Hóa học 11 CD Bài 1: Khái niệm về cân bằng hoá học

- Trong thực tế, nhiều phản ứng không chỉ diễn ra theo một chiều mà đồng thời theo cả hai chiều, chiều thuận và chiều nghịch.

Ví dụ: N₂(g) + 3H₂(g) \(\rightleftharpoons\) 2NH₃(g)

- Phản ứng một chiều là phản ứng chỉ xảy ra theo chiều chất phản ứng biến đổi thành chất sản phẩm.

Ví dụ: Fe(s)+ 2HCl(aq) → FeCl₂(aq) + H₂(g)

- Trong cùng điều kiện, FeCl₂ (aq) và H₂(g) không thể biến đổi lại thành Fe(s) và HCl(aq) được.

Hình 1.1. Đồ thị biểu diễn tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch theo thời gian

 - Ở trạng thái cân bằng, phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn tiếp diễn với tốc độ bằng nhau nhưng nồng độ của một chất bất kì trong phản ứng không đổi là do lượng mất đi và lượng sinh ra chất đó là bằng nhau. Như vậy, cân bằng hoá học là cân bằng động.

a. Biểu thức hằng số cân bằng

- Với một phản ứng thuận nghịch bất kì, chẳng hạn:

aA + bB \(\rightleftharpoons\) mM + nN

- Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có:

\(\frac{C_{M}^{m}C_{N}^{n}}{C_{A}^{a}C_{B}^{b}}={{K}_{C}}\)       (6)

- K_C được gọi là hằng số cân bằng (tính theo nồng độ mol); giá trị của K_C chỉ phụ thuộc vào bản chất của các chất trong cân bằng và nhiệt độ.

Lưu ý: Nồng độ của các chất trong biểu thức (6) phải là nồng độ mol ở trạng thái cân bằng, chỉ xét những chất ở thể khí hoặc chất tan trong dung dịch. Để nhấn mạnh điều này, người ta hay sử dụng kí hiệu [X] để chỉ nồng độ của chất X ở trạng thái cân bằng. Khi đó, biểu thức (6) được viết lại như sau:

b. Ý nghĩa của biểu thức hằng số cân bằng

- Dựa vào độ lớn của hằng số cân bằng có thể biết được nồng độ của chất tham gia hay chất sản phẩm là chiếm ưu thế ở trạng thái cân bằng, cũng như phản ứng thuận có xảy ra thuận lợi hay không.

- Một cách gần đúng:

+ Nếu phản ứng thuận nghịch có K_C 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 K_C 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.

a. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới cân bằng hoá học

Ví dụ: Cân bằng 2NO₂ \(\rightleftharpoons\) N₂O₄(g)có phản ứng thuận là toả nhiệt (làm tăng nhiệt độ môi trường), phản ứng nghịch là thu nhiệt (làm giảm nhiệt độ môi trường).

+ Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều chống lại sự thay đổi đó, nghĩa là theo chiều làm giảm nhiệt độ, đó là chiều nghịch.

+ Ngược lại, khi giảm nhiệt độ, cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều làm tăng nhiệt độ, đó chính là chiều thuận.

Hình 1.2. Sự biến đổi NO₂ VÀ N₂O₄

- Khi một phản ứng thuận nghịch ở trạng thái cân bằng, nếu thay đổi nhiệt độ thì cân bằng cũ sẽ bị phá vỡ, cân bằng mới được hình thành theo chiều làm giảm sự thay đổi nhiệt độ đó. Ta gọi đây là sự chuyển dịch cân bằng (tử cân bằng cũ sang cân bằng mới).

b. Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier

- Chất xúc tác làm tăng đồng thời tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch như nhau, do đó không làm chuyển dịch cân bằng hoá học.

Bài 1. Chọn khẳng định không đúng

A. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học là: Nhiệt độ, nồng độ, áp suất, chất xúc tác

B. Cân bằng hóa học là cân bằng động

C. Khi thay đổi trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch, cân bằng sẽ chuyển dịch về phía chống lại sự thay đổi đó

D. Các  yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng là: nồng độ, nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác, diện tích bề mặt tiếp xúc

Hướng dẫn giải

A. Sai vì các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học là: Nhiệt độ, nồng độ, áp suất, còn chất xúc tác không ảnh hưởng đến cân bằng hoá học.

⇒ Chọn A

Bài 2. Xét cân bằng sau trong một bình kín:

CaCO3(rắn) \(\rightleftharpoons\) CaO(rắn) + CO2(khí)  \({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) = 178kJ.mol−1

Ở 820oC hằng số cân bằng KC = 4,28.10^-3.

a) Phản ứng trên là phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

b) Khi phản ứng đang ở trạng thái cân bằng, nếu biến đổi một trong những điều kiện sau đây thì hằng số cân bằng KC biến đổi như thế nào? Giải thích.

