Bài giảng Chương 07: tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học bài 36 tốc độ phản ứng hóa học

Chương VII: TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC Bài 36 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC I. MỤC ĐÍCH BÀI DẠY: 1. Kiến thức cơ bản: Kiến thức cũ: Cấu tạo nguyên tử, định luật tuần hoàn các nguyên tố hóa học, liên kết hóa học Kiến thức mới:Tính chất cụ thể của nhóm VI (chancogen) (đơn chất và hợp chất), điều chế và ứng dụng trong sản xuất và đời sống. 2. Kỹ năng: Từ cấu tạo nguyên tử suy ra tính chất hóa học của các nguyên tố trong nhóm. So sánh những điểm giống và khác nhau có quy luật của các nguyên tố trong cùng một nhóm 3. Giáo dục tư tưởng: Khả năng con người nhận thức các quy luật thiên nhiên, từ đó vận dụng vào sản xuất, đời sống, làm cho năng suất lao động tăng cao, đời sống nâng cao. II. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC: 1. Phương pháp: (POE + Tổ chức HS hoạt động nhóm + Diễn giảng + Đàm thoại trao đổi + Kể chuyện + Khám phá + Trực quan, …) 2. Phương tiện: (Biểu bảng + Sơ đồ + SGK + BHTTH + Mẫu vật, …) III. NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH LÊN LỚP: 1. Chuẩn bị: ( 5’) - Ổn định lớp Kiểm tra bài cũ: Phát phiếu học tập cho HS thảo luận nhóm tìm câu trả lời cho các câu đố ôn tập chương III về phân nhóm Halogen (chủ yếu là các ứng dụng thực tiễn) Vào bài mới: 2. Nội dung bài: ( 30’) Nội dung bài Tg Hoạt động của GV Hoạt động của HS I. KHÁI NIỆM VỀ TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC 1. Thí nghiệm Chuẩn bị 3 dung dịch: BaCl2, Na2S2O3 và H2SO4 có cùng nồng độ 0,1M BaCl2 + H2SO4 ® BaSO4 + 2HCl (1) Na2S2O3 + H2SO4 ® Na2SO4 + H2O + S + SO2 (2) 2. Nhận xét Nhận xét về phản ứng xảy ra, chậm nhanh khác nhau. Để đánh giá người ta dùng khái niệm: tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian II. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG 1. Ảnh hưởng của nồng độ Thực hiện thí nghiệm (2) ở trên bằng các nồng độ khác nhau của, sau một thời gian phản ứng, thấy cốc đựng dung dịch Na2S2O3 nồng độ lớn thì vẫn đục nhiều hơn. Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng 2. Ảnh hưởng của áp suất Khi tăng áp suất, nồng độ chất khí tăng theo, nên tốc độ phản ứng tăng 2HI(k) ® H2 (k) + I2 (k) 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ Củng thực nghiệm thí nghiệm (2) ở hai điều kiện nhiệt độ khác nhau. Sau một thời gian thấy cốc có nhiệt độ cao hơn thì có màu trắng đục hơn. Vậy khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng 4. Ảnh hưởng của điện tích bề mặt Dùng hai mẫu đá vôi có khối lượng bằng nhau nhưng kích thước hạt khác nhau. Cho hai mẫu vào HCl dư: CaCO3 + 2HCl ® CaCl2 + CO2 + H2O Ta thấy thời gian phản ứng hết đối với đá vôi có kích thước lớn thì lớn hơn so với cốc chứa đá vôi kích thước hạt nhỏ. Vậy, khi tăng diện tích bề mặt chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng 5. Ảnh hưởng của chất xúc tác Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng còn lại sau khi phản ứng kết thúc. III. