Hoá học 10 Bài 38: Cân bằng hóa học

Thế nào là cân bằng hóa học và sự chuyển dịch cân bằng hóa học ? Để biết chi tiết hơn, eLib xin chia sẻ với các bạn bài 38: Cân bằng hóa học . Với lý thuyết và các bài tập có lời giải chi tiết, hi vọng rằng đây sẽ là tài liệu giúp các bạn học tập tốt hơn.

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

Khi giảm nồng độ của CO→ 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

2. Bài tập minh họa

2.1. Dạng 1: Lý thuyết về cân bằng hóa học

Bài 1: Phản ứng thuận nghịch là phản ứng

A. trong cùng điều kiện, phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau.             

B. có phương trình hoá học được biểu diễn bằng mũi tên một chiều.

C. chỉ xảy ra theo một chiều nhất định.      

D. xảy ra giữa hai chất khí.

Hướng dẫn giải

Phản ứng thuận nghịch là phản ứng trong cùng điều kiện, phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau.

Đáp án A

Bài 2: Cân bằng hoá học

A. là một trạng thái cân bằng động vì khi hệ đạt cân bằng hoá học, các phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn tiếp tục xảy ra với tốc độ bằng nhau.

B. là một cân bằng tĩnh vì khi đó, các phản ứng thuận và phản ứng nghịch đều dừng lại.

C. là một trạng thái cân bằng động vì khi hệ đạt cân bằng hoá học, các phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn tiếp tục xảy ra nhưng với tốc độ không bằng nhau.

D. là một trạng thái cân bằng động vì khi hệ đạt cân bằng hoá học, phản ứng thuận dừng lại còn phản ứng nghịch vẫn tiếp tục xảy ra.

Hướng dẫn giải

Định nghĩa cân bằng hóa học: là một trạng thái cân bằng động vì khi hệ đạt cân bằng hoá học, các phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn tiếp tục xảy ra với tốc độ bằng nhau.

Đáp án A

Bài 3: Hằng số cân bằng của một phản ứng thuận nghịch phụ thuộc vào những yếu tố nào sau đây?

A. Nhiệt độ.

B. Chất xúc tác.             

C. Áp suất.

D. Nồng độ các chất phản ứng.

Hướng dẫn giải

Hằng số cân bằng của một phản ứng thuận nghịch chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, nếu nhiệt độ không đổi, hằng số cân bằng được giữ nguyên và ngược lại.

Đáp án A

2.2. Dạng 2: Bài toán tính hằng số cân bằng

Bài 1: Một bình kín có thể tích là 0,5 lít chứa 0,5 mol H2 và 0,5 mol N2, ở nhiệt độ (toC), khi ở trạng thái cân bằng có 0,2 mol NH3 tạo thành. Hằng số cân bằng KC của phản ứng tổng hợp NH3 là :

A. 1,278. 

B. 3,125.

C. 4,125. 

D. 6,75.

Hướng dẫn giải

Nồng độ mol của H2 ban đầu là: 0,5 : 0,5 = 1M

Nồng độ mol của N2 ban đầu là: 0,5 : 0,5 = 1M

Nồng độ mol của NH3 sau phản ứng là: 0,2 : 0,5 = 0,4M

Ta có phương trình phản ứng:

            N2 + 3H↔  2NH3

Bđ        1        1

Pu       0,2      0,6     0,4

Spu      0,8     0,4     0,4

→ \({K_C} = \frac{{{{\left[ {N{H_3}} \right]}^2}}}{{\left[ {{N_2}} \right].{{\left[ {{H_2}} \right]}^3}}} = \frac{{0,{4^2}}}{{0,8.0,{4^3}}} = 3,125\)

Đáp án B

Bài 2: Một bình phản ứng có dung tích không đổi, chứa hỗn hợp khí N2 và H2 với nồng độ tương ứng là 0,3M và 0,7M. 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 toC của phản ứng có giá trị là :

A. 3,125. 

B. 0,500.

C. 0,609.

D. 2,500.

Hướng dẫn giải

Ta có phương trình:

            N2     +     3H2   ↔  2NH3

Bđ        0,3           0,7

pư        x              3x           2x

spư   0,3 –x        0,7 – 3x     2x

Theo đề bài sau phản ứng, lượng H2 chiếm 50% thể tích hỗn hợp thu được

→ \(\frac{{0,7 - 3x}}{{0,3 - x + 0,7 - 3x + 2x}} = \frac{1}{2}\).

