Bài giảng Cân bằng hoá học (tiết 3)

Cân bằng hoá học Bài giảng dành cho học sinh lớp 11 THPT (2 tiết)Cân bằng hoá họcPhản ứng 1 chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hoá học.Hằng số cân bằng hoá học. Sự chuyển dịch cân bằng. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học. ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học trong sản xuất hoá học.Cân bằng hoá họcI. Phản ứng 1 chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hoá học.Phản ứng một chiều. Là phản ứng mà chỉ xảy ra theo 1 chiều mà không xảy ra theo chiều ngược lại trong cùng điều kiện.2KClO3 2KCl + 3O2MnO2t0VD:I. Phản ứng 1 chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hoá học.2. Phản ứng thuận nghịch.Là phản ứng mà có thể xảy ra theo 2 chiều trái ngược nhau trong cùng 1 điều kiện.VD: Cl2 + H2O HCl + HClOI. Phản ứng 1 chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hoá học.3. Cân bằng hoá học.H2 + I2 2HITrước PƯ: 0,500 0.500 mol Sau PƯ: 0,107 0,107 0,768 mol4300C:2HI H2 + I2Trước PƯ: 1,000 mol Sau PƯ: 0,107 0,107 0,768 molT=const: số mol các chất được giữ nguyênCân bằng hoá học: vth=vnghI. Phản ứng 1 chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hoá học.3. Cân bằng hoá học.Cân bằng hoá học là cân bằng động.Cân bằng hoá học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.II. Hằng số cân bằng hoá học.1. Cân bằng trong hệ đồng thể.Xét hệ cân bằng: N2O4 (k) 2NO2 (k) ở 250CNồng độ ban đầu, MNồng độ ở trạng thái cân bằng, Mtỉ số nồng độ lúc cân bằng[N2O4]0[NO2]0[N2O4][NO2][NO2]2[N2O4]0,67000,00000,64300,05474,65.10-30,44600,05000,44800,04574,66.10-30,50000,03000,49100,04754,60.10-30,60000,04000,59400,05234,60.10-30,00000,20000,08980,02044,63.10-31. Cân bằng trong hệ đồng thể.[NO2]2 [N2O4]≈ 4,63.10-3 ở 250CHằng số cân bằng N2O4 (k) 2NO2 (k) K=[NO2]2 [N2O4]= 4,63.10-3 ở 250C[NO2], [N2O4]: nồng độ lúc cân bằng (mol/l)1. Cân bằng trong hệ đồng thể.Tổng quát:aA + bB cC + dD K=[C]c.[D]d [A]a.[B]bK=f(t0)Chú ý:K phụ thuộc vào phương trình cân bằng. N2O4 (k) 2NO2 (k) K=[NO2]2 [N2O4]K’=[NO2] [N2O4]1/2 N2O4 (k) NO2 (k) 1 2ở cùng nhiệt độ: K=(K’)22. Cân bằng trong hệ dị thể.VD1: C (r) + CO2 (k) 2CO (k) CaCO3(r) CaO (r) + CO2(k) K=[CO]2 [CO2]VD2:K=[CO2]ở 8200C: K=4,28.10-3 [CO2]=4,28.10-3ở 8800C: K=1,06.10-2 [CO2]=1,06.10-2III. Sự chuyển dịch cân bằng hoá học.1. Thí nghiệm.III. Sự chuyển dịch cân bằng hoá học.2. Định nghĩa.Sự chuyển dịch cân bằng hoá học là sự phá vỡ trạng thái cân bằng cũ để chuyển sang một trạng thái cân bằng mới do các yếu tố bên ngoài tác động lên cân bằng. IV. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học.1. ảnh hưởng của nồng độ.Xét hệ cân bằng sau trong 1 bình kín ở nhiệt độ không đổi: C(r) + CO2(k) 2CO(k)K=[CO]2 [CO2]ở 8000C: K=9,2.10-21. ảnh hưởng của nồng độ.Nhận xét: Khi tăng hoặc giảm nồng độ mỗi chất trong cân bằng thì cân bằng bao giờ cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác dụng của việc tăng hoặc giảm nồng độ.2. ảnh hưởng của áp suất. N2O4 (k) 2NO2 (k) Xét cân bằng trong xi lanh kín có pít tông ở nhiệt độ không đổi:K=[NO2]2 [N2O4]V’=V/2 [NO2]’=2[NO2]; [N2O4]’=2[N2O4] Tử số tăng 4 lần, mẫu số tăng 2 lần, K=const cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịchNhận xét:Khi tăng hoặc giảm áp suất chung của hệ cân bằng thì bao giờ cân bằng cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác dụng của việc tăng hoặc giảm áp suất đó.Nhận xét:Khi hệ cân bằng có số mol khí ở 2 vế của phương trình phản ứng bằng nhau hoặc trong hệ không có chất khí thì việc tăng hoặc giảm áp suất không làm cho cân bằng chuyển dịch.H2(k) + I2(k) 2HI(k)Fe2O3(r) + 3CO(k) 2Fe(r) + 3CO2(k)CaO(r) + SiO2(r) CaSiO3(r)VD:3. ảnh hưởng của nhiệt độ. K=f(t0) t0 thay đổi thì K thay đổiVD: N2O4 (k) 2NO2 (k) H=58 kJ>0 Tăng t0: màu của hỗn hợp khí đậm lên.Hạ t0: màu của hỗn hợp khí nhạt đi.(không màu) (màu nâu đỏ)3. ảnh hưởng của nhiệt độ.Nhận xét:Khi tăng nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt, nghĩa là làm giảm tác dụng của việc tăng nhiệt độ và khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng toả nhiệt, chiều làm giảm tác dụng của việc giảm nhiệt độ.Nguyên lí Lơ-Sa-tơ-li-ê.Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động bên ngoài, như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ, sẽ chuyển dịch cân bằng theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.V. Vai trò của chất xúc tác.Chất xúc tác không làm cân bằng chuyển dịch.Chất xúc tác làm cho phản ứng thuận nghịch đạt tới trạng thái cân bằng nhanh chóng hơn.V. ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học trong sản xuất hoá học.VD1: 2SO2(k) + O2(k) 2SO3(k) H=-198kJ<0Để tăng tốc độ phản ứng thì:Tăng nhiệt độ.Dùng chất xúc tác.Tăng nồng độ ôxi (dùng dư không khí).V. ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học trong sản xuất hoá học.VD2: N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) H=-92kJ<0Để tăng tốc độ phản ứng thì:Thực hiện phản ứng ở áp suất cao.Dùng chất xúc tác.Thực hiện phản ứng ở nhiệt độ thích hợp.