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng được vận dụng nhiều trong đời sống và sản xuất. Thí dụ đốt cháy khí axetilen cháy trong oxy tỏa nhiệt nhiều hơn so với cháy trong không khí, nấu thức ăn trong nồi áp suất chóng chín hơn nấu ở áp suất thường... nHoạt động 1 -GV biểu diễn hoặc HS tự làm lượng nhỏ. Nếu cho HS tự làm thì nên cho HS chuẩn bị ống nghiệm giống nhau; ống 1 đựng 2 ml dd BaCl2 0,1 M; ống 2 đựng 2 ml dd Na2S2O3 0,1M; rồi dùng hai ống nhỏ giọt để nhỏ đồng thời vào cả hai ống một lượng H2SO4 0,1M như nhau. -GV đặt vấn đề : Chúng ta tiến hành hai phản ứng hóa học khác nhau biểu diễn bởi hai PTHH nào?. -Em so sánh hiện tượng và cho biết phản ứng nào xảy ra nhanh hơn. -GV tổng kết: Để đánh giá mức độ xảy ra nhanh, chậm của các phản ứng hóa học, người ta dùng khái niệm tốc độ phản ứng hóa học, gọi tắc là tốc độ phản ứng. Tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian. Mức độ yêu cầu là tính tốc độ trung bình của phản ứng theo một chất cụ thể như thí dụ viết trong SGK. nHoạt động 2 Cách làm thứ nhất : GV chuẩn bị như hình 7.1 trong SGK. -GV đặt vấn đề: Có phản ứng: Na2S2O3 + H2SO4 ® S¯ + SO2 + H2O + Na2SO4 Chúng ta thực hiện phản ứng trên trong hai trường hợp có các nồng độ Na2S2O3 khác nhau, còn các yếu tố khác như nhau, với mục đích tìm hiểu xem nồng độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như thế nào. Cốc (a) đựng 25 ml dung dịch Na2S2O3 0,1M. Cốc (b) đựng 10 ml dung dịch Na2S2O3 0,1M + 15 ml nước cất nghĩa là nồng độ Na2S2O3 chỉ còn 0,04M. Cho đồng thời vào cốc (a) và cốc (b) mỗi cốc 25 ml dung dịch H2SO4 0,1M. -Cách làm thứ hai: Có hai ống nghiệm, ống nghiệm (a) đựng 2ml dd HClớp 0,1M , ống nghiệm (b) đựng 2 ml dd HCl 1M . Chọn hai viên kẽm giống nhau hoặc ít nhất cũng gần giống nhau. Đồng thời bỏ vào mỗi ống nghiệm một viên kẽm. nHoạt động 3 Cách làm thứ nhất : GV thuyết trình và thí dụ minh họa như SGK. Cách làm thứ hai : GV viết số liệu lên bản cho HS nhận xét. GV hỏi: Em có nhận xét gì về sự liên quan giữa áp suất và tốc độ của phản ứng có chất khí tham gia? GV bổ sung: Khi áp suất tăng, nồng độ chất khí tăng theo, nên tốc độ phản ứng tăng. nHoạt động 4 GV chuẩn bị như hướng dẫn của hình 7.2 trong SGK. Thực hiện phản ứng: Na2S2O3 + H2SO4 ® S¯ + SO2­ +H2O + Na2SO4 Cốc (a) đựng 25 ml dung dịch Na2S2O3 0,1M ở nhiệt độ thường. Cốc (b) đựng 25 ml dung dịch Na2S2O3 0,1 M đun nóng từ trước đến khoảng 500C. Cho vào mỗi cốc 25 ml dung dịch H2SO4 0,1M. GV tổng kết : Nhiệt độ phản ứng tăng tốc độ phản ứng tăng. GV cho HS biết thêm, thực tế thí nghiệm cho thấy thông thường cứ tăng nhiệt độ lên 100C thì tốc độ phản ứng tăng lên từ 2 đến 4 lần. nHoạt động 5 Thí nghiệm: Chuẩn bị từ trước hai mẫu CaCO3 theo cách làm sau. Điều chỉnh hai đĩa của một cân kỹ thuật cho thật thăng bằng. Lấy một cục nhỏ đá vôi có khối lượng khoảng 1g để trên một đĩa cân, rắc từ từ CaCO3 dạng hạt nhỏ vào đĩa cân còn lại cho đến khi hai đĩa cân thăng bằng, ta được hai dạng CaCO3 có khối lượng bằng nhau nhưng kích thước hạt khác nhau nên tổng diện tích bề mặt khác nhau. -GV đặt vấn đề : Có phản ứng :CaCO3 + 2HCl ® CaCl2 +CO2­ + H2O Chúng ta thực hiện phản ứng trên trong hai trường hợp CaCO3 có diện tích bề mặt khác nhau, còn