      - Giảm nhiệt độ của phản ứng xuống.

      - Thêm khi CO2 vào.

      - Tăng dung tích của bình phản ứng lên.

      - Lấy bớt một lượng CaCO3 ra.

Hướng dẫn giải

Xét cân bằng sau trong một bình kín:

CaCO3(rắn) \(\rightleftharpoons\) CaO(rắn) + CO2(khí)  \({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) = 178kJ.mol−1

Ở 820oC hằng số cân bằng KC = 4,28.10-3.

a) Phản ứng thu nhiệt vì \({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) = 178kJ.mol−1  > 0

b) KC = [CO2] 

− Khi giảm nhiệt độ của phản ứng xuống thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch (chiều tỏa nhiệt) để đến trạng thái cân bằng mới và ở trạng thái cân bằng mới này thì nồng độ CO2 giảm ⇒ KC giảm

- Khi thêm khí CO2 vào ⇒ Nồng độ CO2 tăng ⇒ Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch nhưng ở trạng thái cân bằng mới nồng độ CO2 không thay đổi KC không đổi.

− Khi tăng dung tích của bình phản ứng lên ⇒ Áp suất của hệ giảm (nồng độ CO2 giảm) ⇒ Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận làm tăng nồng độ CO2 nhưng chỉ tăng đến khi nồng độ CO2 trước khi dung tích của bình lên thì dừng lại và cân bằng thiết lập ⇒ KC không đổi.

− Lấy bớt một lượng CaCO3 ra thì hệ cân bằng không chuyển dịch ⇒ KC không đổi.

Học xong bài học này, em có thể:

– Trình bày được khái niệm phản ứng thuận nghịch và trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch.

– Viết được biểu thức hằng số cân bằng (K) của phản ứng thuận nghịch. Thực hiện được thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới chuyển dịch cân bằng.

– Vận dụng được nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier (Lơ Sa-tơ- li-ê) để giải thích ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ, áp suất đến cân bằng hóa học.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Hóa học 11 CD Bài 1 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Cho cân bằng 2SO₂ (k) + O₂(k) \(\rightleftharpoons\) 2SO₃ (k). Khi tăng nhiệt độ thì tỉ khối của hỗn hợp khí so với H₂ giảm đi. Phát biểu đúng khi nói về cân bằng này là:

  • A. Phản ứng nghịch toả nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ.
  • B. Phản ứng thuận toả nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch khi tăng nhiệt độ.
  • C. Phản ứng nghịch thu nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ.
  • D. Phản ứng thuận thu nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch khi tăng nhiệt độ.

• Câu 2:

  Để cân bằng 2SO₂(g) + O₂(g) \(\rightleftharpoons\) 2SO₃(g); \({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) < 0 chuyển dịch theo chiều thuận, cách làm nào sau đây không đúng?

  • A. Tăng nồng độ của SO₂.     
  • B. Giảm nồng độ của SO₃.
  • C. Tăng nhiệt độ của phản ứng.
  • D. Tăng áp suất chung của phản ứng.

• Câu 3:

  Cho cân bằng sau trong bình kín: 2NO₂(g) \(\rightleftharpoons\) N₂O₄(g). Biết khi hạ nhiệt độ của bình thì màu nâu đỏ nhạt dần. Phản ứng thuận có:

  • A. \({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) > 0, phản ứng tỏa nhiệt.
  • B. \({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) < 0, phản ứng tỏa nhiệt.
  • C. \({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) > 0, phản ứng thu nhiệt.
  • D. \({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) < 0, phản ứng thu nhiệt.

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Hóa học 11 CD Bài 1 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 6 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Giải Câu hỏi 1 trang 7 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Luyện tập 1 trang 7 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Giải Câu hỏi 2 trang 7 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Giải Câu hỏi 3 trang 8 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Giải Câu hỏi 4 trang 8 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Giải Câu hỏi 5 trang 9 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Giải Câu hỏi 6 trang 9 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Luyện tập 2 trang 9 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Vận dụng 1 trang 10 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Giải Câu hỏi 7 trang 10 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Luyện tập 3 trang 11 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Thí nghiệm 1 trang 11 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Giải Câu hỏi 8 trang 11 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Thí nghiệm 2 trang 12 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Luyện tập 4 trang 12 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Luyện tập 5 trang 12 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Giải Câu hỏi 9 trang 12 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Vận dụng 2 trang 13 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Vận dụng 3 trang 13 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Giải Bài 1 trang 14 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Giải Bài 2 trang 14 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Giải Bài 3 trang 14 SGK Hóa học 11 Cánh diều – CD

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Hóa học HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!