Giáo án Hóa học Lớp 10 - Bài 38: Cân bằng hoá học - Phạm Thị Ngà

Bài 38: CÂN BẰNG HOÁ HỌC (Tiết 2) MỤC TIÊU BÀI HỌC: Kiến thức: Học sinh biết thế nào là sự chuyển dịch cân bằng. Học sinh hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học và nội dung của nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê. Kỹ năng: Quan sát thí nghiệm và rút ra được nhận xét về phản ứng thuận nghịch và cân bằng hoá học. Vận dụng nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê để làm chuyển dịch cân bằng đối với một phản ứng thuận nghịch cụ thể. Dự đoán được chiều chuyển dịch cân bằng hoá học trong những điều kiện cụ thể. Về giáo dục: Vận dụng các qui luật học được vào bài tập, vào thực tế để cho cân bằng hoá học xảy ra theo chiều có lợi cho đời sống và sản xuất. Thái độ: Tích cực hoạt động PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY: Nêu vấn đề, đàm thoại, hợp tác nhóm nhỏ, thuyết trình, trực quan. CHUẨN BỊ: Giáo viên: Dụng cụ gồm: 2 ống nghiệm có nhánh chứa khí, 1 chậu nước đá Phiếu học tập. Phiếu học tập số 1: Hoàn thành bảng kết quả sau: So sánh tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch. Nồng độ của CO2 Nồng độ của CO Ban đầu x mol/l x mol/l Thêm CO2 vào hệ Thêm CO vào hệ Bớt CO2 ra khỏi hệ Thêm C vào hệ Bớt C ra khỏi hệ Nêu mối liên hệ giữa tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch vào nồng độ của CO2 và CO? Phiếu học tập số 2: cho các cân bằng hoá học sau: 2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k) H < 0 (2) N2 (k) + 3H2 (k) 2 NH3(k) H < 0 (3) CaCO3 (r) CaO(r) + CO2(k) H > 0 (1) Để tăng hiệu suất trong sản xuất hoá học, người ta có thể áp dụng các biện pháp làm cân bằng chuyển dịch theo hướng tạo ra sản phẩm (theo chiều phản ứng thuận). Hãy đưa ra những gợi ý về áp suất, nhiệt độ, nồng độ để đạt được mục đích trên: Phản ứng (1) Phản ứng (2) Phản ứng (3) Nhiệt độ (tăng hay giảm) Thêm hay bớt: CO2 đối với pư (1), O2 đối với pư (2), H2 đối với pư (3) Áp suất chung của hệ (tăng hay giảm) Thêm hay bớt sản phẩm ra khỏi hệ Đáp án: Phiếu số 1: So sánh tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch. Nồng độ của CO2 Nồng độ của CO Ban đầu vt = vn x mol/l x mol/l Thêm CO2 vào hệ vt > vn Giảm Tăng Thêm CO vào hệ vt < vn Tăng Giảm Bớt CO2 ra khỏi hệ vt < vn Tăng Giảm Thêm C vào hệ vt = vn Không đổi Không đổi Bớt C ra khỏi hệ vt = vn Không đổi Không đổi Mối liên hệ giữa tốc độ phản ứng thuận, phản ứng nghịch vào nồng độ của CO2 và CO: Khi tăng nồng độ của CO2 (thêm CO2 vào hệ) làm tăng tốc độ phản ứng thuận theo hướng làm giảm sự tăng nồng độ CO2 . Khi tăng nồng độ CO ( thêm CO vào hệ) làm tăng tốc độ phản ứng nghịch theo hướng làm giảm sự tăng nồng độ CO. Phiếu số 2: Phản ứng (1) Phản ứng (2) Phản ứng (3) Nhiệt độ (tăng hay giảm) Tăng Giảm Giảm Thêm hay bớt: CO2 đối với pư (1), O2 đối với pư (2), H2 đối với pư (3) Bớt Thêm Thêm Áp suất chung của hệ (tăng hay giảm) Giảm Tăng Tăng Thêm hay bớt sản phẩm ra khỏi hệ Bớt Bớt Bớt Học sinh: ôn lại các loại