Cân bằng hoá học

BÀI 38. CÂN BẰNG HOÁ HỌC

I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

a. Phản ứng thuận nghịch:

Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra đồng thời theo hai chiều ngược nhau trong cùng điều kiện như nhau.

Ví dụ: \({{H}_{2}}+\text{ }{{I}_{2}}\rightleftarrows \,\,2\,HI\)

b. Cân bằng hóa học:

Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

Lưu ý: Cân bằng hóa học là cân bằng động vì khi đó phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn xảy ra nhưng với tốc độ như nhau.

c. Sự chuyển dịch cân bằng hóa học:

Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là sự di chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác do tác động của các yếu tố từ bên ngoài lên cân bằng.

d. Nguyên lí chuyển dịch cân bằng (H. Le Chatelier):

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, thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

e. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học:

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

Bài tập thuộc phần kiến thức cân bằng hóa học chủ yếu là các bài tập lý thuyết. Do vậy học sinh cần ghi nhớ một số kiến thức sau để làm tốt dạng bài tập này:

- Nguyên lí chuyển dịch cân bằng (H. Le Chatelier):

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, thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

- Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học:

III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Bài 1 (trang 162 SGK Hóa 10):

Ý nào sau đây là đúng:

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

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

Hướng dẫn giải:

Chọn C.

Bài 2 (trang 162 SGK Hóa 10):

Hệ cân bằng sau được thực hiện trong bình kín:

2SO2(k) + O2 (k) ⇄ 2SO3 (k) ΔH < 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.

Hướng dẫn giải:

Chọn C.

Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch với số lần bằng nhau. Do vậy, chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng hóa học hay không làm nồng độ các chất trong cân bằng biến đổi.

Bài 3 (trang 163 SGK Hóa 10):

Cân bằng hóa học là gì? Tại sao nói cân bằng hóa học là cân bằng động?

Hướng dẫn giải:

– Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

– Cân bằng hóa học là cân bằng động vì: Ở trạng thái cân bằng không phải là phản ứng dừng lại, mà phản ứng thuận nghịch và phản ứng nghịch vẫn xảy ra, nhưng tốc độ bằng nhau (Vthuận = Vnghịch). Do đó cân bằng hóa học là cân bằng động.

Bài 4 (trang 163 SGK Hóa 10):

Thế nào là sự chuyển dịch cân bằng? Những yếu tố nào ảnh hưởng đến cân bằng hóa học? Chất xúc tác có ảnh hưởng đến cân bằng hóa học không? Vì sao?

Hướng dẫn giải:

– Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là sự phá vỡ trạng thái cân bằng cũ để chuyển sang một trạng thái cân bằng mới do các yếu tố bên ngoài tác động lên cân bằng.

– Những yếu tố làm chuyển dịch cân bằng là: nồng độ, áp suất và nhiệt độ.

– Chất xúc tác không ảnh hưởng đến cân bằng hóa học, vì chất xúc tác không làm biến đổi nồng độ các chất trong cân bằng và cũng không làm biến đổi hằng số cân bằng. Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch với số lần bằng nhau, nên nó có tác dụng làm cho phản ứng thuận nghịch đạt tới trạng thái cân bằng nhanh chóng hơn.

Bài 5 (trang 163 SGK Hóa 10):

Phát biểu nguyên lí Lơ Sa – tơ – li – ê và dựa vào cân bằng sau để minh họa C(r) + CO2 ⇄ 2CO(k) ; ΔH > 0

Hướng dẫn giải:

Nguyên lí Lơ Sa – tơ – li – ê:

Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động bên ngoài, như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ, sẽ chuyển dịch cân bằng theo chiều giảm tác động bên ngoài đó.

Áp dụng với phản ứng: C(r) + CO2 ⇄ 2CO(k) ; ΔH > 0

Khi giảm áp suất, tăng nhiệt độ (vì phản ứng thuận thu nhiệt), tăng nồng độ khí CO2 hoặc giảm nồng độ khí CO cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

Bài 6 (trang 163 SGK Hóa 10):

Xét các hệ cân bằng sau trong một bình kín:

Các cân bằng trên chuyển dịch như thế nào khi biến đổi một trong các điều kiện sau?

a) Tăng nhiệt độ.

b) Thêm lượng hơi nước vào.

c) Thêm khí H2.

d) Tăng áp suất chung bằng cách nén cho thể tích của hệ giảm xuống.

e) Dùng chất xúc tác.

Hướng dẫn giải:

C(r) + H2O(k) ⇄ CO(k) + H2(k) ; ΔH > 0 (1)

CO(k) + H2O(k) ⇄ CO2(k) + H2(k); ΔH < 0 (2)

Bài 7 (trang 163 SGK Hóa 10):

Clo phản ứng với nước theo phương trình hóa học sau:

Cl2 + H2O ⇄ HClO + HCl

Dưới tác dụng của ánh sáng, HClO bị phân hủy theo phản ứng:

2HClO ⇄ 2HCl + O2

Giải thích tại sao nước clo (dung dịch clo trong nước) không bảo quản được lâu.

Hướng dẫn giải:

Do HClO không bền dưới ánh sáng nên bị phân hủy hoàn toàn tạo thành HCl và O2. Khi đó nồng độ HClO giảm, phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận, Cl2 phản ứng với H2O từ từ cho tới hết, HClO cũng bị phân hủy dần đến hết. Do đó, nước clo không bảo quản được lâu.

Bài 8 (trang 163 SGK Hóa 10):

Cho biết phản ứng sau: 4CuO(r) ⇄ 2Cu2O(r) + O2(k) ; ΔH > 0.

Có thể dùng những biện pháp gì để tăng hiệu suất chuyển hóa CuO thành Cu2O?

Hướng dẫn giải:

Để tăng hiệu suất chuyển hóa CuO thành Cu2O tức là làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận:

- Tăng nhiệt độ vì phản ứng thuận là phản ứng thu nhiệt.

- Hút khí O2 ra.

Gợi ý giải bài cân bằng hóa học lớp 10, lý thuyết trọng tâm, giải bài tập sách giáo khoa bài cân bằng hóa học do đội ngũ giáo viên ican trực tiếp biên soạn.