skkn sử dụng hằng số cân bằng trong việc giải bài tập hóa học ở chương trình thpt

1
Sở giáo dục & đào tạo Thanh Hoá
Trờng THPT chuyên Lam Sơn
Sáng kiến kinh nghiệm
Đề tài: Sử dụng hằng số cân bằng trong việc giải
bài tập
hoá học ở chơng trình THPT
Giáo viên : Trơng Quang Đạo
CHức vụ : Giáo viên
Bộ môn : Hoá học
Đơn vị : Trờng THPT Chuyên Lam Sơn

Thanh Hoỏ, nm 2011
MỤC LỤC TRANG
A. Đặt vấn đề 1
B. Giải quyết vấn đề 1
I. Cơ sở khoa học của đề tài 1
II. Các giải pháp thực hiện 5
III. Giải quyết vấn đề 5
IV. Một số bài tập đề nghị 16
V. Phạm vi sử dụng của phương pháp 17
VI. Tổ chức thực hiện 17
C. Kết luận 18
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đề thi tuyển sinh Đại học Cao đẳng 1998
( Nhà xuất bản giáo dục)
2. Tuyển tập các đề thi trắc nghiệm: 2006 - 2009
3. Sách giáo khoa hoá học nâng cao lớp 10
( Nhà xuất bản giáo dục)
4. Các bài tập nâng cao lớp 10
( Nhà xuất bản giáo dục)

5. Chuyên đề luyện thi Đại học môn hoá học tập I năm
2010
( Ngô Ngọc An - Nhà xuất bản giáo dục)
6. Tuyển tập bài giảng hoá học vô cơ
(Cao cự giáo - Nhà xuất bản đại học Sư Phạm)
7. Bài tập hoá đại cương
( Lê Mậu Quyền - Nhà xuất bản giáo dục)
8. Hoá học đại cương
( Lâm Ngọc Thềm - Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà
Nội
2
LỜI MỞ ĐẦU
Trong việc giảng dạy cho học sinh cấp THPT và ôn luyện thi vào các
trường Đại học, Cao đẳng và bồi dưỡng học sinh giỏi Tỉnh và học sinh giỏi
Quốc Gia hàng năm, phần hằng số cân bằng hoá học là phần quan trọng trong
kiến thức giảng dạy.
Trong đó việc tìm ra cách khai thác hết các dạng và loại bài tập là một
việc làm rất cần thiết đối với giáo viên. Tuy nhiên, để làm tốt các bài tập phần
hằng số cần bằng hoá học đối với học sinh phải có kiến thức thực sự vững
chắc, có khả năng tư duy hợp lý và có tính sáng tạo.
Vì vậy: Bản thân là giáo viên đã dạy lâu năm nhưng tôi thấy với vấn đề
" Hằng số cân bằng hoá học" là một chuyên đề của toán đại cương vô cơ
hay, tâm huyết. Do đó tôi mạnh dạn đưa vấn đề này ra để giúp em làm bài tập
nhanh gọn, dễ hiểu và hiệu quả cao, phù hợp với xu thế đề thi và dạy trắc
nghiệm như hiện nay.
II. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.
Hiện nay vấn đề học bộ môn hoá học của các em học sinh ở trường
THPT tương đối nặng nề về chương trình, đòi hỏi tính tự giác của các em ngày
càng cao trong học tập. Đặc biệt là các vấn đề các em tự nghiên cứu để trang bị
cho mình một lượng kiến thức vững vàng và có kỹ năng giải toán một cách