phản ứng, tốc độ phản ứng, cân bằng hoá học. ỔN ĐỊNH LỚP: KIỂM TRA BÀI CŨ : Thế nào là cân bằng hoá học và sự chuyển dịch cân bằng hoá học? HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: Hoạt động của GV và HS Nội dung ghi bảng Mở bài: Trong sản xuất amoniac ta thực hiện pư: N2 (k) + 3H2 (k) 2 NH3(k), các em hãy đề xuất ý kiến để thu được sản phẩm cao nhất. Hoạt động 1:Tìm hiểu ảnh hưởng của nồng độ đến cân bằng hoá học GV đàm thoại dẫn dắt HS theo hệ thống câu hỏi: -Khi hệ cân bằng thì vt lớn hơn, bằng hay nhỏ hơn vn ? nồng độ các chất có thay đổi nữa hay không? -Khi thêm CO2 thì vt hay vn tăng? HS: + vt = vn ,[các chất ] không thay đổi + vt tăng. GV bổ sung: Khi thêm CO2 vào cân bằng cũ bị phá vỡ, cân bằng mới được thiết lập, nồng độ các chất khác so với cân bằng cũ . -Khi thêm CO2 phản ứng xảy ra theo chiều thuận sẽ làm giảm hay tăng nồng độ CO2 ? HS làm giảm [CO2] -GV: em hãy nhận xét trong phản ứng thuận nghịch khi tăng nồng độ một chất thì CBHH dịch chuyển về phía nào? Tương tự với trường hợp lấy bớt CO2 HS dựa vào sgk đưa ra nhận xét cuối cùng về ảnh hưởng của nồng độ. Hoạt động 2: Tìm hiểu ảnh hưởng của áp suất đến cân bằng hoá học GV: Mô tả thí nghiệm như hình 7.6 sgk và đàm thoại gợi mở, nêu vấn đề để giúp HS tìm hiểu ảnh hưởng của áp suất Khi tăng áp suất phản ứng diễn ra theo chiều tạo ra chất nào? Khi giảm áp suất phản ứng diễn ra theo chiều tạo ra chất nào? Hoạt động 3: Tìm hiểu ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hoá học GV đặt câu hỏi: Các em hãy lấy ví dụ về phản ứng toả nhiệt và phản ứng thu nhiệt? Từ ví dụ các em đưa ra hãy nêu khái niệm thế nào là phản ứng thu nhiệt, phản ứng toả nhiệt? GV làm thí ngiệm như hình 7.5 trong sgk, yêu cầu HS quan sát và nhận xét về màu sắc phản ứng. N2O4 (k) 2NO2 (k) H= +58kJ (không màu ) (nâu đỏ) GV: phản ứng thuận có H > 0, đây là phản ứng gì? Khi giảm nhiệt độ phản ứng diễn ra theo chiều nào? HS: đây lầ phản ứng thu nhiệt. Khi giảm nhiệt độ phản ứng diễn ra theo chiều nghịch. Hoạt động 4: Tìm hiểu nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa-tơ-li-e GV : Em hãy nêu điểm giống nhau của chiều chuyển dịch CBHH khi có một yếu tố (nồng độ, nhiệt độ, áp suất )tác động đến phản ứng thuận nghịch. Hoạt động 5: Tìm hiểu vai trò của chất xúc tác GV đặt câu hỏi: Chất xúc tác có vai trò gì trong phản ứng? Chất xúc tác có làm chuyển dịch CBHH hay không? Hoạt động 6:Tìm hiểu ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học trong sản xuất hóa học Cho HS làm phiếu học tập số 2. GV: nhận xét cho cho đáp án. Hoạt động 7: Củng cố - Người ta thường tác động vào những yếu tố nào để làm chuyển dịch cân bằng hóa học ? - Người ta dự đoán chiều chuyển dịch của cân bằng hóa học dựa vào nguyên lí nào? Phát biểu nguyên lí đó . - Làm phiếu học tập số 1. GV: nhận xét và cho đáp án. III.Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học 1.