các yếu tố khác như nhau, với mục đích tìm hiểu xem diện tích bề mặt ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như thế nào. Tốc độ phản ứng biểu hiện ở mức độ sủi bọt khí CO2. Có hai cốc, trong mỗi cốc đều có sẵn 25 ml dd HCl 4M. Cho đồng thời CaCO3 (cục) vào một cốc và CaCO3 (hạt nhỏ) vào cốc còn lại. -GV kết luận: Vậy đối với phản ứng có chất rắn tham gia, khi diện tích bề mặt của nó tăng, tốc độ phản ứng tăng . nHoạt động 6 GV đặt vắn đề sự phân hủy H2O2 dược biểu diễn bằng PTHH sau: 2H2O2 ® 2H2O + O2­ Chúng ta thực hiện phản ứng trên trong hai trường hợp. Trường hợp thứ nhất tiến hành không có chất xúc tác, trường hợp thứ hai thêm chất xúc tác MnO2, còn các yếu tố khác như nhau,với mục đích tìm hiểu xem chất xúc tác có ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như thế nào. Tốc độ của phản ứng biểu hiện ở mức độ sủi bọt của khí O2. Có hai cốc, trong mỗi cốc đều có 25ml dung dịch H2O2. Rắc thêm vào cốc thứ hai một ít bột MnO2. Hãy so sánh mức độ sủi bọt khí O2 ở hai cốc để rút ra nhận xét về ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng. Khi phản ứng kết thúc, nghĩa là không còn bọt khí O2 bay ra nữa, hãy nhận xét bột MnO2 còn hay hết, từ đó GV bổ sung là chất xúc tác không bị tiêu hao trong quá trình phản ứng. GV kết luận : Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng không bị tiêu hao trong quá trình phản ứng. nHoạt động 7 GV đặt vấn đề : Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng được vận dụng nhiều trong đời sống và sản xuất. HS hãy giải thích : - Tại sao nhiệt độ của ngọn lửa axetilen cháy trong oxi cao hơn nhiều so với trong không khí, nên tạo nhiệt độ hàn cao hơn? - Tại sao khi đun bếp ở gia đình người ta thường đập nhỏ than, bổ củi nhỏ? . -Quan sát TN, ghi nhận hiện tượng -Viết PTHH: BaCl2 + H2SO4 ® BaSO4¯ + 2HCl (1) Na2S2O3 + H2SO4 ® S¯ + SO2­ + H2O + Na2SO4 (2) -So sánh hiện tượng và cho biết phản ứng nào xảy ra nhanh hơn -Theo dõi TN, dự đoán có phản ứng giữa Na2S2O3 và H2SO4 hay không? -Quan sát xem dung dịch trong cốc nào chuyển từ trong suốt sang đục trắng nhanh hơn. Nhận xét về sự liên quan giữa nồng độ của dung dịch và tốc độ phản ứng. -Quan sát xem ở ống nghiệm nào bọt khí H2 bay ra nhanh hơn. Nhận xét về sự liên quan của nồng độ dung dịch và tốc độ phản ứng. -Thí dụ, phản ứng sau thực hiện trong bình kín ỡ nhiệt độ 3020C: 2HI (k) ® H2 (k) + I2 (k) Ở áp suất của HI là 1 atm, tốc độ phản ứng đo được là 1,22.10-8 mol/(1.s). Ở áp suất của HI là 2atm, tốc độ phản ứng là 4,88.10-8 mol/(1.s). -Quan sát xem dung dịch trong cốc nào chuyển từ trong suốt sang đục trắng nhanh hơn. Nhận xét về sự liên quan giữa nhiệt độ của dung dịch và tốc độ phản ứng. -So sánh mức độ sủi bọt khí CO2 ở mỗi cốc và rút ra nhận xét về sự lên quan giữa diện tích bề mặt chất rắn và tốc độ phản ứng. -So sánh mức độ sủi bọt khí O2 ở hai cốc để rút ra nhận xét về ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng. -Khi không còn bọt khí O2 bay ra nữa, quan sát xem bột MnO2 còn hay hết, suy nghĩ tại sao? Giải thích : - Nhiệt độ của ngọn lửa axetilen cháy trong oxi cao hơn nhiều so với trong không khí, nên tạo