Hoá học 10 Bài 39: Luyện tập Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học

Tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm phản ứng trong một đơn vị thời gian

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

a. Tốc độ phản ứng

b. Cân bằng hóa học

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

Cho phản ứng hóa học: A + B → C

Nồng độ ban đầu của A là 1 mol/l, của B là 0,8 mol/l. Sau 10 phút, nồng độ của B chỉ còn 20% nồng độ ban đầu. Tốc độ trung bình của phản ứng là

A. 0,16 mol/l.phút

B. 0,016 mol/l/phút

C. 1,6 mol/l.phút

D. 0,064 mol/l.phút

Hướng dẫn giải

C_{B sau} = 0,8.20% = 0,16 (mol/l)

\({\overline v _B} = \frac{{0,8 - 0,16}}{{10}} = 0,064\) mol/l.phút

Vì hệ số của B là 1 \( \to \overline v  = {\overline v _B}\) = mol/l.phút

⇒ Đáp án D

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

N_{2 (k)} + 3H_{2 (k)} ↔ 2NH_{3 (k)}

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

Do ban đầu chỉ có N₂, H₂ nên lượng NH₃ trong hỗn hợp sau là sản phẩm được sinh ra trong phản ứng N₂ và H₂ → từ nồng độ của NH₃ xác định được nồng độ phản ứng của H₂ và N₂.

             N_{2 (k)} + 3H_{2 (k)} ↔ 2NH_{3 (k)}

Bđ (C₀): x           y

Pư:      1M ← 3M ← 2M

Cb:      2M      3M      2M

Ta có: C_0N2 = C_CB + C_pư ⇒ x = 2 + 1 = 3(M)

C_{0 H2} = C_CB + C_pư = 3 + 3 = 6 (M)

⇒ Đáp án A

Bài 2: Trong công nghiệp người ta điều chế NH₃ theo phương trình hoá học:

N_{2 (k)} + 3H_{2 (k)} ↔ 2NH_{3 (k)}

Khi tăng nồng độ H₂ lên hai lần (giữ nguyên nồng độ của N₂ và nhiệt độ phản ứng) thì tốc độ phản ứng tăng lên bao nhiêu lần?

A. 2 lần    

B. 4 lần

C. 8 lần    

D. 16 lần

Hướng dẫn giải

Giả sử ban đầu [N₂] = aM.    [H₂] = bM

Tốc độ phản ứng ban đầu: v₁ = k[N₂][H₂]³ = k.a.b³

Tốc độ phản ứng lúc sau: v₂ = k[N₂][H₂]³ = k.a.(2b)³ = 8 k.a.b³

⇒v₂ = 8 v_1.

⇒ Đáp án C

Bài 1: Nếu chia một mẩu đá vôi hình cầu có thể tích 10,00 cm³ thành tám mẩu đá vôi hình cầu thể tích bằng 1,25 cm³ thì tổng điện tích mặt cầu tăng bao nhiêu lần:

A. 2 lần    

B. 4 lần

C. 8 lần    

D. 16 lần

Hướng dẫn giải

- Các mẩu đá vôi là hình cầu nên :

Diện tích bề mặt tiếp xúc là:

\(S = 4\pi {R^3} \to {S^3} = {(4\pi )^3}{R^6}\)

Thể tích là :

\(V = \frac{4}{3}\pi {R^3} \to {V^2} = {(\frac{4}{3}\pi )^2}{R^6}\)  

\( \to \frac{{{S^3}}}{{{V^2}}} = 12\pi  \to S = \sqrt[3]{{12\pi {V^2}}}\)

- Mẩu đá vôi ban đầu có: \({S_1} = \sqrt[3]{{12\pi {V_1}^2}}\)

Mẩu đá vôi sau khi chia nhỏ có: \({S_2} = \sqrt[3]{{12\pi {V_2}^2}}\)

- Tỉ lệ diện tích bề mặt sau khi chia thành 8 mẩu đá vôi là:

\(\frac{{8{S_2}}}{{{S_1}}} = 8\sqrt[3]{{\frac{{12\pi {V_2}^2}}{{12\pi {V_1}^2}}}} = 8\sqrt[3]{{\frac{{1,{{25}^2}}}{{{{10}^2}}}}} = 2\)

⇒ Diện tích bề mặt tăng 2 lần

⇒ Đáp án A

Người ta tiến hành phản ứng: PC1₅ ⇋ PC1₃ + Cl₂ trong một bình kín có dung tích không đổi ở nhiệt độ xác định. Nếu cho vào bình 0,5 mol PCl₅ thì áp suất đầu là 1,5 atm. Khi cân bằng được thiết lập, áp suất đo được bằng 1,75 atm

a) Tính độ phân li và áp suất riêng của từng cấu tử.

b) Thiết lập biểu thức liên hệ giữa độ phân li và áp suất chung của hệ.

