2. Nguyên lí dịch chuyển cân bằng Le Chatelier
Luyện tập 5: Cân bằng sau dịch chuyển theo chiều nào khi tăng nhiệt độ?
2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g) $\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = -197,8 kJ
Bài Làm:
Nếu tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ, tức là theo chiều thu nhiệt. Mặt khác $\Delta _{r}H_{298}^{o}$ < 0, chiều thuận là chiều tỏa nhiệt, vì vậy nếu tăng nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.
Trong: Giải Hóa học 11 Cánh diều bài 1 Mở đầu về cân bằng hóa học
Khí NO2 (màu nâu đỏ) liên tục chuyển hoá thành khí N2O4 (không màu) và ngược lại, tại một điều kiện xác định. Tại điều kiện này, khí NO2 cũng như khí N2O4 trong các bình riêng biệt (Hình 1.1), sau một thời gian đều chuyển thành hỗn hợp khí có thành phần như nhau và không đổi theo thời gian.
Tại thời điểm hỗn hợp khí trong hai bình có thành phần như nhau, có phản ứng diễn ra trong hai bình này hay không?
Câu hỏi 1: Hãy nêu một số ví dụ về phản ứng thuận nghịch mà em biết.
Luyện tập 1: Phản ứng thuận nghịch có xảy ra hoàn toàn được không? Vì sao?
Câu hỏi 2: Xét Ví dụ 2:
a) Giải thích vì sao màu tím của hỗn hợp khí lại nhạt dần so với lúc mới bắt đầu trộn hai khí H2 và l2 với nhau.
b) Sau một khoảng thời gian, màu tím của hỗn hợp không thay đổi, chứng tỏ nồng độ của chất nào không thay đổi?
Câu hỏi 3: Cho hai đồ thị (a) và (b) dưới đây. Mỗi đồ thị biểu diễn sự thay đổi tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch theo thời gian.
Hãy cho biết đồ thị nào thể hiện đúng Ví dụ 2. Đường màu xanh trong đồ thị đó biểu diễn tốc độ phản ứng thuận hay tốc độ phản ứng nghịch?
Câu hỏi 4: Vì sao giá trị $\frac{k_{t}}{k_{n}}$ là một hằng số ở nhiệt độ xác định?
1. Biểu thức hằng số cân bằng
Câu hỏi 5: Viết biểu thức hằng số cân bằng KC cho phản ứng thuận nghịch:
a) N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)
b) CaCO3(s) ⇌ CaO(s) + CO2(g)
Câu hỏi 6: Viết biểu thức hằng số cân bằng KC cho phản ứng (*), (**) dưới đây.
H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) (*)
$\frac{1}{2}$H2(g) + $\frac{1}{2}$I2(g) ⇌ HI(g) (**)
Theo em, giá trị hai hằng số cân bằng này có bằng nhau không?
2. Ý nghĩa của biểu thức hằng số cân bằng
Luyện tập 2: Trong công nghiệp, hydrogen được sản xuất từ phản ứng:
CH4(g) + H2O(g) ⇌ 3H2(g) + CO(g)
a) Tính hằng số cân bằng KC của phản ứng trên ở 760°C.
Biết ở nhiệt độ này, tất cả các chất đều ở thể khí và nồng độ mol của CH4, H2O, H2 và CO ở trạng thái cần bằng lần lượt là 0,126 M; 0,242 M; 1,150 M và 0,126 M.
b*) Ở 760 °C, giả sử ban đầu chỉ có CH4 và H2O có nồng độ bằng nhau và bằng x M. Xác định x, biết nồng độ của H2 ở trạng thái cân bằng là 0,6 M.
Vận dụng 1: Hãy cho biết trong công nghiệp, để thu được nhiều NH3 hơn thì cần tăng hay giảm nồng độ N2 và H2.
Câu hỏi 7: Hai acid HA và HB cùng nồng độ ban đầu là 0,5 M, phân li trong nước theo các cân bằng:
HA ⇌ H$^{+}$ + A$^{-}$
HB ⇌ H$^{+}$ + B$^{-}$
Với các hằng số cân bằng (hay gọi là hằng số phân li acid) tương ứng là KC(HA) = 0,2 và KC(HB) = 0,1. Tính nồng độ H$^{+}$ của mỗi dung dịch acid. Rút ra kết luận về mối liên hệ giữa độ mạnh của acid với độ lớn của hằng số phân li acid. Biết rằng acid càng mạnh khi càng dễ tạo ra H$^{+}$.
Luyện tập 3: Methanol (CH3OH) là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp hoá học. Dựa vào hằng số cân bằng của các phản ứng ở 25°C, hãy lựa chọn phản ứng thích hợp để điều chế CH3OH. Giải thích.
CO(g) +2H2(g) ⇌ CH3OH(g) KC = 2,26.10$^{4}$ (1)
CO2(g) + 3H2(g) ⇌ CH3OH(g) + H2O(g) KC = 8,27.10$^{-1}$ (2)
1. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới cân bằng hóa học
Câu hỏi 8: Từ Thí nghiệm 1, hãy cho biết:
a) Dựa vào dấu hiệu nào để biết trạng thái cân bằng của phản ứng (8) bị chuyển dịch khi thay đổi nhiệt độ.
b*) Khi tăng nhiệt độ hoặc giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt hay toả nhiệt?
Luyện tập 4: Dựa vào thí nghiệm 2, cho biết khi tăng nhiệt độ thì cân bằng (9) dịch chuyển theo chiều thuận hay chiều nghịch?
Câu hỏi 9: Cân bằng 2NO2(g) ⇌ N2O4(g) chuyển dịch theo chiều nào khi tăng áp suất của hỗn hợp (bằng cách nén hỗn hợp) ở điều kiện nhiệt độ không đổi. Biết rằng áp suất tỉ lệ với số mol chất khí.
Vận dụng 2: Quá trình tổng hợp NH3 trong công nghiệp từ N2 và H2 nên thực hiện ở áp suất cao hay áp suất thấp? Giải thích. Tìm hiểu thông tin, cho biết phản ứng tổng hợp NH3 ở các nhà máy thường được thực hiện ở áp suất nào.
Vận dụng 3: Thành phần chính của tinh dầu chuối là ester CH3COOCH2CH2CH(CH3)2. Để thu được hỗn hợp chất chứa nhiều ester này thì cần thay đổi nồng độ các chất như thế nào trong cân bằng:
CH3COOH(aq) + ROH(aq) ⇌ CH3CHOOR(aq) + H2O(l)
Với R là (CH3)2CHCH2CH2.
Bài 1: Phát biểu nào sau đây về một phản ứng thuận nghịch tại trạng thái cân bằng là sai?
A. Tốc độ của phản ứng thuận bằng tốc độ của phản ứng nghịch.
B. Nồng độ của tất cả các chất trong hỗn hợp phản ứng là không đổi.
C. Nồng độ mol của chất phản ứng luôn bằng nồng độ mol của chất sản phẩm phản ứng.
D. Phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn diễn ra.
Bài 2: Cho 0,4 mol SO2 và 0,6 mol O2 vào một bình dung tích 1 lít được giữ ở một nhiệt độ không đổi. Phản ứng trong bình xảy ra như sau:
2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)
Khi phản ứng đạt đến trạng thái cân bằng, lượng SO2 trong bình là 0,3 mol. Tính hằng số cân bằng KC của phản ứng tổng hợp SO3 ở nhiệt độ trên.
Bài 3: Nhũ đá được hình thành trong các hang động liên quan đến cân bằng sau đây:
Ca(HCO3)2(aq) ⇌ CaCO3(s) + CO2(aq) + H2O(l)
Nếu nồng độ CO2 hoà tan trong nước tăng lên thì có thuận lợi cho sự hình thành nhũ đá hay không? Giải thích.
Xem thêm các bài Giải hóa học 11 cánh diều được biên soạn cho Học kì 1 & Học kì 2 theo mẫu chuẩn của Bộ Giáo dục theo sát chương trình Lớp 11 giúp bạn học tốt hơn.
Giải bài tập SGK, SBT, VBT và Trắc nghiệm các môn học Lớp 11, dưới đây là mục lục các bài giải bài tập sách giáo khoa và Đề thi chi tiết với câu hỏi bài tập, đề kiểm tra 15 phút, 45 phút (1 tiết), đề thi học kì 1 và 2 (đề kiểm tra học kì 1 và 2) các môn trong chương trình Lớp 11 giúp bạn học tốt hơn.