nhiệt độ hàn cao hơn vì oxy trong không khí không cung cấp kịp cho phản ứng, do oxy chỉ chiếm khoảng 1/5 thể tích không khí, phần lớn là nitơ (không cháy được). - Khi đun bếp ở gia đình người ta thường đập nhỏ than, bổ củi nhỏ để tăng diện tich tiếp xúc giữa than, củi (C) và oxy không khí. 3. Củng cố: ( 10’) 4. BTVN: BT 1-5 SGK tr.153-154; 7.1-7.5 SBT tr.56-57 Bài 37 BÀI THỰC HÀNH SỐ 6 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC I. MỤC ĐÍCH BÀI DẠY: 1. Kiến thức cơ bản: Kiến thức cũ: Cấu tạo nguyên tử, định luật tuần hoàn các nguyên tố hóa học, liên kết hóa học Kiến thức mới:Tính chất cụ thể của nhóm VI (chancogen) (đơn chất và hợp chất), điều chế và ứng dụng trong sản xuất và đời sống. 2. Kỹ năng: Từ cấu tạo nguyên tử suy ra tính chất hóa học của các nguyên tố trong nhóm. So sánh những điểm giống và khác nhau có quy luật của các nguyên tố trong cùng một nhóm 3. Giáo dục tư tưởng: Khả năng con người nhận thức các quy luật thiên nhiên, từ đó vận dụng vào sản xuất, đời sống, làm cho năng suất lao động tăng cao, đời sống nâng cao. II. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC: 1. Phương pháp: (POE + Tổ chức HS hoạt động nhóm + Diễn giảng + Đàm thoại trao đổi + Kể chuyện + Khám phá + Trực quan, …) 2. Phương tiện: (Biểu bảng + Sơ đồ + SGK + BHTTH + Mẫu vật, …) III. NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH LÊN LỚP: 1. Chuẩn bị: ( 5’) - Ổn định lớp Kiểm tra bài cũ: Phát phiếu học tập cho HS thảo luận nhóm tìm câu trả lời cho các câu đố ôn tập chương III về phân nhóm Halogen (chủ yếu là các ứng dụng thực tiễn) Vào bài mới: 2. Nội dung bài: ( 30’) Nội dung bài tg Hoạt động của GV Hoạt động của HS I. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM VÀ CÁCH TIẾN HÀNH 1. Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng Chuẩn bị hai ống nghiệm như sau: * Ống thứ nhất chứa 3ml HCl nồng độ khoảng 18% * Ống thứ hai chứa 3ml HCl nồng độ khoảng 6% Cho đồng thời vào mỗi ống một viên kẽm có kích thước giống nhau. Quan sát hiện tượng xảy ra trong hai ống nghiệm và rút ra kết luận. 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng Chuẩn bị hai ống nghiệm, mỗi ống nghiệm đựng 3 ml dung dịch H2SO4 nồng độ khoảng 15%. Đun nóng một ống nghiệm đến gần sôi. Cho đồng thời vào mỗi ống một hạt kẽm cùng kích thước. Quan sát hiện tượng xảy ra trong hai ống nghiệm và rút ra kết luận. 2. Ảnh hưởng của nồng diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng Chuẩn bị 2 ống nghiệm, mỗi ống đựng 3ml dung dịch H2SO4 nồng độ khoảng 15%, sau đó chuẩn bị hai mẫu kẽm có khối lượng bằng nhau nhưng kích thước hạt khác nhau. Cho đồng thời hai mẫu kẽm đó vào hai ống nghiệm. Quan sát hiện tượng, giải thích II. VIẾT TƯỜNG TRÌNH nHoạt động 1 - GV nêu nội dung tiết thực hành. Những điểm cần chú ý khi thực hành từng thí nghiệm. - GV nêu những yêu cầu cần thực hiện trong tiết thựv hành. nHoạt động 2 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng. GV hướng dẫn HS làm thí nghiệm như SGK, quan sát hiện tượng xảy ra. Hiện tượng khi cho đồng thời vào mỗi ống nghiệm một viên kẽm (2 ống ngiệm chứa dung dịch HCl có nồng độ kác nhau), lượng bọt khí thoát ra ở 2 ống nghiệm kác nhau. nHoạt động 3 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng. GV hướng dẫn HS làm thí nghiệm như SGK, quan sát hiện tượng xảy ra, giải thích. Hiện tượng : Dùng 2 ống ngiệm chứa khoảng 3 ml dung dịch H2SO4 nồng độ khoảng 15%, một ống nghiệm được đun nóng. Khi cho đồng thời vào mỗi ống nghiệm 1 viên kẽm có kích thước gần như nhau, lượng bọt khí thoát ra ở 2 ống nghiệm khác nhau. nHoạt động 4. Ảnh hưởng của bề mặt chất rắn đến tốc độ phản ứng. GV hướng dẫn HS làm thí nghiệm như SGK. -Cho vào mỗi ống nghiệm khoảng 3ml dung dịch H2SO4 loãng nồng độ 15%, để ống nghiệm lên giá để ống ngiệm. Đồng thời cho vào ống ngiệm (1) một viên kẽm to, cho vào ống nhiệm (2) một số viên kẽm nhỏ có tổng khối lượng bằng khối lượng viên kẽm kích thước to. -Quan sát GV làm mẫu, sau đó làm theo -Chú ý cẩn thận khi làm việc với hóa chất -Quan sát kỹ diễn biến, hiện tượng và giải thích -Nếu kết quả phản ứng mình thực hiện không giống như GV biểu diễn thì phải xem xét lại để tìm nguyên nhân, hỏi GV nếu cần thiết. -Qua kết quả TN, vận dụng giải thích nồng độ của dung dịch HCl đã ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học. -Quan sát, so sánh và kết luận về ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng hóa học. -Quan sát và rút ra kết luận về ảnh hưởng của diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng. -Quan sát hiện tượng bọt khí H2 được giải phóng ra ở 2 ống nghiệm, nhận xét kết luận về sự ảnh hưởng của diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng. n CÔNG VIỆC SAU BUỔI THỰC HÀNH - GV nhận xét đánh giá buổi thực hành. - Yêu cầu HS viết tường trình. - HS thu dọn dụng cụ, hóa chất, vệ sinh phòng thí nghiệm, lớp học. Bài 38 CÂN BẰNG HÓA HỌC I. MỤC ĐÍCH BÀI DẠY: 1. Kiến thức cơ bản: HS biết được thế nào là cân bằng hóa học và sử chuyển dịch cân bằng hóa học . 2. Kỹ năng: HS biết vận dụng nguyên lí LƠ-SA – TƠ- LI –A để làm chuyển dịch cân bằng . 3. Giáo dục tư tưởng: HS nhận thức được: Hợp chất khí của S đều là chất độc, do đó cần cẩn thận trong thí nghiệm và đời sống. Ứng dụng của S trong đời sống con người khá nhiều và quan trọng ® Cần có kế hoạch khai thác và sử dụng tốt. II. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC: 1. Phương pháp: (POE + Tổ chức HS hoạt động nhóm + Diễn giảng + Đàm thoại trao đổi + Kể chuyện + Khám phá + Trực quan, …) 2. Phương tiện: (Biểu bảng + Sơ đồ + SGK + Bảng HTTH + Mẫu vật + dụng cụ thí nghiệm, …) III. NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH LÊN LỚP: 1. Chuẩn bị: ( 5’) - Ổn định lớp Kiểm tra bài cũ: 2. Nội dung bài: ( 30’) Nội dung bài Tg Hoạt động của GV Hoạt động của HS I. PHẢN ỨNG MỘT CHIỀU, PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH 1. Phản ứng một chiều Xét phản ứng sau: 2KClO3 2KCl + 3O2 Khi đun nóng các tinh thể KClO3 có mặt chất xúc tác MnO2. 2KClO3 phân hủy thành KCl và O2. Cũng trong điều kiện đó KCl và O2 không phản ứng với nhau theo chiều ngược lại. Phản ứng như thế gọi là phản ứng một chiều 2. Phản ứng thuận nghịch Xét phản ứng sau: HCl + HClO Cl2 + H2O Phản ứng thuận Phản ứng nghịch Ở điều kiện thường, Cl2 phản ứng với H2O tạo thành HCl và HClO, đồng thời HCl và HClO sinh ra cũng tác dụng được với nhau tạo lại Cl2 và H2O, nghĩa là trong cùng điều kiện, phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau. Phản ứng như thế được gọi là phản ứng thuận nghịch. 