Hướng dẫn giải

Cân bằng:     PCl₅    ⇋   PCl₃    + Cl₂ (1)

Ban đầu:         x

Phản ứng:      αx            αx         αx

Cân bằng:    x(1 – α)      αx         αx

Tổng số mol hỗn hợp khí tại thời điểm cân bằng: n= x (1 + α)

Trong cùng điều kiện nhiệt độ, thể tích hỗn hợp phản ứng không đổi nên tỉ số mol bằng tỉ lệ áp suất.

Vậy ta có: \(\frac{{{P_S}}}{{{P_T}}} = \frac{{x(1 + \alpha )}}{x} = \frac{{1,75}}{{1,5}} \to \alpha  = 0,167\)

Áp suất riêng phần của PCl₅: \({P_{PC{l_5}}} = \frac{{x(1 - \alpha )}}{{x(1 + \alpha )}}.P = 1,25atm\)

Áp suất riêng phần của PCl₃ = áp suất riêng phần của Cl₂:

\(\frac{{x\alpha }}{{x(1 + \alpha )}}.P = 0,25atm\)

b) Theo cân bằng (1) trong hệ có thể tích và nhiệt độ không đổi thì:

P_S = P_T × (1 + α)

Xét cân bằng sau trong một bình kín:

CaCO_3(rắn) ↔ CaO(rắn) + CO_2(khí) ΔH=178kJ

Ở 820^oc hằng số cân bằng K_C = 4,28.10^-3.

a. Phản ứng trên là phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt ?

b. Khi phản ứng đang ở trạng thái cân bằng, nếu biến đổi một trong những điều kiện sau đây thì hằng số cân bằng K_C biến đổi như thê nào? Giải thích.

+ Giảm nhiệt độ của phản ứng xuống.

+ Thêm khi CO₂ vào.

+ Tăng dung tích của bình phản ứng lên.

+ Lấy bớt một lượng CaCO₃ ra.

Hướng dẫn giải

Phản ứng: CaCO_3(rắn) ↔ CaO₂ + CO_2(khí) ΔH=178kJ

a. Phản ứng thu nhiệt vì ΔH> 0

b. K_C = [CO₂]

+ Khi giảm nhiệt độ của phản ứng xuống thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch (chiều tỏa nhiệt) để đến trạng thái cân bằng mới và ở trạng thái cân bằng mới này thì nồng độ CO₂ giảm ⇒ K_C giảm +) Khi thêm khí CO₂ vào ⇒ Nồng độ CO₂ tăng ⇒ Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch nhưng ở trạng thái cân bằng mới nồng độ CO₂ không thay đổi K_C không đổi.

+ Khi tăng dung tích của bình phản ứng lên ⇒ Áp suất của hệ giảm (nồng độ CO₂ giảm) ⇒ Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận làm tăng nồng độ CO₂ nhưng chỉ tăng đến khi nồng độ CO₂ trước khi dung tích của bình lên thì dừng lại và cân bằng thiết lập ⇒ K_C không đổi.

+ Lấy bớt một lượng CaCO₃ ra thì hệ cân bằng không chuyển dịch ⇒ K_C không đổi.

Nồng độ ban đầu của H₂ và I₂ đều là 0,03 mol/l. Khi đạt đến cân bằng, nồng độ của HI là 0,04 mol/l

a. Tính nồng độ cân bằng của H₂ và I₂

b. Tính nồng độ cân bằng K của phản ứng tổng hợp HI

Hướng dẫn giải

Nồng độ của H₂ và I₂ ban đầu đề là 0,03 mol/l. Chúng phản ứng với nhau theo

phương trình:

H₂ + I₂ → 2HI

a. Lúc cân bằng: Nồng độ HI là 0,04mol/l. Như vậy đã có:

0,04 : 2 = 0,02 mol/l phản ứng với 0,02 mol/l I₂

⇒ Nồng độ cân bằng của H₂ và I₂ là:

[H₂]=[I₂]=0,03 – 0,02 =0,01 (mol/l)

b. Hằng số cân bằng K của phản ứng tổng hợp HI.

c. K_C = \(\frac{{{{[HI]}^2}}}{{[{H_2}].[{I_2}]}} = \frac{{{{(0,04)}^2}}}{{0,01.0,01}} = 16\)

Câu 1: Cho phản ứng hóa học: A + B → C

Nồng độ ban đầu của A là 1 mol/l, của B là 0,8 mol/l. Sau 10 phút, nồng độ của B chỉ còn 20% nồng độ ban đầu. Tốc độ trung bình của phản ứng là?

Câu 2: Cân bằng phản ứng H₂ + I₂ ⇆ 2HI (ΔH < 0) được thiết lập ở t^oC khi nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng là [H₂] = 0,8 mol/l; [I₂] = 0,6 mol/l; [HI] = 0,96 mol/l. Hằng số K có giá trị là?

Câu 3: Trong bình kín dung tích 1 lít, người ta cho vào 5,6 gam khí CO và 5,4 gam hơi nước. Phản ứng xảy ra là: CO + H₂O ⇆ CO₂ + H₂. Ở 850^oC hằng số cân bằng của phản ứng trên là 1. Nồng độ mol của CO và H₂O khi đạt đến cân bằng lần lượt là?

Câu 4: Xét cân bằng: N₂O₄ (k) ⇆ 2NO₂ (k) ở 25^oC. Khi chuyển dịch sang một trạng thái cân bằng mới nếu nồng độ của N₂O₄ tăng lên 9 lần thì nồng độ của NO₂?

Câu 1: Đối với một hệ ở trạng thái cân bằng, nếu thêm vào chất xúc tác thì

A. chỉ làm tăng tốc độ phản ứng thuận

B. chỉ làm tăng tốc dộ phản ứng nghịch

C. làm tăng tốc độ phản ứng thuận và nghịch với số lần như nhau

D. không làm tăng tốc độ của phản ứng thuận và nghịch

Câu 2: Xét phản ứng trong quá trình luyện gang:

Fe₂O₃ (r) + 3CO (kk) ⇌ 2Fe (r) + 3CO₂ (k); ΔH > 0

Có các biện pháp:

(1) Tăng nhiệt đô phản ứng

(2) Tăng áp suất chung của hệ

(3) Giảm nhiệt độ phản ứng

(4) Tăng áp suất CO

Trong các biện pháp trên, có bao nhiêu biện pháp làm tăng hiệu suất của phản ứng?

A. 1    

B. 2    

C. 3    

D. 4

Câu 3: Trong các phát biểu sau, phát biểu nào phù hợp với một phản ứng thuận nghịch ở trạng thái cân bằng?

A. Phản ứng thuận đã kết thúc

B. Phản ứng nghịch đã kết thúc

C. Cả phản ứng thuận và phản ứng nghịch đã kết thúc

D. Tốc độ phản ứng thuận bằng tốc dộ phản ứng nghịch

Câu 4: Xét phản ứng: 2NO₂ (k) ⇆ N₂O₄ (k). Tỉ khối hơi của hỗn hợp khí thu được so với H₂ ở nhiệt độ t₁ là 27,6; ở nhiệt độ t₂ là 34,5 (t₁ > t₂). Có 3 ống nghiệm đựng khí NO₂ (có nút kín). Sau đó: Ngâm ống thứ nhất vào cốc nước đá; ngâm ống thứ hai vào cốc nước sôi; ống thứ ba để ở điều kiện thường. Một thời gian sau, ta thấy:

A. ống thứ nhất có màu đậm nhất, ống thứ hai có màu nhạt nhất.

B. ống thứ nhất có màu nhạt nhất, ống thứ hai có màu đậm nhất.

C. ống thứ nhất có màu đậm nhất, ống thứ ba có màu nhạt nhất.

D. ống thứ nhất có màu đậm nhất, ống thứ hai và ống thứ ba đều có màu nhạt hơn.

Câu 5: Cho các cân bằng sau:

(1) 2SO₂ (k) + O₂ (k) ⇆ 2SO₃ (k)

(2) N₂ (k) + 3H₂ (k) ⇆ 2NH₃ (k)

(3) CO₂ (k) + H₂ (k) ⇆ CO (k) + H₂O (k)

(4) 2HI (k) ⇆ H₂ (k) + I₂ (k)

(5) CH₃COOH (l) + C₂H₅OH (l) ⇆ CH₃COOC₂H₅ (l) + H₂O (l)

Khi thay đổi áp suất, nhóm gồm các cân bằng hoá học đều không bị chuyển dịch là:

A. (1) và (2).     

B. (3) và (4).

C. (3), (4) và (5).     

D. (2), (4) và (5).

Sau bài học cần nắm:

• Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học
• Rèn luyện việc vận dụng nguyên lí Lơ-sa-tơ-li-ê cho các cân bằng hóa học.