→ x = 0,1

Sau phản ứng số mol của N2, H2, NH3 lần lượt là 0,2; 0,4; 0,2

→ K = \(\frac{{0,{2^2}}}{{0,2.0,{4^3}}} = 3,125\)

Đáp án A.

2.3. Dạng 3: Xác định nồng độ các chất trong phản ứng thuận nghịch

Bài 1: Người ta cho N2 và H2 vào trong bình kín dung tích không đổi và thực hiện phản ứng:

N2  +  3H2 ↔ 2NH3

Sau một thời gian, nồng độ các chất trong bình như sau: [N2] = 2M ; [H2] = 3M ; [NH3] = 2M. Nồng độ mol/l của N2 và H2 ban đầu lần lượt là :

A. 3 và 6.  

B. 2 và 3.

C. 4 và 8. 

D. 2 và 4.

Hướng dẫn giải

Xét lượng N2, H2 tham gia phản ứng, thì ta có phương trình:

N2 + 3H2 → 2NH(1)

(1)   CM N2 phản ứng = ½ CM NH3 sinh ra = 1M

(1) CM H2 = 3/2 CM NH3 sinh ra = 3M

↔ CM N2 ban đầu = 1 + 2 = 3M

CM H2 ban đầu = 3 + 3 = 6M

Đáp án A.

Bài 2: Cho phản ứng hóa học:  CO (k)  +   Cl(k)  ↔ COCl(k)   K= 4

Biết rằng ở toC nồng độ cân bằng của CO là 0,20 mol/l và của Cl2 là 0,30 mol/l. Nồng độ cân bằng của COCl ở toC là :

A. 0,024 (mol/l).

B. 0,24 (mol/l).

C. 2,400 (mol/l).

D. 0,0024 (mol/l).

Hướng dẫn giải

Từ phương trình hóa học

\(\begin{array}{*{20}{l}}
{{K_C} = \frac{{\left[ {COC{l_2}} \right]}}{{\left[ {CO} \right].\left[ {C{l_2}} \right]}} = \frac{{\left[ {COC{l_2}} \right]}}{{0,2.0,3}} = 4}\\
{ \to \left[ {COC{l_2}} \right] = 4.0,2.0,3 = 0,024M}
\end{array}\)

Đáp án A

3. Luyện tập

3.1. Bài tập tự luận

Câu 1: Tốc độ của phản ứng A + B →C sẽ tăng lên bao nhiêu lần khi tăng nhiệt độ phản ứng từ 250C lên 550C, biết rằng khi tăng nhiệt độ lên 100C thì tốc độ phản ứng tăng lên 3 lần?

Câu 2: Cho cân bằng hóa học sau: 2SO2 (k) + O2 (k) ⇄ 2SO3 (k); ∆H < 0

Cho các biện pháp: (1) tăng nhiệt độ, (2) tăng áp suất chung của hệ phản ứng, (3) hạ nhiệt độ, (4) dùng thêm chất xúc tác V2O5, (5) giảm nồng độ SO3, (6) giảm áp suất chung của hệ phản ứng. Những biện pháp nào làm cân bằng trên chuyển dịch theo chiều thuận?

Câu 3: Trong phòng thí nghiệm người ta điều chế NO2 bằng cách cho Cu tác dụng với HNO3 đặc, đun nóng. NO2 có thể chuyển thành N2O4 theo cân bằng: 2NO2 ⇆ N2O4

Cho biết NO2 là khí có màu nâu và N2O4 là khí không màu. Khi ngâm bình chứa NO2 vào chậu nước đá thấy màu trong bình khí nhạt dần. Hỏi phản ứng thuận trong cân bằng trên là?