3. Cân bằng hóa học Xét phản ứng thuận nghịch sau: 2HI(k) H2 (k) + I2 (k) Đây là một phản ứng thuận nghịch, đến một lúc vận tốc theo chiều thuận bằng với vận tốc theo chiều nghịch được gọi là phản ứng cân bằng. Ở trạng thái cân bằng vẫn luôn có phản ứng xảy ra theo hai chiều nhưng tốc độ bằng nhau nên nồng độ các chất không thay đổi. 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 phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch II. SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG HÓA HỌC 1. Thí nghiệm Lắp một dụng cụ gồm hai ống nghiệm có nhánh (hình 7.5 SGK trang 158). Nạp khí NO2 vào cả hai ống. Nút kín hai ống lúc đó có cân bằng: 2NO2 (k) ) N2O4 Nhún một ống nghiệm vào nước đá, một lát sau lấy ra, so sánh màu hai ống nghiệm thấy ống ngâm vào nước đá có màu nhạt hơn chứng tỏ nồng độ NO2 giảm bớt. Hiện tượng đó gọi là sự chuyển dịch cân bằng hóa học 2. Định nghĩa Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là sự dịch 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. III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÂN BẰNG HÓA HỌC 1. Ảnh hưởng của nhiệt 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 dụng của việc tăng hay giảm nồng độ của chất đó. 2. Ảnh hưởng của áp suất Khi tăng hoặc giảm áp suất của hệ cân bằng, thì bao giờ cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác dụng của việc tăng hoặc giảm áp suất đó. 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ Phản ứng giải phóng năng lượng là phản ứng tỏa nhiệt Phản ứng hấp thu năng lượng là phản ứng thu nhiệt 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 củng chuyển dịch theo chiều phản ứng tỏa nhiệt, chiều làm giảm tác dụng của việc giảm nhiệt độ * Nguyên lí chuyển dịch cân bằng của Lơ- Sa-tơ-li-ê: Một phản ứng 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 cân bằng sẻ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó. 4. Vai trò của xúc tác: Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận và tốc phản ứng nghịch với số lần bằng nhau, nên chất xúc tác không ảnh hưởng đến cân bằng hóa học. IV. Ý NGHĨA CỦA TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC TRONG SẢN XUẤT HÓA HỌC - Để tăng tốc độ một phản ứng hóa học trong sản xuất, dựa vào nguyên lí dịch chuyển cân bằng, người ta có thể vận dụng để lựa chọn các yếu tố tác động để thu được sản phẩm mong muốn có hiệu suất cao. 1’ 24’ 5’ n Hoạt động 1. GV trình bày về phản ứng một chiều và phản ứng thuận nghịch như SGK. nHoạt động 2 . GV hướng dẫn HS tập phân tích số liệu thu được từ thực nghiệm của phản ứng thuận nghịch sau: H2 (k) + I2 (k) ® 2 HI(k) Ban đầu 0,5 mol 0,5mol 0 mol Có pư 0,393mol 0,393mol 0,786mol Cân bằng 0,107 mol 0,107 mol 0,786mol Ban đầu : cho 0,500 mol H2 và 0,500 mol I2 vào trong bìmh kín ở nhiệt độ 4300 C. Ban đầu không có sẵn HI nên số mol HI bằng 0. Phản ứng xảy ra : H2 kết