Lý thuyết Hóa học 11 Cánh diều (cả năm)

Bài 1: Mở đầu về cân bằng hóa học
I. Khái niệm phản ứng thuận nghịch và trạng thái cân bằng.
1. Khái niệm phản ứng thuận nghịch
Phản ứng thuận nghịch là phản ứng hóa học trong đó ở cùng điều kiện, xảy ra đồng
thời sự chuyển chất phản ứng thành chất sản phẩm và sự chuyển chất sản phẩm thành chất phản ứng.
Ví dụ: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) (*) Trong đó:
+ Chiều từ trái sang phải (chiều các chất ban đầu tạo thành chất sản phẩm) được gọi là chiều thuận.
Ví dụ: Chiều thuận của phản ứng (*): N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
+ Chiều từ phải sang trái (chiều các chất sản phẩm tạo thành chất ban đầu) được gọi là chiều nghịch.
Ví dụ: Chiều nghịch của phản ứng (*): 2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g)
2. Trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch
Trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch là trạng thái mà tại đó tốc độ phản
ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. Chú ý:
Cân bằng hóa học là cân bằng động. Do ở trạng thái cân bằng, phản ứng thuận và
phản ứng nghịch vẫn tiếp diễn với tốc độ bằng nhau, kết quả là lượng sinh ra và
lượng mất đi của một chất bất kì trong phản ứng là bằng nhau và nồng độ của chất đó không đổi.
II. Biểu thức hằng số cân bằng và ý nghĩa
1. Biểu thức hằng số cân bằng.
Với một phản ứng thuận nghịch bất kì, chẳng hạn: aA + bB mM + nN
Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có: m n [M] [N]  K a b c [A] [B]
Đây được gọi là biểu thức hằng số cân bằng Kc.
Trong đó: [M]; [N]; [A]; [B] lần lượt là nồng độ các chất M, N, A, B ở trạng thái cân bằng. Chú ý:
Hằng số cân bằng KC chỉ phụ thuộc vào bản chất của các chất trong cân bằng và nhiệt độ.
2. Ý nghĩa của biểu thức hằng số cân bằng.
Dựa vào độ lớn của hằng số cân bằng có thể biết được chất phản ứng hay chất sản
phẩm chiếm ưu thế ở trạng thái cân bằng, cũng như biết được phản ứng thuận có xảy
ra thuận lợi hay không. Một cách gần đúng:
- Nếu phản ứng thuận nghịch Kc rất lớn so với 1 thì phản ứng thuận diễn ra thuận lợi
hơn rất nhiều so với phản ứng nghịch, các chất ở trạng thái cân bằng chủ yếu là các chất sản phẩm.
- Nếu phản ứng thuận nghịch Kc rất nhỏ so với 1 thì phản ứng thuận diễn ra kém
thuận lợi hơn rất nhiều so với phản ứng nghịch, các chất ở trạng thái cân bằng chủ
yếu là các chất ban đầu.
III. Ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ và áp suất đến cân bằng hóa học.
1. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới cân bằng hóa học.
Ví dụ: Xét phản ứng: 2NO2(g) N2O4(g)  H= -58kJ
- Cân bằng bị phá vỡ (bị chuyển dịch) khi thay độ nhiệt độ.
- Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch, tạo ra NO2 nên hỗn hợp có màu nâu đậm hơn.
- Khi hạ nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, tạo ra N2O4 nên hỗn hợp có nhạt màu hơn. Kết luận:
- Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt.
- Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng toả nhiệt.
2. Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier