Bài 1. Khái niệm về cân bằng hóa học trang 6, 7, 8, 9,

Chat GPT

Trò chuyện

Giải bài tập SGK

Bài 1. Khái niệm về cân bằng hóa học trang 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 Hóa học 11 Kết nối tri thức

Phản ứng hóa học là quá trình biến đổi các chất đầu thành sản phẩm. Tuy nhiên có nhiều phản ứng, các chất sản phẩm sinh ra lại có thể phản ứng với nhau tạo thành chất đầu. Đối với những phản ứng này, làm thế nào để thu được nhiều sản phẩm hơn và làm tăng hiệu suất phản ứng?

Cuộn nhanh đến câu

CH tr 6

Câu hỏi mở đầu: Phản ứng hóa học là quá trình biến đổi các chất đầu thành sản phẩm. Tuy nhiên có nhiều phản ứng, các chất sản phẩm sinh ra lại có thể phản ứng với nhau tạo thành chất đầu. Đối với những phản ứng này, làm thế nào để thu được nhiều sản phẩm hơn và làm tăng hiệu suất phản ứng?

Phương pháp:

Đối với những phản ứng có sản phẩm có thể phản ứng với nhau tạo thành chất ban đầu, để thu được nhiều sản phẩm hơn và làm tăng hiệu suất phản ứng: vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier.

Lời giải chi tiết:

Đối với những phản ứng có sản phẩm có thể phản ứng với nhau tạo thành chất ban đầu, người ta thường vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier để chuyển dịch cân bằng theo mong muốn nhằm thu được nhiều sản phẩm hơn và làm tăng hiệu suất phản ứng.

Theo nguyên lí 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.”

=> Có thể điều chỉnh nồng độ chất tham gia hoặc sản phẩm, nhiệt độ, áp suất để phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận, tạo ra nhiều sản phẩm hơn với hiệu suất cao hơn.

Ngoài ra, người ta còn sử dụng chất xúc tác để tăng tốc độ phản ứng.

Câu hỏi: Hai thí nghiệm sau đều được thực hiện ở cùng một điều kiện (bình kín dung tích 10 L, nhiệt độ 445 ^oC):

Thực hiện yêu cầu sau:

a) Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2.

b) Trong cả hai thí nghiệm trên, dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì các chất đầu đều còn lại sau phản ứng. Giải thích.

Phương pháp:

a) Phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra:

- Trong thí nghiệm 1: H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g).

- Trong thí nghiệm 2: 2HI(g) ⇌ H₂(g) + I₂(g).

b) Giải thích: Phản ứng thuận nghịch.

Lời giải chi tiết:

a) Phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra:

- Trong thí nghiệm 1: H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g).

- Trong thí nghiệm 2: 2HI(g) ⇌ H₂(g) + I₂(g).

b) Trong cả hai thí nghiệm trên, dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì các chất đầu đều còn lại sau phản ứng. Do hai phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch, trong cùng một điều kiện, các chất phản ứng tác dụng với nhau tạo thành các chất sản phẩm (phản ứng thuận), đồng thời các chất sản phẩm lại tác dụng với nhau tạo thành các chất ban đầu (phản ứng nghịch).

CH tr 7

Câu hỏi:

1. Quá trình hình thành hang động, thạch nhũ là một ví dụ điển hình về phản ứng thuận nghịch trong tự nhiên.

Nước có chức CO₂ chảy qua đá vôi, bào mòn đá tạo thành Ca(HCO₃)₂ (phản ứng thuận) góp phần hình thành các hang động. Hợp chất Ca(HCO₃)₂ trong nước lại bị phân hủy tạo ra CO₂ và CaCO₃ (phản ứng nghịch), hình thành các thạch nhũ, măng đá, cột đá.

Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra trong hai quá trình trên.

Phương pháp:

Phản ứng thuận: CaCO₃ + H₂CO₃ → Ca(HCO₃)₂

Trong đó: CaCO₃ là đá vôi; H₂CO₃là carbonic acid tự nhiên có mặt trong nước và không khí.

Phản ứng nghịch: Ca(HCO₃)₂ → CO₂ + H₂O + CaCO₃

Trong đó: Ca(HCO₃)₂ là hợp chất có trong nước bị phân hủy, tạo ra CO₂, H₂O và CaCO₃ (thạch nhũ, măng đá, cột đá).

CH tr 8

Câu hỏi:

2. Phản ứng xảy ra khi cho khí Cl₂ tác dụng với nước là một phản ứng thuận nghịch. Viết phương trình hóa học của phản ứng, xác định phản ứng thuận, phản ứng nghịch.

