùc : Hieåu roû veà phaûn öùng

moät chieàu, phaûn öùng thuaän nghòch, hieåu caân

baèng hoaù hoïc.

II. Ñoà duøng daïy hoïc :

GV : HS :

- SGK, STK, baûng 7.2 . - Hoïc baøi cuû vaø xem

tröôùc baøi .

III. Caùc hoaït ñoäng leân lôùp :

1. Kieåm tra baøi cuõ :

- Toác ñoä phaûn öùng laø gì ? ; baøi 2 SGK ( ñaùp aùn :

B )

2. Giaûng baøi môùi :

TG NOÄI DUNG HOAÏT ÑOÄNG

CUÛA GV

HOAÏT ÑOÄNG

CUÛA HS

- 24 -


5’I. Phaûn öùng

moät chieàu,

phaûn öùng

thuaän nghòch

vaø caân baèng

hoaù hoïc

1. Phaûn öùng

moät chieàu

Phaûn öùng chæ

xaûy ra theo

moät chieàu töø

traùi sang phaûi

ñöôïc goïi laø

phaûn öùng moät

chieàu. Duøng

moät muõi teân

chæ chieàu

phaûn öùng.

Ví duï : 2KClO3 ---

> 2KCl + 3O2

2H2O2 --> 2H2O +

O2

2. Phaûn öùng

thuaän nghòch

- Trong cuøng

ñieàu kieänphaûn

öùng xaûy ra

* Hoaït ñoäng I :

- Yeâu caàu HS

nghieân cöùu SGK

vaø cho bieát theá

naøo laø phaûn

öùng moät

chieàu ? döïa vaøo

thí duï SGK ñeå

giaûi thích.

- GV choát laïi :

Phaûn öùng chæ

xaûy ra theo moät

chieàu töø traùi

sang phaûi ñöôïc

goïi laø phaûn

öùng moät chieàu.

Duøng moät muõi

teân chæ chieàu

phaûn öùng.

* Hoaït ñoäng II :

- Yeâu caàu HS

nghieân cöùu SGK

vaø traû lôøi caâu

hoûi sau :

Phaûn öùng chæ

xaûy ra theo

moät chieàu töø

traùi sang phaûi


phaûn öùng moät

chieàu. Duøng

moät muõi teân

chæ chieàu

phaûn öùng.

Ví duï : 2KClO3 --->

2KCl + 3O2

2H2O2 --> 2H2O + O2

- Trong cuøng

ñieàu kieänphaûn

öùng xaûy ra theo

hai chieàu traùi

ngöôïc nhau.

Phaûn öùng ñoù


phaûn öùng

- 25 -


theo hai chieàu

traùi ngöôïc nhau.

Phaûn öùng ñoù


phaûn öùng

thuaän nghòch.

- Chieàu muõi

teân töø traùi

sang phaûi laø

chieàu phaûn

öùng thuaän,

chieàu muõi teân

töø phaûi sang

traùi laø chieàu

phaûn öùng

nghòch.

3. Caân baèng

hoaù hoïc

- Caân baèng

hoaù hoïc laø

traïng thaùi cuûa

phaûn öùng

thuaän nghòch

khi toác ñoä

phaûn öùng

thuaän baèng

toác ñoä phaûn

+ Theá naøo

laøphaûn öùng

thuaän nghòch ?

+ Bieåu dieãn

phaûn öùng thuaän

nghòch nhö theá

naøo ?

+ Ñaëc ñieåm

cuûa phaûn öùng

thuaän nghòch laø

gì ?

+ So vôùi phaûn

öùng moät chieàu

coù gì khaùc ?

* Hoaït ñoäng

III :

- GV neâu vaán

ñeà : Thí nghieäm

cho 0,5 mol H2 vaø

0,5 mol I2 vaøo

bình kín ôû 4300C

chæ thu ñöôïc

0,786 mol HI. Haõy

giaûi thích, vieát

pthh vaø tính

löôïng moãi chaát

coù trong heä.

- Ñaët vaán ñeà :

thuaän nghòch.

- Chieàu muõi

teân töø traùi

sang phaûi laø

chieàu phaûn

öùng thuaän,

chieàu muõi teân

töø phaûi sang

traùi laø chieàu

phaûn öùng

nghòch.

- Caân baèng

hoaù hoïc laø

traïng thaùi cuûa

phaûn öùng

thuaän nghòch

khi toác ñoä

phaûn öùng

thuaän baèng

toác ñoä phaûn

öùng nghòch.

- ÔÛ traïng thaùi

caân baèng,

phaûn öùng

- 26 -


öùng nghòch.

- ÔÛ traïng thaùi

caân baèng,

phaûn öùng

khoâng döøng

laïi, maø phaûn

öùng thuaän vaø

phaûn öùng

nghòch vaãn

xaûy ra,nhöng

vôùi toác ñoä

baèng nhau ( vt =

vn ). Ñieàu naøy

coù nghæa laø

trong cuøng moät

ñôn vò thôøi gian,

noàng ñoä caùc

chaát phaûn öùng

giaûm ñi bao

nhieâu theo

phaûn öùng

thuaän laïi ñöôïc

taïo ra baáy

nhieâu theo

phaûn öùng

nghòch. Do ñoù

caân baèng hoaù

hoïc laø caân

Taïi sao ôû traïng

thaùi caân baèng

noàng ñoä caùc

chaát trong heä

phaûn öùng

khoâng thay ñoåi

theo thôøi gian ?

( höôùng daån HS

döïa vaøo SGK so

saùnh toác ñoä

phaûn öùng thuaän

vaø phaûn öùng

nghòch ).

- Caân baèng hoaù

hoïc laø gì ? Taïi

sao noùi caân

baèng hoaù hoïc

laø caân baèng

ñoäng ?

- So saùnh phaûn

öùng moät chieàu

vôùi phaûn öùng

thuaän nghòch ?

khoâng döøng

laïi, maø phaûn

öùng thuaän vaø

phaûn öùng

nghòch vaãn

xaûy ra,nhöng

vôùi toác ñoä

baèng nhau ( vt =

vn ). Ñieàu naøy

coù nghæa laø

trong cuøng moät

ñôn vò thôøi gian,

noàng ñoä caùc

chaát phaûn öùng

giaûm ñi bao

nhieâu theo

phaûn öùng

thuaän laïi ñöôïc

taïo ra baáy

nhieâu theo

phaûn öùng

nghòch. Do ñoù

caân baèng hoaù

hoïc laø caân

baèng ñoäng.

- Ñaëc ñieåm

cuûa phaûn öùng

thuaän nghòch

- 27 -


baèng ñoäng.

- Ñaëc ñieåm

cuûa phaûn öùng

thuaän nghòch

laø caùc chaát

phaûn öùng

khoâng chuyeån

hoaù hoaøn toaøn

thaønh caùc saûn

phaåm, neân

trong heä caân

baèng luoân

luoân coù maët

caùc chaát phaûn

öùng vaø caùc

saûn phaåm.

II. Haèng soá

caân baèng

1. Caân baèng

trong heä

ñoàng theå

- Xeùt heä caân

baèng sau :

N2O4(k) 2NO2

(k)

- Ta thaáy tæ soá

noàng ñoä luùc

caân baèng :

* Hoaït ñoäng IV

- Xeùt phaûn öùng

thuaän nghòch :

N2O4(k) 2NO2(k)

vaø nghieân cöùu

baûng 7.2 SGK. So

saùnh caùc tæ

soá :

[NO2]2/ [N2O4]

töông öùng vôùi

caùc giaù trò

noàng ñoä [NO2]

vaø [N2O4] taïi caùc

thôøi ñieåm khaùc

nhau.

- HS nhaän xeùt

veà tæ soá ñoù ?

- Giaù trò ñoù goïi

laø haèng soá caân

baèng cuûa phaûn

öùng treân, kí

hieäu laø K.

- Cho phöông trình

cuûa phaûn öùng

thuïaân nghòch

daïng toång

quaùt :

laø caùc chhaát

phaûn öùng

khoâng chuyeån

hoaù hoaøn toaøn

thaønh caùc saûn

phaåm, neân

trong heä caân

baèng luoân

luoân coù maët

caùc chaát phaûn

öùng vaø caùc

saûn phaåm.

- Xeùt heä caân

baèng sau :

N2O4(k) 2NO2

(k)

- Ta thaáy tæ soá

noàng ñoä luùc

caân baèng :

[NO2]2 / [N2O4]

haàu nhö khoâng

ñoåi, duø noàng

ñoä ban ñaàu

- 28 -


[NO2]2 / [N2O4]

haàu nhö khoâng

ñoåi, duø noàng

ñoä ban ñaàu

cuûa N2O4 vaø

NO2 bieán ñoåi.

Giaù trò khoâng

ñoåi naøy ñöôïc

xaùc ñònh ôû

250C vaø noàng

ñoä caùc chaát

luùc caân baèng,

neân ñöôïc goïi

laø haèng soá

caân baèng cuûa

phaûn öùng ôû

250C. Haèng soá

caân baèng ñöôïc

kí hieäu baèng

chöû K.

Kc = [NO2]2 /

[N2O4] = 4,63.10-3

ôû 250C .

