Bài giảng Cân bằng hóa học hóa học

TIẾT : 64, 65 (CB). BÀI 38 : CÂN BẰNG HÓA HỌC HÓA HỌC . I. Mục đích yêu cầu : Kiến thức : Thế nào là cân bằng hóa học và sự chuyển dịch cân bằng hóa học. Vận dụng nguyên lý Le Chatelier để xét đoán sự chuyển dịch cân bằng hóa học. Kỹ năng : Sử dụng biểu thức hằng số cân bằng để làm các bài tập đơn giản. II. Đồ dùng dạy học – Phương pháp: Các thí nghiệm chứng minh. Đề cương bài tập Hóa 10, Sách Bài tập, sách giáo khoa lớp 10 nâng cao. Hoạt động GV + HS Phần ghi bảng I. PHẢN ỨNG MỘT CHIỀU, PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC : 1. Phản ứng một chiều : – Xét phản ứng : . – Khi đun nóng các tinh thể KClO3 có mặt chất xúc tác MnO2, KClO3 phân hủy thành KCl và O2 và không xãy ra theo chiều ngược lại trong cùng điều kiện, đó là Phản ứng một chiều. – Trong phương trình hóa học của phản ứng 1 chiều ® dùng mũi tên chỉ chiều phản ứng. 2. Phản ứng thuận nghịch : Xét phản ứng : . – Trong cùng điều kiện phản ứng xãy ra theo 2 chiều trái ngược nhau, đó là Phản ứng thuận nghịch. – Người ta dùng để biểu diễn phản ứng thuận nghịch : – Chiều (1) – trái ® phải : Chiều thuận. – Chiều (2) – phải ® trái : Chiều nghịch. 3. Cân bằng hóa học : – Xét phản ứng thuận nghịch : . H2 và I2 vào bình kín, nhiệt độ không đổi. Lúc đầu tốc độ phản ứng thuận lớn vì nồng độ H2 và I2 lớn và , vì . Trong quá trình diễn ra phản ứng : và giảm dần nên giảm dần. Còn tăng dần vì tăng dần. Đến thời điểm nào đó : . Nồng độ các chất trong phản ứng không đổi nữa. ® Gọi là Cân bằng hóa học. – Ở trạng thái cân bằng , phản ứng không dừng lại, mà vẫn xãy ra với : ® Trong cùng 1 đơn vị thời gian nồng độ các chất phản ở ứng thuân giảm đi bao nhiêu, lại đươc tạo ra bấy nhiêu ® Cân bằng hóa học là Cân bầng động. Kết luận : Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. Đặc điểm : Phản ứng thuận nghịch không chuyển hóa hoàn toàn thành các sản phẩm, trong hệ cân bằng luôn có mặt các chất phản ứng và sản phẩm. (Xem TD trong Sách giáo khoa). II. SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG HÓA HỌC : 1. Thí nghiệm : – Lắp 1 dụng cụ thí nghiệm như hình hình vẽ. – Nạp đầy khí NO2 vào cả 2 ống nghiệm ở nhiệt độ thường. Nút kín cả 2 ống, trong đó ta có cân bằng sau : ® Màu của hỗn hợp khí trong cân bằng ở cả 2 ống (a) và (b) là như nhau. ® Đóng khóa K, không cho khí ở 2 ống khuếch tán vào nhau. Ngâm ống vào nước đá. Một lúc sau lấy ra so sánh màu ở 2 ống (a) và (b) ® ta thấy màu ở ống (a) nhạt hơn. ® Vậy : Khi làm lạnh ống (a), các phân tử NO2 trong ống đã phản ứng thêm để tạo ra N2O4 làm nồng độ NO2 giảm bớt và nồng độ N2O4 tăng thêm. Hiện tượng đó gọi là Sự chuyển dịch cân bằng hóa học. 2. Định nghĩa : – Sự chuyển dịch cân bằng là sự di chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác do tác động của các yếu tố từ bên ngoài lên cân bằng. – Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học là : Nồng độ, áp suất và nhiệt độ. III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÂN BẰNG HÓA HỌC : Aûnh hưởng của nồng độ : – Xét hệ cân bằng sau trong 1 bình kín, nhiệt độ cao không đổi. . – Khi hệ đang ở trạng thái cân bằng, nghĩa là , nồng độ các chất không biến đổi nữa. {, (không đổi).} – Nếu thêm CO2, hay lấy bớt CO : Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (1) ® . – Nếu thêm vào hệ khí CO hay lấy bớt khí CO2 ra : Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (2) ® . Nhận xét : Khi tăng hoặc giảm nồng độ một 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 của chất đó. – Lưu ý : Việc thêm hay bớt lượng chất rắn (nếu có trong hệ) thì không ảnh hưởng cân bằng (cân bằng không chuyển dịch). 