3. Nhận xét nào sau đây không đúng?

A. Trong phản ứng một chiều, chất sản phẩm không phản ứng được với nhau tạo thành chất đầu.

B. Trong phản ứng thuận nghịch, các chất sản phẩm có thể phản ứng với nhau để tạo thành chất đầu.

C. Phản ứng một chiều là phản ứng luôn xảy ra không hoàn toàn.

D. Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau trong cùng điều kiện.

Phương pháp:

2. Phản ứng xảy ra khi cho khí Cl₂ tác dụng với nước là:

Cl₂ + H₂O ⇌ HClO + HCl

3. Đáp án C: Phản ứng một chiều có thể xảy ra hoàn toàn hoặc không hoàn toàn, phụ thuộc vào điều kiện phản ứng.

Lời giải chi tiết:

2. Phương trình hoá học của phản ứng xảy ra khi cho khí Cl₂ tác dụng với nước:

Cl₂(aq) + H₂O(l) ⇌ HCl(aq) + HClO(aq)

Phản ứng thuận: Cl₂ + H₂O → HCl + HClO

Phản ứng nghịch: HCl + HClO → Cl₂ + H₂O

3. Đáp án C. vì phản ứng một chiều là phản ứng chỉ xảy ra một chiều, không có sự tạo lại chất ban đầu, nên phản ứng một chiều có thể xảy ra hoàn toàn hoặc không hoàn toàn. Ví dụ như phản ứng cháy là một phản ứng một chiều, có thể xảy ra hoàn toàn hoặc không hoàn toàn, tùy thuộc vào điều kiện phản ứng.

Câu hỏi: Xét phản ứng thuận nghịch: H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g).

Số liệu về sự thay đổi số mol các chất trong bình phản ứng ở thí nghiệm 1 được trình bày trong Bảng 1.1 dưới đây:

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

b) Từ đồ thị, nhận xét về sự thay đổi số mol của các chất theo thời gian.

c) Viết biểu thức định luật tác dụng khối lượng đối với phản ứng thuận và phản ứng nghịch, từ đó dự đoán sự thay đổi tốc độ của mỗi phản ứng theo thời gian (biết các phản ứng này đều là phản ứng đơn giản).

d) Bắt đầu từ thời điểm nào thì số mol các chất trong hệ phản ứng không thay đổi nữa?

Phương pháp:

a) Vẽ biểu đồ đường biểu diễn, trục tung là số mol, trục hoành là thời gian.

b) Nhận xét: Ban đầu chưa có sản phẩm, sau đó số mol chất tham gia giảm dần, số mol sản phẩm tăng dần cho tới khi cân bằng, số mol các chất trong hệ không thay đổi nữa.

c) Biểu thức định luật tác dụng khối lượng:

- Đối với phản ứng thuận: v_{thuận =}k.[A]^a.[B]^b

- Đối với phản ứng nghịch: v_nghịch = k.[C]^c

Dự đoán: dựa vào biểu thức định luật tác dụng khối lượng. Tốc độ phản ứng thuận phụ thuộc vào nồng độ chất tham gia, tốc độ phản ứng nghịch phụ thuộc vào nồng độ chất sản phẩm.

d) Thời điểm phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì số mol các chất không thay đổi nữa.

CH tr 9

Câu hỏi:

4. Cho phản ứng: 2HI (g) ⇌ H₂ (g) + l₂(g)

a) Vẽ dạng đồ thị biểu diễn tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch theo thời gian.

b) Xác định trên đồ thị thời điềm phản ứng trên bắt đầu đạt đến trạng thái cân bằng.

5. Cho các nhận xét sau:

a) ở trạng thái cân bằng, tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

b) ở trạng thái cân bằng, các chất không phản ứng với nhau.

c) ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất sản phẩm luôn lớn hơn nồng độ các chất đầu.

d) ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không thay đổi.

Các nhận xét đúng là:

A. (a ) và (b ). B .(b ) và (c ). C . (a ) và (c). D. (a ) và (d ).

CH tr 10

Câu hỏi:

6. Viết biểu thức hằng số cân bằng cho các phản ứng sau:

a) Phản ứng tồng hợp ammonia: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

b) Phản ứng nung vôi: CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g)

7. Ammonia (NH₃) được điều chế bằng phản ứng: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) ở t °C, nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng là: (N₂) = 0,45 M; (H₂) = 0,14 M; (NH₃) = 0,62 M.

Tính hằng số cân bằng K_C của phản ứng trên tại t °C.

