Bài 38. Cân bằng hoá học

Bài 38:CÂN BẰNG HÓA HỌC
BÀI GIẢNG

I/ PHẢN ỨNG MỘT CHIỀU, PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH, CÂN BẰNG HÓA HỌC:
1.Ph?n ?ng m?t chi?u:
+ Xét phản ứng sau: 2KClO3 MnO2; to 2KCl + 3O2
+ Khi đun nóng KClO3 có MnO2 làm xt KCl và O2. Cũng điều kiện đó không xảy ra p/u ngược lại.

?Ph?n ?ng nhu th? du?c g?i l� ph?n ?ng m?t chi?u


2/ Phản ứng thuận nghịch:
Xét phản ứng sau:
phản ứng thuận
Cl2 + H2O HCl + HClO phản ứng nghịch
 Ở điều kiện thường, trong cùng điều kiện phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau, gọi là phản ứng thuận nghịch.

3/ Cân bằng hóa học:
Xét phản ứng thuận nghịch sau:

H2 (k) + I2 (k) 2HI (k)






(vt)
(vn)
Cho H2 và I2 vào trong một bình kín ở nh/độ cao và không đổi.
Lúc đầu: Tốc độ p/ư thuận (vt) lớn vì nồng độ H2 và I2 lớn; tốc độ p/ư nghịch (vn) bằng 0 vì nồng độ HI bằng 0.


Trong quá trình ph/ ư nồng độ H2 và I2 giảm dần nên (vt ) giảm, còn (vn) tăng dần vì nồng độ HI tăng dần;

Đến một lúc nào đó: (vt) = (vn). Trạng thái này của p/u thuận nghịch được gọi là cân bằng hóa học

Ở trạng thái cân bằng, không có p/ư dừng lại, p/ư thuận và p/ư nghịch vẫn xảy ra, như tốc độ bằng nhau (vt= vn). Nghĩa là trong một đơn vị thời gian n/độ các chất p/ư giảm đi bao nhiêu theo p/ư thuận, lại được tạo ra bấy nhiêu theo p/ư nghịch.

Do đó: Cân bằng hóa học là cân bằng động


 Vậy, cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ của p/ư thuận bằng tốc độ p/ư nghịch.

Đặc điểm p/ư th/n là các chất p/ư không chuyển hóa hoàn toàn thành sản phẩm, nên trong hệ cân bằng luôn luôn có mặt các chất p/ư và các sản phẩm.

II/ SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG:
1/ Thí nghiệm: trang 158 SGK
- Tnghiệm;
- Hiện tượng;
- Giải thích; kết luận.


 2/ Định nghĩa: Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là sự di chuyển trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác do tác động của các yếu tố từ bên ngoài lên cân bằng.

Những yếu tố làm chuyển dịch cân bằng: Nồng độ, áp suất và nhiệt độ.

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÂN BẰNG HÓA HỌC:
1/ Ảnh hưởng của nồng độ:

C (r) + CO2 (k) 2CO2 (k)






(vt)
(vn)
Khi vt = vn , nh /độ các chất không biến đổi


Nếu ta thêm lượng khí CO2 , n/độ CO2 tăng lên làm cho vt > vn, CO2 p/ư với C tạo ra CO đến khi vt = vn lúc đó cân bằng mới được thiết lập. Ở trạng thái cb mới, n/độ các chất sẽ khác với trạng thái cb cũ.

Vậy, khi thêm CO2 vào hệ cb, cb sẽ chuyển dịch từ trái sang phải (theo chiều thuận), chiều làm giảm n/độ CO2 thêm vào.

Qúa trình chuyển dịch cb xảy ra tương tự khi ta lấy bớt khí CO ra khỏi cb, vì khi đó vn< vt .


Ngược lại, ta thêm khí CO vào hoặc lấy bớt CO2 ra hệ cb lúc đó vt < vn , cb sẽ chuyển dịch từ phải sang trái (theo chiều nghịch), nghĩa là theo chiều làm giảm nồng độ CO hoặc chiều tăng nồng độ CO2.


Khi tăng hoặc giảm nồng độ một chất trong cân bằng, thì cân bằng bao giờ cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động của việc tăng hoặc giảm nồng độ của chất đó.


