Hoá học 10 Bài 38: Cân bằng hóa học

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Phản ứng một chiều, Phản ứng thuận nghịch, Cân bằng hóa học

a. Phản ứng một chiều

Là phản ứng xảy ra theo chiều xác định từ trái sang phải (dùng 1 mũi tên chỉ chiều phản ứng)

Ví dụ: KClO3  →   KCl  + O2

b. Phản ứng thuận nghịch

Là phản ứng xảy ra 2 chiều trái ngược nhau (dùng mũi tên 2 chiều chỉ phản ứng) (cùng điều kiện)

Ví dụ:  Cl2 + H2O ⇔ HCl + HClO

c. Cân bằng hóa học

Sự biến thiên tốc độ phản ứng

 

Tốc độ phản ứng xảy ra chiều (1) (thuận): Vt

Tốc độ phản ứng xảy ra chiều (2) (nghịch): Vn

 Đến thời điểm Vt = Vn: cân bằng hoá học

Cân bằng hóa học là cân bằng động.

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

1.2. Sự chuyển dịch cân bằng

a. Thí nghiệm chuyển dịch cân bằng giữa NO2 và N2O4

b. Định nghĩa

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 cùa các yếu tố từ bên ngoài lên cân bằng.

1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.

Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ-sa-tơ-li-ê: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

a. Ảnh hưởng của nồng độ

Thí nghiệm:  C +  CO2  ⇔  2CO 

Khi tăng nồng độ của CO2 → Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (nhằm làm giảm nồng độ CO2)

Khi giảm nồng độ của CO2 → Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (nhằm làm tăng nồng độ CO2)

Kết luận: Khi tăng nồng độ của một chất cân bằng hóa học chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ của chất đó và ngược lại.

b. Ảnh hưởng của áp suất

Thí nghiệm: N2O4 (không màu) ⇔ 2NO2 (màu nâu đỏ)

                      1 mol                         2 mol

Khi tăng áp suất→Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (nhằm làm giảm áp suất tức làm giảm số mol khí)

Khi giảm áp suất→Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (nhằm làm tăng áp suất tức tăng số mol khí)

Kết luận: Khi tăng áp suất của hệ cân bằng hóa học chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất (tức làm giảm số mol khí) và ngược lại.

c. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Phản ứng thu nhiệt : ∆H >0 (làm nhiệt độ giảm)

Phản ứng tỏa nhiệt : ∆H <0 (làm nhiệt độ tăng)

Thí nghiệm: N2O4 (k) ⇔ 2NO2 (k)      ∆H >0

- Khi tăng nhiệt độ → Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (chiều thu nhiệt nhằm làm giảm nhiệt độ).

- Khi giảm nhiệt độ → Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (chiều tỏa nhiệt nhằm làm tăng nhiệt độ).

Kết luận:

- Khi tăng nhiệt độ cân bằng hóa học chuyển dịch theo chiều thu nhiệt (nhằm làm giảm nhiệt độ).

- Khi giảm nhiệt độ cân bằng hóa học chuyển dịch theo chiều tỏa nhiệt (nhằm làm tăng nhiệt độ).

d. Vai trò của chất xúc tác

Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận và nghịch với số lần bằng nhau nên không ảnh hưởng đến cân bằng hóa học. 

1.4. Ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học

Ví dụ 1: 2SO2 + O2 ⇔ 2SO3    ΔH < 0

Để thu được nhiều SO3 phải:

Tăng nồng độ O2 bằng cách dùng dư không khí.

Nếu giảm nhiệt độ thì tốc độ phản ứng xảy ra chậm do đó phải thực hiện ở nhiệt độ hợp lí là 450-5000C và dùng thêm chất xúc tác là V2O5

Ví dụ 2: N2 + 3H2 ⇔ 2NH3    ΔH < 0 . 

Để thu được nhiều NH3 phải:

Thực hiện ở áp suất cao.

Nếu giảm nhiệt độ thì tốc độ phản ứng xảy ra chậm do đó phải thực hiện ở nhiệt độ hợp lí là 450-500oC và dùng thêm chất xúc tác là Fe, K2O và Al2O3.  

1.5. Tổng kết

Tổng kết bài 38