Ảnh hưởng của nồng độ: Ví dụ: Xét phản ứng: C(r) + CO2 (k) 2CO( k) + khi thêm CO2 → [CO2] tăng → vt tăng xảy ra phản ứng thuận ( chiều làm giảm [CO2] ) + khi lấy bớt CO2 → [CO2] giảm → vt < vn → xảy ra phản ứng nghịch ( chiều làm tăng [CO2]) Vậy : khi tăng hoặc giảm nồng độ của 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: Chất rắn không làm ảnh hưởng đến cân bằng của hệ. 2.Ảnh hưởng của áp suất : Ví dụ: Xét phản ứng: N2O4 (k) 2NO2 (k) -Nhận xét phản ứng: +Cứ 1 mol N2O4 tạo ra 2 mol NO2 =>phản ứng thuận làm tăng áp suất . +Cứ 2mol NO2 tạo ra 1 mol N2O4 => phản ứng nghịch làm giảm áp suất. -Sự ảnh hưởng của áp suất đến cân bằng: + khi tăng p chung → số mol NO2 giảm , số mol N2O4 tăng => cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch ( làm giảm áp suất của hệ ) + Khi giảm p chung → số mol NO2 tăng , số mol N2O4 giảm => cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch ( làm tăng áp suất ) 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 dụng của việc tăng hoặc giảm áp suất đó Lưu ý: Khi số mol khí ở 2 vế bằng nhau thì áp suất không ảnh hưởng đến cân bằng. Ví dụ: H2(k) + I2(k) 2HI (k) 3.Ảnh hưởng của nhiệt độ: .*Phản ứng thu nhiệt và phản ứng toả nhiệt: -Phản ứng thu nhiệt là phản ứng lấy thêm năng lượng để tạo sản phẩm .Kí hiệu H > 0. -Phản ứng toả nhiệt là phản ứng mất bớt năng lượng . Kí hiệu H < 0. *Ví dụ: Xét phản ứng: N2O4 (k) 2NO2 (k) H= +58kJ (không màu ) (nâu đỏ) -Nhận xét: +Phản ứng thuận thu nhiệt vìH =+58kJ >0 +Phản ứng nghịch tỏa nhiệt vì H =-58kJ< 0 -Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hóa học: +Khi đun nóng hỗn hợp → màu nâu đỏ của hỗn hợp khí đậm lên =>phản ứng xảy ra theo chiều thuận là chiều thu nhiệt (giảm nhiệt độ phản ứng) +Khi làm lạnh hỗn hợp → màu nâu đỏ của hỗn hợp khí nhạt dần =>phản ứng xảy ra theo chiều nghịch là chiều tỏa nhiệt (tăng nhiệt độ phản ứng). *Vậy: Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt (giảm tác dụng tăng nhiệt độ).Khi giảm nhiệt độ, cân bằng phản ứng chuyển dịch theo chiều phản ứng tỏa nhiệt (giảm tác dụng giảm nhiệt độ) Kết luận: Nguyên lí chuyển dịch cân bằng 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 sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó. 4.Vai trò của xúc tác: Chất xúc tác không ảnh hưởng đến cân bằng hóa học, nó chỉ làm cho cân bằng được thiết lập nhanh hơn IV. Ý nghóa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học trong sản xuất hóa học: Trong sản xuất axit sunfuric phải thực hiện phản ứng sau: 2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k) H < 0 Để phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận thì: + dư không khí ( dư oxi) + nhiệt độ khá cao 4500/C + xúc tác V2O5 Phản ứng tổng hợp amoniac N2 (k) + 3H2 (k) 2 NH3(k) H < 0 Thực hiện phản ứng trong điều kiện: + áp suất cao + nhiệt độ thích hợp + xúc tác bột Fe + Al2O3/K2O Củng cố: - Người ta tác động vào các yếu tố: nồng độ, áp suất, nhiệt độ. -Người ta dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa-tơ-li-ê. Nội dung phía trên DẶN DÒ VÀ BTVN: -Học bài cho kĩ. -Làm bài tập 4,5,6,7,8/ 163 SGK