- Trong ñoù [NO2],

[N2O4] laø noàng

ñoä mol/l cuûa

NO2 vaø N2O4 oû

traïng thaùi caân

aA + bB cC + dD

trong ñoù A,B , C,

D laø chaát khí hay

chaát tan trong

dung dòch, haõy

vieát bieåu thöùc

tính haèng soá

caân baèng vaø

giaûi thích caùc

ñaïi löôïng trong

bieåu thöùc.

cuûa N2O4 vaø

NO2 bieán ñoåi.

Giaù trò khoâng

ñoåi naøy ñöôïc

xaùc ñònh ôû

250C vaø noàng

ñoä caùc chaát

luùc caân baèng,

neân ñöôïc goïi

laø haèng soá

caân baèng cuûa

phaûn öùng ôû

250C. Haèng soá

caân baèng ñöôïc

kí hieäu baèng

chöû K.

Kc = [NO2]2 /

[N2O4] = 4,63.10-3

ôû 250C .

- Trong ñoù [NO2],

[N2O4] laø noàng

ñoä mol/l cuûa

NO2 vaø N2O4 oû


baèng. Soá muû 2

ôû noàng ñoä NO2

vaø soá muû 1 ôû

noàng ñoä N2O4

- 29 -


baèng. Soá muû

2 ôû noàng ñoä

NO2 vaø soá muû

1 ôû noàng ñoä

N2O4 öùng ñuùng

vôùi heä soá tæ

löôïng.

- Haèng soá caân

baèng Kc cuûa

phaûn öùng xaùc

ñònh chæ phuï

thuoäc vaøo

nhieät ñoä.

- Toång quaùt : aA

+ bB cC + dD

A, B, C, D laø

nhöõng chaát khí

hoaëc nhöõng

chaát tan trong

dung dòch.

Kc = [C]c[D]d/

[A]a[B]b

Trong ñoù : [A],

[B], [C] vaø [D]

laø noàng ñoä

mol/l cuûa caùc

chaát A, B, C vaø

D ôû traïng thaùi

öùng ñuùng vôùi

heä soá tæ

löôïng.

- Haèng soá caân

baèng Kc cuûa

phaûn öùng xaùc

ñònh chæ phuï

thuoäc vaøo

nhieät ñoä.

- Toång quaùt :

aA + bB cC +

dD

A, B, C, D laø

nhöõng chaát khí

hoaëc nhöõng

chaát tan trong

dung dòch.

Kc = [C]c[D]d/

[A]a[B]b

Trong ñoù : [A],

[B], [C] vaø [D]

laø noàng ñoä

mol/l cuûa caùc

chaát A, B, C vaø

D ôû traïng thaùi

caân baèng ; a, b,

c, d laø heä soá

tæ löôïng caùc

- 30 -


caân baèng ; a, b,

c, d laø heä soá

tæ löôïng caùc

chaát trong

phöông trình

hoaù hoïc cuûa

phaûn öùng.

2. Caân baèng

trong heä dò

theå

- Xeùt heä caân

baèng hoaù hoïc

sau :

Fe2O3 (r) + 3CO

(k) 2Fe (r) +

3CO2 (k)

Kc = [CO2]3 / [CO]3

- Noàng ñoä cuûa

chaát raén laø

moät haèng soá,

neân noù khoâng

coù maët trong

bieåu thöùc

haèng soá caân

baèng Kc.

- Ví duï 1 : Phaûn

chaát trong

phöông trình

hoaù hoïc cuûa

phaûn öùng.

- 31 -


öùng nung

CaCO3(r) CaO

(r) + CO2 (k) coù

haèng soá caân

baèng ôû 8200C

laø Kc = 4,28.10-

3 ; vaø ôû 8800C

laø Kc = 1,06.10-

2 . Tính löôïng CO2

thu ñöôïc ôû moåi

nhieät ñoä vaø

cho nhaän xeùt.

Giaûi :

Kc = [ CO2]

- ÔÛ 8200C , Kc =

4,28.10-3 , [ CO2]

= 4,28.10-3 mol/l ;

- ÔÛ 8800C, Kc =

1,06.10-2, [CO2] =

1,06.10-3 mol/l .

ÔÛ nhieät ñoä

cao hôn, khi

phaûn öùng ôû


baèng, löôïng CO2

taïo thaønh theo

phaûn öùng

nhieàu hôn,

nghóa laø ôû

- 32 -


3 . Cuûng coá : Baøi 3 (SGK ) .

4. Daën doø : - Xem tröôùc baøi : III vaø hoïc baøi .

- Laøm baøi GSK .

- 33 -

cÂn bẰng hÓa hỌc

Documents