thành thạo.
Điều này, sự vất vả đối với các em là không nhỏ, trong quá trình giảng dạy bản
thân tôi thấy việc dạy vấn đề " Hằng số cân bằng hoá học" mà tôi đã thực hiện
đã giúp cho các em phần nào về các tư duy cũng như cách giải một bài toán
nhanh gọn, dễ hiểu. Ngoài ra còn tạo cho các em tính tư duy tổng hợp ở mức độ
cao hơn trước đó rất nhiều, vì vậy có thể nói "Vấn đế hằng số cân bằng hoá
học" là một công cụ Giải toán đại cương vô cơ đắc lực trong quá trình ôn thi đại
học.
3
B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
I. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI.
Với những vấn đề, mục đích của đề tài được đưa ra ở trên thì để thực hiện
được bản thân người giáo viên phải trang bị cho mình: Vững chắc về kiến thức,
thành thạo về chuyên môn, luôn có suy nghĩ mỗi khi tự đọc, và tự học vấn đề về
kiến thức hằng số cân bằng hoá học trong quá trình giảng dạy cho các em học
sinh ở trường THPT. Để giải quyết đề tài này tôi xin trình bày một số quy tắc
định luật cần sự dụng.
1. Phản ứng 1 chiều, phản ứng thuận nghịch, trạng thái cân bằng hoá
học.
- Phản ứng 1 chiều: Là phản ứng xảy ra theo một chiều nhất định, trong
đó các chất phản ứng tác dụng với nhau tạo sản phẩm, còn các chất sản phẩm
không tác dụng với nhau tạo chất ban đầu.
VD: Zn + 2HCl
→
ZnCl
2
+ H
2
↑
- Phản ứng thuận nghịch: Là phản ứng xảy ra theo hai chiều ngược

nhau, trong đó các chất đem phản ứng tác dụng với nhau tạo sản phẩm, đồng
thời các chất sản phẩm tác dụng với nhau tạo chất ban đầu.
VD: N
2(k)
+ 3H
2(k)

→
¬ 
2NH
3(k)

H
2(k)
+ I
2(k)

→
¬ 
2HI
(k)

- Trạng thái cân bằng: Là trạng thái mà ở đó tốc độ phản ứng thuận bằng tốc
độ phản ứng nghịch (V
t
= V
n
) ( Hay nồng độ các chất không đổi), nhưng phản
ứng vẫn xảy ra bình thường.
2. Hằng số cân bằng của phản ứng:

Phản ứng: aA + bB
→
¬ 
cC + dD
K
cB
=
[ ] [ ]
[ ] [ ]
.
.
c d
a b
C D
A B
* Một số chú ý: - Đối với chất rắn nồng độ = 1
- K
cb
chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ
4
- aA + bB
→
¬ 
CC + dD (1) K
cb1

Phản ứng: cC + dD
→
¬ 
aA + bB K

cb2

K
cb2
=
1
cb1
K
- Nếu nhân hệ số phản ứng (1) với n:
n. aA + nbB
→
¬ 
ncC + ndD . K
cb3

K
cb3
= (K
cb1
)
- Nếu chia hệ số phản ứng (1) cho n:
a
n
A +
b
n
B
→
¬ 

C d
C + D
n n
K
cb1

K
cb4
=
n
Kcb1
K
3. Các hằng số cân bằng Kp, Kc, Kx.
Xét phản ứng: aB + bB
ˆ ˆ†
‡ ˆˆ
cC + dD. Ta nhận thấy, trong biểu thức của
hằng số cân bằng (8.3), thành phần của các chất tham gia phản ứng ở trạng
thái cân bằng được biểu thị qua các áp suất riêng phần Pi của chúng, vì vậy
hằng số cân bằng được ký hiệu là Kp.
Kp =
c d
C
a b
A B
P .P
P
P .P
D
Nồng độ của một chất được biểu thị bằng hệ thức: C

i
=
i
n
V
( mol/ L), trong đó
n
i
là số mol chất của i và V là thể tích chung của hỗn hợp.
Mặt khác, ta cũng đã biết, đối với khí lý tưởng: P
i
=
i
i
n
RT C
V
=
RT,
chẳng hạn, đối với chất A: P
A
= C
A
. RT đối với các chất khác ta cũng có các
hệ thức tương ứng. Thay các giá trị này vào (8.6) ta có.
K
p
=
c d c d
c d

