Lý thuyết trọng tâm hóa học 11 kết nối bài 1: Khái niệm về cân bằng hóa học

I. PHẢN ỨNG MỘT CHIỀU VÀ PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH

1. Phản ứng một chiều

• Phản ứng một chiều là phản ứng chỉ xảy ra một chiều từ chất phản ứng tạo thành chất sản phẩm.
• Các chất sản phẩm không phản ứng lại được với nhau tạo thành chất đầu. 
• PTHH của phản ứng một chiều được biểu diễn bằng mũi tên chỉ chiều phản ứng ⟶

Ví dụ : NaOH + HCl ⟶ NaCl + H$_{2}$O

2. Phản ứng thuận nghịch

a) Thí nghiệm 1: 

$H_{2}(g)+ I_{2}(g)\rightleftharpoons 2HI(g)$

Thí nghiệm 2:

$2HI(g) \rightleftharpoons H_{2}(g) + I_{2}(g)$

b) Ở thí nghiệm 1: khí H$_{2}$ tác dụng với I$_{2}$ tạo thành HI, đồng thời lại xảy ra phản ứng HI phân hủy tạo thành I$_{2}$ và H$_{2}$ nên dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì sau phản ứng các chất đầu H$_{2}$, I$_{2}$ vẫn còn. 

Ở thí nghiệm 2: khí HI phân hủy tạo thành H$_{2}$ và I$_{2}$, đồng thời lại xảy ra phản ứng khi H$_{2}$ và I$_{2}$ tạo thành HI nên dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì sau phản ứng chất đầu HI vẫn còn.  

Kết luận:

• Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo hai chiều ngược nhau trong cùng điều 
• PTHH của phản ứng hai chiều được biểu diễn bằng hai nửa mũi tên ngược chiều nhau ⇌. Chiều từ trái sang phải là chiều phản ứng thuận, chiều từ phải sang trái là chiều phản ứng nghịch.

Ví dụ: 3O$_{2}$ ⇌ 2O$_{3}$ 

II. CÂN BẰNG HÓA HỌC

1. Trạng thái cân bằng

a) Đồ thị biểu diễn sự thay đổi số mol các chất theo thời gian.

b) Theo thời gian, số mol H$_{2}$ và I$_{2}$ giảm dần và từ thời điểm t$_{4}$, số mol của H$_{2}$ và I$_{2}$ không thay đổi nữa.

Theo thời gian, số mol HI tăng dần và từ thời điểm t$_{4}$, số mol HI cũng không thay đổi nữa.

c) Biểu thức định luật tác dụng khối lượng đối với phản ứng thuận:

v$_{t}$ = k$_{t}$[H$_{2}$].[I$_{2}$]

Biểu thức định luật tác dụng khối lượng đối với phản ứng nghịch:

v$_{n}$ = k$_{n}$[HI]$^{2}$

Từ hai biểu thức cho thấy:

• Theo thời gian, số mol H$_{2}$, I$_{2}$ giảm dần nên [H$_{2}$] và [I$_{2}$] giảm, tốc độ phản ứng thuận giảm.
• Theo thời gian, số mol HI tăng dần nên [HI] tăng dần, tốc độ phản ứng nghịch tăng. 

d) Từ thời điểm t$_{4}$ thì số mol các chất trong hệ phản ứng không thay đổi.

Khái niệm: Trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch là trạng thái tại đó tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. 

Đặc điểm: 

• Cân bằng hóa học là một cân bằng động
• Các chất tham gia phản ứng/sản phẩm liên tục phản ứng với nhau để tạo thành sản phẩm/chất đầu nhưng với tốc độ bằng nhau. 
• Ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không đổi. 

2. Hằng số cân bằng

a) Biểu thức của hằng số cân bằng

Xét phản ứng thuận nghịch tổng quát:

aA + bB ⇌ cC + dD

Ở trạng thái cân bằng, hằng số cân bằng (K$_{C}$) của phản ứng được xác định theo biểu thức:

$K_{C}=\frac{[C]^{c}[D]^{d}}{[A]^{a}[B]^{b}}$

Trong đó: [A], [B], [C], [D] là nồng độ mol của các chất A, B, C, D ở trạng thái cân bằng; a, b, c, d là hệ số tỉ lượng của các chất trong phương trình hóa học của phản ứng. 

b) Ý nghĩa của hằng số cân bằng

• K$_{C}$ phụ thuộc vào bản chất của phản ứng và nhiệt độ.
• K$_{C}$ càng lớn thì phản ứng thuận càng chiếm ưu thế hơn và ngược lại, K$_{C}$ càng nhỏ thì phản ứng nghịch càng chiếm ưu thế hơn. 

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG HÓA HỌC.

1. Ảnh hưởng của nhiệt độ

=> Kết luận: Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ, tức là chiều phản ứng thu nhiệt ($\Delta _{r}H_{298}^{o}$ > 0), nghĩa là chiều làm giảm tác động của việc tăng nhiệt độ và ngược lại

2. Ảnh hưởng của nồng độ

=> Kết luận: Khi tăng nồng độ một chất trong phản ứng thì cân bằng hóa học bị phá vỡ và chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ của chất đó và ngược lại