Phương pháp:

6. Áp dụng công thức: ${{\rm{K}}_{\rm{C}}} = \frac{{{{\left( {\rm{C}} \right)}^{\rm{c}}}{{\left( {\rm{D}} \right)}^{\rm{d}}}}}{{{{\left( {\rm{A}} \right)}^{\rm{a}}}{{\left( {\rm{B}} \right)}^{\rm{b}}}}}$

7. Thay số vào công thức tìm được ở câu 6: ${{\rm{K}}_{\rm{C}}} = \frac{{{{\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)}^2}}}{{\left( {{{\rm{N}}_{\rm{2}}}} \right){{\left( {{{\rm{H}}_{\rm{2}}}} \right)}^3}}}$

CH tr 11

Câu hỏi thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển dịch cân bằng:

CH₃COONa + H₂O ⇌CH₃COOH + NaOH ${{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}{\rm{ > 0}}$

Phương pháp:

${{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}{\rm{ > 0}}$ nên phản ứng thuận là phản ứng thu nhiệt.

Lời giải chi tiết:

Tác động

Hiện tượng

Chiều chuyển dịch cân bằng

(thuận/ nghịch)

Chiều chuyển dịch cân bằng

(toả nhiệt/ thu nhiệt)

Tăng nhiệt độ

Màu dung dịch trong ống nghiệm đậm dần lên

Thuận

Thu nhiệt

Giảm nhiệt độ

Màu dung dịch trong ống nghiệm nhạt dần đi

Nghịch

Toả nhiệt

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển dịch cân bằng:

CH₃COONa + H₂O ⇌CH₃COOH + NaOH ${{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}{\rm{ > 0}}$

CH tr 12

Câu hỏi thí nghiệm:

Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đến sự chuyển dịch cân bằng:

CH₃COOH + NaOH ⇌ CH₃COONa + H₂O

Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đến sự chuyển dịch cân bằng trên được thực hiện như sau:

Phương pháp:

Màu dung dịch trong ống nghiệm cho biết nồng độ sodium hydroxide tăng hay giảm, từ đó suy ra chiều chuyển dịch của cân bằng.

CH tr 13

Câu hỏi:

8. Cho các cân bằng sau:

CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) ${{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}} = {\rm{176 kJ}}$

2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g) ${{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}} = - 198{\rm{ kJ}}$

Nếu tăng nhiệt độ, các cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nào? Giải thích.

9. Ester là hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, một số ester được dùng làm chất tạo mùi thơm cho các loại bánh, thực phẩm. Phản ứng điều chế ester là một phản ứng thuận nghịch:

CH₃COOH(l) + C₂H₅OH(l) ⇌ CH₃COOC₂H₅(l) + H₂O(l)

Hãy cho biết cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nào nếu

a) Tăng nồng độ của C₂H₅OH.

b) Giảm nồng độ của CH₃COOC₂H₅.

CH tr 14

Câu hỏi:

10. Cho các cân bằng sau:

a) 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)

b) CO(g) + H₂O(g) ⇌ H₂(g) + CO₂(g)

c) PCl₅(g) ⇌ Cl₂(g) + PCl₃(g)

d) H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g)

Nếu tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ, các cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nào? Giải thích.

11. Trong công nghiệp, khí hydrogen được điều chế như sau:

Cho hơi nước đi qua than nung nóng, thu được hỗn hợp khí CO và H₂ (gọi là khí than ướt):

C(s) + H₂O(g) ⇌ CO(g) + H₂

Trộn khí than ướt với hơi nước, cho hỗn hợp đi qua chất xúc tác Fe₂O₃:

CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g)

a) Vận dụng nguyên lí Le Chatelier, hãy cho biết cần tác động yếu tố nhiệt độ như thế nào để các cân bằng (1), (2) chuyển dịch theo chiều thuận.

b)Trong thực tế, ở phản ứng (2), lượng hơi nước được lấy dư nhiều (4 – 5 lần) so với khí carbon monoxide. Giải thích.

c) Nếu tăng áp suất, cân bằng (1), (2) chuyển dịch theo chiều nào? Giải thích.

CH tr 15

Câu hỏi:

12. Trong cơ thể người, hemoglobin (Hb) kết hợp với oxygen theo phản ứng thuận nghịch được biểu diễn đơn giản như sau:

Hb + O₂ ⇌ HbO₂

Ở phổi, nồng độ oxygen lớn nhất nên cân bằng trên chuyển dịch sang phải, hemoglobin kết hợp với oxygen. Khi đến các mô, nồng độ oxygen thấp, cân bằng trên chuyển dịch sang trái, giải phóng oxygen. Nếu thiếu oxygen ở não, con người có thể bị đau đầu, chóng mặt.

a) Vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelie, em hãy đề xuất biện pháp để oxygen lên não được nhiều hơn?

b) Khi lên núi cao, một số người cũng gặp hiện tượng bị đau đầu, chóng mặt. Dựa vào cân bằng trên, em hãy giải thích hiện tượng này.