C D C D
a b a b a b
S B A B
P .P C .C (RT) .(RT)
= .
P .P C .C (RT) .(RT)
(8.7)
Nếu thành phần của các chất tham gia phản ứng được biểu thị bằng nồng độ
C thì hằng số trên được ký hiệu là K
C
.
5
K
C
=
[ ] [ ]
[ ] [ ]
C d
c d
C D
a b
a b
A B
C D
C .C
=
C .C
A B
(8.8)
Như vậy hệ thức (8.7) có thể viết:

K
P
= K
C
. (RT)
( ) ( )C d a b+ − +
Hay K
P
= K
C
(RT)
n∆
(8.9)
Với
∆
n = (c + d) - ( a + b). Đó là hệ thức liên hệ giữa K
P
và K
C
. Ta cần lưu ý
rằng, vì ở đây P thường tính ra atm, V tính ra lít nên:
R =
1.22,4
273.15
−
0 0
0
P V
T
= 0,082 L. atm / mol. K

4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hoá học.
Khi nhiệt độ thay đổi thì K
cB
thay đổi. Trong khoảng hẹp của nhiệt độ, nếu coi
∆
H là hằng số đối với nhiệt đọ thì ta có công thức.
ln
2
1
Kp(T )
Kp(T )
=
0
H
R
∆
∆
0
H
R
(
1
1
T
-
2
1
T
)
Với:

∆
H
0
: J. mol
1−
R = 8,314 J. K
1−
T = (t
0
c + 273)
0
K
5. Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển dịch cân bằng
Khái niệm: Cân bằng hoá học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc
độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.
* 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.
Lưu ý: Nếu trong hệ cân bằng có chất rắn (ở dạng nguyên chất) thì việc
thêm hoặc bớt lượng chất rắn không ảnh hưởng đến cân bằng) nghĩa là cân
bằng không chuyển dịch ( trừ trường hợp việc thêm hoặc bớt này gây ra sự
biến đổi áp suất chung của hệ.
* Ảnh hưởng của áp suất.
6
Khi tăng áp suất chung của hệ cân bằng thì bao giờ cân cũng chuyển
dịch theo làm giảm tác động của việc tăng hay giảm áp suất đó.
* Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Ta có:
∆

N
H
= - a aA
→
¬ 
b.B

∆
T
H
= a
∆H
< 0 phản ứng toả nhiệt
→
t
0
↑
∆H
> 0 phản ứng thu nhiệt
→
t
0
↓
Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt nghĩa là chiều
làm tác động của việc tăng nhiệt độ, và khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển
dịch theo chiều phản ứng toả nhiệt, chiều làm giảm tác động của việc giảm
nhiệt độ.
7
* Vai trò của chất xúc tác.
Chất xúc tác không làm biến đổi nồng độ các chất trong cân bằng và

cũng không làm biến đổi hằng số cân bằng, nên không làm chuyển dịch cân
bằng, chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch
với số lần bằng nhau, nên khi phản ứng thuận nghịch chưa ở trạng thái cân
bằng thì chất xúc tác có tác dụng làm cho cân bằng được thiết lập nhanh
chóng hơn.
II. CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN
Dựa trên cơ sở giảng dạy của bản thân, đòi hỏi kiến thức của chương
trình cần phải nâng cao có chiều sâu cũng như đáp ứng cho việc ôn thi đại học
và đội tuyển học sinh giỏi hàng năm. Nhưng điều thú vị hơn cả là hiểu được
nội dung có chiều sâu thì việc giải quyết một vấn đề trở nên hay, nhanh gọn
hơn nhiều. Nhất là phần vô cơ đại cương. Với vấn đề phân loại chi tiết từng
dạy toán thì đòi hỏi một học sinh cần có sự trang bị một cách đầy đủ về kiến
thức cơ bản đến nâng cao, điều đó người giáo viên trong quá trình giảng dạy
cần phải có sự chuẩn bị thật kỹ lưỡng về kiến thức, đáp ứng những trường hợp
có học sinh đưa ra phương pháp giải hay, hoặc không đúng thì giáo viên chỉ ra
được các ưu và nhược điểm đó, khi đó giáo viên sẽ tổng hợp phân tích và kết
luận rồi đưa ra phương pháp giải của mình để học sinh hiểu và so sánh.
Để giải quyết được thì: Học sinh phải nắm được các công thức tính K
cb
, các
công thức ảnh hưởng của nhiệt độ đến K
cb
và tốc độ phản ứng K
C
, K
P
, K
X