Câu 4: Người ta cho N2 và H2 vào trong bình kín dung tích không đổi và thực hiện phản ứng: N2 + 3H2 ⇆ 2NH3

Sau một thời gian, nồng độ các chất trong bình như sau: [N2] = 2M; [H2] = 3M; [NH3] = 2M. Nồng độ mol/l của N2 và H2 ban đầu lần lượt là?

Câu 5: Thực hiện phản ứng tổng hợp amoniac N2 + 3H2 ⇆ 2NH3.

Nồng độ mol ban đầu của các chất như sau: [N2] = 1 mol/l; [H2] = 1,2 mol/l. Khi phản ứng đạt cân bằng nồng độ mol của [NH3] = 0,2 mol/l. Hiệu suất của phản ứng là?

3.2. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Cho cân bằng hóa học sau:

2SO2 (k) + O2 (k) ⇌ 2SO3 (k); ΔH < 0

Cho các biện pháp:

Tăng nhiệt độ;

Tăng áp suất chung của hệ phản ứng;

Hạ nhiệt độ;

Dùng thêm chất xúc tác V2O5;

Giảm nồng độ SO3;

Giảm áp suất chung của hệ phản ứng.

Trong các biện pháp trên, những biện pháp nào làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận?

A. (1), (2), (4), (5)

B. (2), (3), (5)

C. (2), (3), (4), (6)

D. (1), (2), (5)

Câu 2: Cho cân bằng hóa học:

H2 (k) + I2 (k) ⇌ 2HI (k); ΔH > 0

Cân bằng không bị chuyển dịch khi

A. tăng nhiệt độ của hệ

B. giảm nống độ HI

C. tăng nồng độ H2

D. giảm áp suất chung của hệ.

Câu 3: Cho cân bằng hóa học:

2SO2 (k) + O2 (k) ⇌ 2SO3 (k)

Khi tăng nhiệt độ thì tỉ khối của hỗn hợp khí so với H2 giảm đi. Phát biểu nào sau đây đúng khi nói về cân bằng hóa học này?

A. Phản ứng thuận thu nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch khi tăng nhiệt độ.

B. Phản ứng nghịch tỏa nhiệt, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ.

C. Phản ứng nghịch thu nhiệt, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ.

D. Phản ứng thuận tỏa nhiệt, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch khi tăng nhiệt độ.

Câu 4: Cho cân bằng hóa học sau trong bình kín:

2NO2 (k)      ⇌      N2O4 (k)

(màu nâu đỏ)     (không màu)

Biết khi hạ nhiệt độ của bình thì màu nâu đỏ nhạt dần. Phản ứng thuận có

A. ΔH > 0, phản ứng tỏa nhiệt

B. ΔH < 0, phản ứng tỏa nhiệt

C. ΔH > 0, phản ứng thu nhiệt

D. ΔH <0, phản ứng thu nhiệt

Câu 5: Cho cân bằng hóa học:

2SO2 (k) + O2 (k) ⇌ 2SO3 (k)

Phản ứng thuận là phản ứng tỏa nhiệt. Phát biểu nào sua đây đúng?

A. Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ

B. Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch khi giảm nồng độ O2

C. Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi giảm áp suất hệ phản ứng

D. Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch khi giảm nồng độ SO3

3.3. Trắc nghiệm Online

Các em hãy luyện tập bài trắc nghiệm Cân bằng hóa học Hóa học 10 sau để nắm rõ thêm kiến thức bài học.

Trắc Nghiệm

4. Kết luận

Sau bài học cần nắm:

  • Cân bằng hóa học và sự chuyển dịch cân bằng hóa học
  • Vận dụng được nguyên lí Sơ-sa-tơ-li-ê để xét đoán sự chuyển dịch hóa học.
Ngày:24/07/2020 Chia sẻ bởi:

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM