Trọng tâm Hoá học 11

TRỌNG TÂM HOÁ HỌC 11
Chương 1. CÂN BẰNG HÓA HỌC
CHỦ ĐỀ 1. KHÁI NIỆM VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC
A. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
I. Phản ứng một chiều và phản ứng thuận nghịch
Phản ứng một chiều
Phản ứng thuận nghịch
Trong điều kiện xác định, phản
ứng chỉ xảy ra theo chiều từ chất Trong cùng điều kiện xác định,
tham gia tạo thành chất sản phẩm Khái niệm
phản ứng xảy ra theo hai chiều trái
mà các chất sản phẩm không thể ngược nhau.
tác dụng với nhau để tạo thành chất ban đầu.
Dùng kí hiệu hai nửa mũi tên
Dùng kí hiệu mũi tên (→) chỉ ngược chiều nhau ( ). Biểu diễn chiều phản ứng.
Chiều thuận: từ trái qua phải.
Chiều nghịch: từ phải qua trái. Ví dụ NaOH + HCl → NaCl + H2O
H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)
II. Cân bằng hóa học
1. Trạng thái cân bằng
Sự biến thiên tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch theo thời gian
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. 3 TRỌNG TÂM HOÁ HỌC 11
Cân bằng hóa học là một cân bằng động, các chất tham gia phản ứng liên tục phản ứng với
nhau để tạo thành sản phẩm và các chất sản phẩm cũng liên tục phản ứng với nhau tạo thành
chất đầu nhưng với tốc độ bằng nhau nên ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không thay đổi.
2. Hằng số cân bằng
Xét phản ứng thuận nghịch tổng quát: aA + bB  cC + dD
Ở trạng thái cân bằng, hằng số cân bằng (KC) của phản ứng được xác định theo biểu thức: Cc .Dd K = C 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 hoá học của phản ứng.
Đối với các phản ứng có chất rắn tham gia, không biểu diễn nồng độ của chất rắn trong biểu
thức hằng số cân bằng. Ví dụ: 2 [CO]
Phản ứng C(s) + CO ( g)  2CO(g) có hằng số cân bằng K = . 2 C CO2
3. Ý nghĩa của hằng số cân bằng
Hằng số cân bằng (KC) phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của phản ứng.
Biểu thức xác định hằng số cân bằng cho thấy: KC càng lớn thì phản ứng thuận càng chiếm
ưu thế hơn và ngược lại, KC càng nhỏ thì phản ứng nghịch càng chiếm ưu thế hơn. Một cách gần đúng:
- Nếu phản ứng thuận nghịch có 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 chất sản phẩm.
- Nếu phản ứng thuận nghịch có 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 chất ban đầu.
Ví dụ: Ở 25 oC: H2(g) + Br2(g) ⇌ 2HBr (g) KC = 1,9.1019.
Vậy, ở 25 oC phản ứng thuận diễn ra thuận lợi hơn so với phản ứng nghịch nên các chất
ban đầu hầu như đã phản ứng hết để tạo thành chất sản phẩm. 4 TRỌNG TÂM HOÁ HỌC 11
III. Sự chuyển dịch cân bằng hóa học
Nguyên lí Le Chatelier: Một phản Là sự dịch chuyển từ
ứng thuận nghịch đang ở trạng thái
trạng thái cân bằng này
cân bằng, khi chịu một tác động bên sang trạng thái cân
ngoài làm thay đổi nồng độ, nhiệt bằng khác
độ, áp suất thì cân bằng sẽ chuyển
dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.
Khi tăng nhiệt độ, cân bằng Sự
chuyển dịch theo chiều phản ứng chuyển thu nhiệt dịch cân Nhiệt độ
Khi giảm nhiệt độ, cân bằng bằng
chuyển dịch theo chiều phản ứng hóa học tỏa nhiệt
Khi tăng nồng độ một chất trong
phản ứng thì cân bằng hóa học bị Yếu tố Nồng độ
phá vỡ và chuyển dịch theo chiều ảnh
làm giảm nồng độ chất đó và hưởng ngược lại.
Khi tăng áp suất chung của hệ
thì cân bằng dịch chuyển theo
chiều làm giảm áp suất (giảm số Áp suất
mol khí) và ngược lại. Áp suất
chỉ ảnh hưởng đến phản ứng có chất khí. 5 TRỌNG TÂM HOÁ HỌC 11
B. CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐẶC TRƯNG
Dạng 1: Xác định sự ảnh hưởng của các yếu tố đến cân bằng hóa học Phương pháp giải
Vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier: “Một phản ứng thuận nghịch đang
ở trạng thái cân bằng, khi chịu một tác động bên ngoài làm thay đổi nồng độ, nhiệt độ, áp
suất thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó”. Dấu hiệu:
- 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.
- Khi giảm nồng độ một chất trong phản ứng thì cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng
nồng độ chất đó và ngược lại.
- Khi tăng áp suất chung của hệ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm số mol khí và ngược lại.
- Đối với phản ứng thuận nghịch có tổng hệ số tỉ lượng của các chất khí ở hai vế của phương
trình hoá học bằng nhau thì thay đổi áp suất không làm cân bằng chuyển dịch.
- Chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng hoá học.
Ví dụ 1: Cho hơi nước đi qua than nung nóng, thu được hỗn hợp khí CO và H2 (gọi là khí than ướt): 0
C(s) + H O(g)  CO(g) + H ( g)  H =130 kJ. 2 2 r 298 Cho các biện pháp sau: (1) tăng nhiệt độ; (2) hạ nhiệt độ; (3) giảm nồng độ H2O ; (4) tăng áp suất chung; (5) giảm nồng độ CO; (6) giảm áp suất chung.
Những biện pháp nào làm cân bằng trên chuyển dịch theo chiều thuận? Hướng dẫn giải Nhận xét: 0  H
=130kJ  0  phản ứng thuận là phản ứng thu nhiệt. r 298
(1) Tăng nhiệt độ: cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt tức chiều thuận.
(2) Hạ nhiệt độ: cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng toả nhiệt tức chiều nghịch.
(3) Giảm nồng độ H2O: cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng nồng độ H2O tức chiều nghịch.
(4) Tăng áp suất chung: cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm số mol khí tức chiều nghịch. 6