2. Ảnh hưởng của áp suất : – Xét hệ cân bằng sau, nhiệt độ thường, không đổi. . – Nếu tăng áp suất (đẩy pít tông vào, thề tích giảm xuống ® số mol khí NO2 sẽ giảm bớt và số mol khí N2O4 tăng thêm ® Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (2). – Tương tự : Nếu giảm áp suất của hệ ® Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (1). Nhận 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. ® Khi hệ cân bằng có : số mol khí ở 2 vế của phương trình hóa học bằng nhau hoặc trong hệ không có chất khí ® việc tăng, giảm áp suất chung không làm cho cân bằng chuyển dịch. TD : H. . 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ : – Để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hóa học, cần biết phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt. – Các phản ứng hóa học thường kèm theo sự giải phóng hoặc hấp thu năng lượng dưới dạng nhiệt.TD: Cho vôi sống CaO + H2O ® hỗn hợp sôi lên ® Phản ứng tỏa nhiệt. Khi nung đá vôi để sản xuất vôi sống, phải liên tục cung cấp nhiệt cho phản ứng ® Phản ứng thu nhiệt. – Người ta dùng đại lượng Nhiệt phản ứng để chỉ lượng nhiệt kèm theo mỗi phản ứng, ký hiệu . ® Phản ứng tỏa nhiệt : . ® Phản ứng thu nhiệt : . TD: . . TD : ® Phản ứng thuận thu nhiệt , phản ứng nghịch tỏa nhiệt . ® Nếu tăng nhiệt độ ® CB chuyển dịch theo chiều thuận (1) ® thu nhiệt. ® Nếu giảm nhiệt độ ® CB chuyển dịch theo chiều nghịch (2) ® tỏa nhiệt. Kết luận : – Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt, nghĩa là chiều làm giảm tác dụng của việc tăng nhiệt độ. Và : – Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng tỏa nhiệt, chiều làm giảm tác dụng của việc làm giảm nhiệt độ. Nguyên lý Le Chtelier : Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu 1 tác động từ bên ngoài, như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó. 2. Vai trò của chất xúc tác : – Chất xúc tác không làm biến đổi nồng độ các chất trong cân bằng, không biến đổi hằng số cân bằng ® nên không làm cân bằng chuyển dịch. – Chất xúc tác làm thay đổi tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch như nhau. ® Chất xúc tác làm cho cân bằng được thiết lập nhanh chóng hơn. V. Ý NGHĨA CỦA TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC TRONG SẢN XUẤT HÓA HỌC : ® Có ứng dụng trong sản xuất hóa học. TD1 : Quá trình sản xuất H2SO4, phải thực hiện phản ứng sau : ® Trong phản ứng, có dùng không khí : ® Nhiệt độ thường, phản ứng xảy ra rất chậm. Để tăng tốc độ ® tăng nhiệt độ, chất xúc tác. Nhưng đây là phản ứng tỏa nhiệt ® tăng nhiệt độ ® cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch ® làm giảm hiệu suất phản ứng. Để hạn chế , người ta dùng 1 lượng dư không khí (tăng nồng độ oxi) ® làm cân bắng chuyển dịch theo chiều thuận. TD2 : Trong công nghiệp, Amoniac được tổng hợp theo phản ứng sau : . – Đặc điểm : phản ứng rất chậm ở nhiệt độ thường, tỏa nhiệt và số mol khí của sản phẩm ít hơn số số molkhí của các chất phản ứng. Do đó người ta phải thực hiện phản ứng này ở nhiệt độ cao, áp suất cao và dùng chất xúc tác. Ở áp suất cao, cân bắng sẽ chuyển dịch về phía tạo ra NH3, nhưng ở nhiệt độ cao cân bằng chuyển dịch ngược lại, nên chỉ thực hiện phản ứng ở nhiệt độ thích hợp, · CỦNG CỐ : Bài tập 1 ® 8 SGK và các Bài tập SBT. Các câu hỏi trắc nghiệm.