Bài 38. Cân bằng hoá học

Bài 50: CÂN BẰNG HÓA HỌC
NỘI DUNG
I- Phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học:
II- Hằng số cân bằng:
III- Sự chuyển dịch cân bằng hóa học:
IV- Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học:
V – Ý nghĩa của tốc độ và cân bằng phản ứng trong sản xuất hóa học:
Trong các phản ứng sau, phản ứng nào xảy ra, phản ứng nào không xảy ra ?
a/ 2KClO3 2KCl + 3O2
b/ 2KCl + 3O2 2KClO3
c/ CaCO3 CaO + CO2
d/ CO2 + CaO CaCO3
e/ I2 + H2 2HI
f/ 2HI I2 + H2


I- Phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học :

I.1/ Phản ứng một chiều:
Phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều xác định gọi là phản ứng một chiều.
VD: 2KClO3 2KCl + 3O2
2KCl + 3O2
sử dụng mũi tên 1 chiều để biểu diễn phản ứng 1 chiều.
I.2/ Phản ứng thuận nghịch
Trong cùng điều kiện, phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau gọi là phản ứng thuận nghịch.
VD: H2 (k) + I2 (k) 2HI (k)
+Chiều là chiều phản ứng thuận
+Chiều để biểu diễn phản ứng nghịch.

I.3/ Cân bằng hóa học:
- Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch (Vt = Vn)
- Do ở trạng thái cân bằng, phản ứng không dừng lại với Vt = Vn nên cân bằng hóa học là một cân bằng động.

II- Hằng số cân bằng:
II.1- Cân bằng trong hệ đồng thể:( hệ không có bề mặt phân chia):
Xét cân bằng: N2O4 (k) 2NO2 (k)
có tỉ số: = hằng số ở 250C cho dù [NO2] và [N2O4] ban đầu biến đổi. Hằng số này được gọi là hằng số cân bằng:
Kí hiệu: Kc = = 4,63.10-3(250C)
tổng quát: aA + bB cC + dD
ta có:
KC =
II.2- Cân bằng trong hệ dị thể: (hệ có bề mặt phân chia):
Xét cân bằng :
C (r) + CO2 (k) 2CO (k)
Do nồng độ chất rắn không đổi nên nó không có mặt trong biểu thức hằng số cân bằng:

KC =

- Hằng số cân bằng của 1 phản ứng xác định chỉ phụ thuộc nhiệt độ
- Từ KC : suy ra lượng chất phản ứng còn lại và sản phẩm tạo thành cũng như hiệu suất phản ứng.
VD: Do KC = [CO2]
= 4,28.10-3
= 1,06.10-2

III- Sự chuyển dịch cân bằng hóa học:
III1-Thí nghiệm: (SGK)
Xem thí nghiệm








Giải thích hiện tượng:
- Trước khi nhúng ống a vào nước đá, màu 2 ống như nhau: cân bằng đã được thiết lập
- Khi nhúng ống a vào nước đá: màu của nó bị nhạt tạo thêm N2O4 .Hiện tượng này gọi là sự chuyển dịch cân bằng hóa học.
III.2- Định nghĩa:
Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là sự dịch chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác do tác động của các yếu tố bên ngoài lên cân bằng.
IV- Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học:
IV.1- Ảnh hưởng của nồng độ:
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.
Ví dụ: C (r) + CO2 (k) 2CO2 (k)
IV.2- Ảnh hưởng của áp suất:
Khi tăng hoặc giảm áp suất chung của hệ cân bằng thì bao giờ cân bằng cũng dịch chuyển theo chiều làm giảm tác động của việc tăng hoặc giảm áp suất đó.
Ví dụ: N2O4 (k) 2NO2 (k)









Lưu ý: Khi số mol ở 2 vế của phương trình bằng nhau hoặc hệ không có chất khí thì việc tăng giảm áp suất không ảnh hưởng đến cân bằng.
IV.3- Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Khi tăng nhiệt độ, cân bằng dịch chuyển theo chiều phản ứng thu nhiệt, nghĩa là chiều làm giảm tác động của việc tăng nhiệt độ, và khi giảm nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng tỏa nhiệt, chiều làm giảm tác động của việc giảm nhiệt độ.
VD: N2O4 (k) 2NO2 (k)
+ khi tăng nhiệt độ, màu đỏ tăng tạo NO2 : cân bằng chuyển theo chiều thuận.

Nguyên lí Lơ-sa-tơ-li-e:
Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng. Khi chịu tác động từ bên ngoài như nhiệt độ, áp suất, nồng độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.
IV.4- Vai trò chất xúc tác:
Chất xúc tác chỉ làm tăng tốc độ phản ứng ( thuận và nghịch) làm cho phản ứng nhanh đạt trạng thái cân bằng, nó không có tác dụng làm dịch chuyển cân bằng
V – Ý nghĩa của tốc độ và cân bằng phản ứng trong sản xuất hóa học:
-Xét VD sản xuất H2SO4 :
2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3(k)
Để thu SO3 ta phải:
+ tăng áp suất, dùng xúc tác, không đưa nhiệt độ quá cao, tăng nồng độ oxi
- Xét VD sản xuất NH3 :
N2 (k) + 3H2(k) 2NH3 (k)
Để thu nhiều NH3 : tăng áp suất, dùng xúc tác, tăng nồng độ N2 hoặc H2 , sử dụng nhiệt độ (vừa phải) thích hợp.
CỦNG CỐ
Câu 1:
Phản ứng nào sau đây (chất tham gia phản ứng và sản phẩm đều ở trạng thái khí) không bị mất cân bằng khi áp suất tăng
A. N2 + 3H2 = 2NH3
B. N2 + O2 = 2NO
C. 2CO + O2 = 2CO2
Câu 2. Cân bằng nào sau đây dịch chuyển sang phải khi áp suất tăng
A.
B.
C.
D.
Câu 3.Trong công nghiệp để điều chế khí than ướt, người ta thổi hơi nước qua than đá đang nung nóng. Phản ứng hóa học xảy ra như sau:
Điều khẳng định nào sau đây là đúng?
A. Tăng áp suất chung của hệ làm cân bằng không thay đổi.
B. Tăng nhiệt độ của hệ làm cân bằng chuyển sang chiều thuận.
C. Dùng chất xúc tác làm cân bằng chuyển sang chiều thuận.
D. Tăng nồng độ hiđro làm cân bằng chuyển sang chiều thuận