hợp với I2 cho HI , nhưng một phần HI vừa được tạo ra lại phân hủy cho trở lại H2 và I2. Số mol H2 và I2 giảm dần ,nên tốc độ phản ứng giảm dần. Số mol HI tăng dần , tốc độ phản ứng tăng dần. Đến một lúc tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch bằng nhau . Trạng thái cân bằng : ta thu được 0,786 mol HI và còn lại 0,107 mol H2 ; 0,107 mol I2. Tại trạng thái cân bằng không phải là phản ứng dừng lại , mà phản ứng thuận và nghịch vẫn xảy ra , nhưng với tốc độ bằng nhau (vt = vn _). Điều này có ý nghĩa là trong một đơn vị thời gian, nồng độ các chất phản ứng giảm đi bao nhiêu theo phản ứng thuận lại được tạo ra bấy nhiêu theo phản ứng nghịch. Do đó, cân bằng hóa học là cân bằng động. Nồng độ các chất trong phản ứng thuận nghịch trên đây được giữ nguyên, nếu điều kiện thực hiện phản ứng không biến đổi. Trạng thái này của phản ứng thuận nghịch được gọi là cân bằng hóa học. Vậy, cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc dộ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch nHoạt động 3 Cách làm thứ nhất :GV biểu diễn thí nghiệm theo hình 7.5 SGK . GV chuẩn bị từ trước bộ dụng cụ gồm hai ống nghiệm có nhánh a và b , được nối với nhau bằng một ống nhựa mềm , có khóa k mở . cho đầy khí NO2 vào cả hai ống a và b ở nhiệt độ thường . nút kín cả hai ống . GV giới thiệu với HS bộ dụng cụ trên . GV đặt vấn đề : trong ống a và b có hỗn hợp khí NO2 và N2O4 ở trạng thái cân bằng hóa học : 2NO2(k) N2O4(k) (màu đỏ nâu) (không màu) Màu của hỗn hợp khí ở cả hai ống (a) và (b) là như nhau. Đóng khóa k lại để không cho khí ở hai ống khuếch tán vào nhau, nhúng ống (a) vào nước đá, ống (b) làm đối chứng để nghiên cứu xem nhiệt độ ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng hóa học như thế nào. GV hỏi : em hãy so sánh màu của hỗn hợp khí ở ống (a ) và ống (b). GV bổ sung: ta thấy màu ống (a) nhạt hơn. Như vậy khi làm lạnh ống (a), các phân tử NO2 trong ống đó đã phản ứng thêm để tạo ra N2O4, làm nồng độ NO2 giảm bớt và nồng độ N2O4 tăng thêm, nghĩa là cân bằng hóa học ban đầu đã bị phá vỡ GV bổ sung tiếp: nếu ngâm ống (a) trong nước đá thêm một thời gian, ta thấy màu của hỗn hợp khí chứa trong đó nhạt dần đến một mức độ rồi giữ nguyên, đó là vì tốc độ phản ứng tạo thêm N2O4 đã bằng tốc độ của phản ứng ngược chiều với nó và một trạng thái cân bằng hóa học mới đã hình thành. Hiện tượng trên được gọi là sự chuyển dịch cân bằng. Cách thứ hai (chỉ dụng khi có khó khăn về làm thí nghiệm): GV vẽ sẵn hình 7.5 trong SGK , treo lên bảng rồi mô tả thí nghiệm, dẫn dắt HS nhận xét để rút ra thế nào là sự chuyển dịch cân bằng. nHoạt động 4 GV củng cố bằng 3 câu sau : - Cân bằng hóa học là gì ? -Tại sao nói cân bằng hóa học là cân bằng động ? -Thế nào là sự chuyển dịch cân bằng ? nHoạt động 5 GV đàm thoại dẫn dắt HS theo hệ thống câu hỏi : Có hệ cân bằng sau trong một bình kín ở nhiệt độ không đổi . C(r) + CO2 2 CO (k) Em hãy cho biết : Khi hệ phản ứng đang ở trạng thái cân bằng, thì vt lớn hơn, bằng hay nhỏ hơn vn? nồng độ các chất trong phản ứng biến đổi hay không biến đổi nữa? Nếu ta cho thêm vào hệ một lượng khí CO2 thì làm tăng được vt hay