2/ Ảnh hưởng của áp suất:

N2O4 (k) 2NO2 (k) (1)






- Thí nghiệm: trang 159 SGK


- Nhận xét: P/ư (1), cứ 2mol khí NO2 phản ứng tạo ra 1 mol khí N2O4, nghĩa là p/ư nghịch làm giảm số mol khi trong hệ, do đó làm giảm áp suất chung của hệ..

Như vậy, khi tăng áp suất chung của hệ cân bằng trên, cb chuyển dịch theo chiều nghịch, chiều làm gaim3 áp suất chung của hệ, nghĩa là chuyển dịch về phía làm giảm tác dụng của việc tăng áp suất chung.
* Làm giảm áp suất chung của hệ cb trên, thì số mol khí NO2 tăng thêm, đồng thời số mol khí N2O4 sẽ giảm bớt. Như vậy, cb chuyển dịch theo chiều thuận, chiều làm tăng số mol khí trong hệ, nghĩa là chuyển dịch về phía làm giảm tác dụng của việc giảm áp suất chung


Vậy, khi tăng hoặc giảm áp suất chung của hệ cân bằng, thì cân bằng bao giờ cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động của việc tăng hoặc giảm áp suất đó.



Chú ý: Nếu p/ư có số mol khí ở hai vế của pthh bằng nhau hoặc p/ư không có chất khí, thì áp suất không ảnh hưởng đến cb. Ví dụ: H2 (k)+ I2 (k) 2HI (k)

3/ Ảnh hưởng nhiệt độ:
- P/ư tỏa nhiệt hay thu nhiệt: Là các p/ư hh thường kèm theo sự giải phóng hoặc hấp thu năng lượng dưới dạng nhiệt.
* Lương nhiệt kèm theo mỗi p/ư hh, người ta dùng đại lượng nhiệt p/ư; kí hiệu ∆H.






Pư tỏa nhiệt thì các chất p/ư mất bớt năng lượng ∆H < 0; Ngược lại, p/ư thu nhiệt các chất p/ư phải lấy thêm năng lượng để tạo ra sản phẩm ∆H > 0

Để n/cứu ảnh hưởng nhiệt độ, ta xét cb (2) trong bình kín:

N2O4 (k) 2NO2 (k) (2) ∆H = 58 Kj (không màu) (màu nâu đỏ)






* P/ư thuận thu nhiệt (∆H = 58 kJ > 0 ); p/ư nghịch tỏa nhiệt (∆H = - 58 kJ< 0)

- Nếu đun nóng hh khi đang ở trạng thái cân bằng (2), màu nâu đỏ hh khí đậm lên nghĩa là cb chuyển dịch theo chiều thuận, chiều của phản ứng thu nhiệt.

- Nếu làm lạnh, màu hh khí nhạt đi, nghĩa là cb chuyển dịch theo chiều nghịch, chiều của p/ư tỏa nhiệt
* Như vậy, khi tăng nhiệt độ, cb chuyển dịch theo chiều p/ư thu nhiệt, nghĩa là chiều làm giảm tác động của việc tăng nhiệt độ, cb chuyển dịch theo chiều p/ư tỏa nhiệt, chiều làm giảm tác động của việc giảm nhiệt độ.

Kết luận:
Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Lơ Sa- tơ- li- ê:
Một p/ư thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cb sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.


4/ Vai trò chất xúc tác:
Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận và tôc độ p/ư nghịch với số lần bằng nhau, nên chất xúc tác không ảnh hưởng đến cb hóa học.


IV/ Ý NGHĨA CỦA TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC TRONG SẢN XUẤT HÓA HỌC :


Ví dụ: 2SO2(k) + O2 (k) 2SO3 (k) ∆H < 0






Ở t0 thường p/ư xảy ra chậm; để tăng tốc độ p/ư dùng xt, t0 cao. Nhưng đây là p/ư tỏa nhiện, nên khi tăng t0 cb chuyển dịch theo chiều nghịch làm giảm hiệu suất p/ư. Vì vậy, để hạn chế tác dụng này người ta dùng một lượng dư không khí, nghĩa là tăng nồng độ oxi, làm cho cb chuyển dịch theo chiều thuận.
TIẾT HỌC ĐÃ KẾT THÚC !