vn? Lúc đó cân bằng hóa học bị ảnh hưởng như thế nào? Gv bổ sung thêm : CO2 được thêm vào sẽ phản ứng thêm với C tạo ra thêm CO cho đến khi vt lại bằng vn, lúc đó cân bằng mới được thiết lập; ở trạng thái cân bằng mới, nồng độ các chất khác với ở trạng thái cân bằng cũ. GV hỏi tiếp: vậy khi thêm CO2 vào hệ cân bằng, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều từ trái sang phải (chiều thuận), chiều này làm giảm hay tăng nồng độ CO2 thêm vào? GV rút ra nhận xét : khi tăng nồng độ mọt chất thì cân bằng hóa học chuyển dịch về phía làm giảm nồng độ chất đó GV bổ sung thêm: thực nghiệm cho thấy khi ta bớt khí CO2 ra hỏi hệ thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch để tạo thêm CO2, nghĩa là khi làm giảm nồng độ một chất thì cân bằng hóa học chuyển dịch về phía làm tăng nồng độ chất đó. Từ sự khảo sát ở trên, ta thấy ra rằng, việc tăng hoặc giảm nồng nồng độ một chất trong cân bằng, thì cân bằng chuyển dịch về phía làm giảm tác dụng của việc tăng hoặc giảm nồng độ của chất đó. Lưu ý rằng, nếu trong hệ cân bằng có chất rắn tham gia, thì việc thêm hoặc bớt chất rắn không ảnh hưởng gì đến cân bằng, nghĩa là cân bằng không chuyển dịch. Thí dụ, cho việc thêm hoặc bớt lượng C trong phản ứng (1), không gây ảnh hưởng gì đến cân bằng. GV cho HS tập vận dụng: Em hãy cho biết cân bằng hóa học sẽ chuyển dịch về phía nào nếu ta cho thêm khí CO vào hệ hoặc bớt khí CO khỏi hệ? nHoạt động 6 Cách làm thứ nhất : GV dụng bơm tiêm loại lớn chứa sẵn hỗn hợp khí của hệ cân bằng (2) ở nhiệt độ không đổi rồi biểu diễn thí nghiệm kết hợp đàm thoại dẫn dắt HS theo hệ thống câu hỏi . N2O4 (k) 2 NO2(k) ( không màu ) ( màu nâu đỏ ) -GV hỏi:nếu đẩy nút bittông vào thì thể tích chung của hệ giảm đi hay tăng lên, lúc đó áp suất chung của hệ giảm đi hay tăng lên? Màu của hỗn hợp khí trong hệ nhạt đi hay đậm lên, chứng tỏ cân bằng hóa học đã chuyển dịch theo chiều tăng hoặc giảm số mol khí? GV giúp HS rút ra nhận xét 1. GV: ta làm tiếp thí nghiệm . Khi hệ đang ở trạng thái cân bằng , nếu ta kéo pit tông ra thì thể tích chung hệ giảm đi hay tăng lên? Áp suất chung của hệ giảm đi hay tăng lên? Màu của hỗn hợp khí trong hệ nhạt đi hay đậm lên, chứng tỏ cân bằng hóa học đã chuyển dịch theo chiều tăng hay giảm số mol khí ? GV giúp HS rút ra nhận xét 2 GV: kết hợp hai nhận xét trên em hãy trình bày sự liên quan giữa việc thay đổi áp suất với chiều chuyển dịch của cân bằng hóa học GV tổng kết : khi tăng hoặc giảm áp suất chung của hệ cân bằng , thì cân bằng cũng bao giờ cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác dụng của việc tăng hoặc giảm áp suất đó GV cho HS vận dụng : việc thay đổi áp suất có làm chuyển dịch cân bằng hóa học sau đây hay không ? Tại sao? H2(k) +I2(k) 2HI(k0 Fe2O(r) + 3CO 2Fe(r) +3CO2(k) GV bổ sung : Trong phản ứng không có chất khí thì áp suất không ảnh hưởng đến cân bằng. Cách làm thứ hai (chỉ dùng khi có khó khăn về làm thí nghiệm) : GV vẽ hình 7.6 SGK rồi treo lên bảng để trình bày theo SGK. Hoạt động 7 GV bổ sung kiến thức về thu nhiệt, phản ứng tỏa nhiệt thông qua số liệu về hiệu ứng nhiệt ghi ở phương trình phản ứng. Nhìn vào phươn