vv

III. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
1. PHƯƠNG PHÁP TÍNH K
CB
:
Đối với phản ứng: aA + bB
→
¬ 
CC + dD
K
cB
=
[ ] [ ]
[ ] [ ]
.
.
c d
a b
C D
A B
. Đối với chất rắn thì:
[ ]
= 1.
Bài 1: Cho biết phản ứng sau:
8
H
2
O
(k)
+ CO
(k)

→
¬ 
H
2(k)
+ CO
2(k)
, ở 700
0
C

hằng số cân bằng Kc = 1,873. Tính
nồng độ của H
2
O và CO ở trạng thái cân bằng, biết rằng hỗn hợp ban đầu
gồm: 0,300 mol H
2
O và 0,300 mol CO trung bình 10 l ở 700
0
C.
Bài làm: C
H
2
O
=
0,300
0,030( )
10
= M
C

CO
=
0,300
10
= 0,030(M)
Phản ứng: H
2
O
(k)
+ CO
(k)

→
¬ 
H
2(k)
+ CO
2
(k)
Ban đầu: 0,03 0,03 O O
Phản ứng: x x x x
[ ]
0,03 0,03 x x
K
cB

2
(0,03 )
xx
x−

= 1,873 x = 0,017
Vậy:
[ ]
2
H
=
[ ]
2
CO
= 0,017 (M)
[ ]
CO
=
[ ]
2
H O
= 0,03 - x = 0,013 (M)
Bài 2: Cho hằng số cân bằng:
H
2(k)
+ I
2(k)

→
¬ 
2HI(k) . ở nhiệt độ nào đó bằng 40.
Xác định % H
2
, I
2

chuyển thành HI. Nếu nồng độ ban đầu của chúng bằng
nhau và bằng 0,01M.
Bài làm: H
2(k)
+ I
2(k)

→
¬ 
2HI
(k)

Ban đầu: 0,01 0,01 O
Phản ứng: x x 2x
[ ]
0,01-x 0,01-x 2x
K
CB
= 40 =
2
2
(2 )
(0,01 )
x
x−
X
1
= 0,0146 (loại )
X
2

= 0,0076 (TM)
Vậy: % H
2

→
HI .
0,0076
0,01
x 100% = 76%
Bài 3: Hằng số cân bằng của phản ứng:
9
H
2(k)
+ Br
2(k)

→
¬ 
2HBr
(k)
. ở 730
0
C là 2,18.10
6
. Cho 3,2 mol HBr vào
bình phản ứng dung tịch 12l ở 730
0
C. Tính nồng độ của H
2
, Br

2
, HBr, ở trạng
thái cân bằng.
10
Bài làm:
H
2(k)
+ Br
2(k)

→
¬ 
2HBr
(k)
, K = 2,18.10
6

C
M
HBr =
3,2 0,8
12,0 3
=
(M)
2HBr
(k)

→
¬ 
H

2(k)
+ Br
2(k)
K
CB
=
6
1
2,18.10
−
=
6
1
.10
2,18
−
Ban đầu:
0,8
3
(M) 0 0
Phản ứng: x(M) x x
[ ]

0,8
3
x−
2
x

2

x
K
CB
=
6
1
.10
2,18
−
=
2
.
2 2
0,8
( )
3
x x
x−
Vì: K < 10
4−

→
nên:
0,8 0,8
3 3
x− ≈
2
6
2
1

4
.10
0,8
2,18
( )
3
x
−
=

→
x
≈
3,61.10
4−
Vậy:
[ ] [ ]
4
4
2 2
3,61.10
1,805.10 ( )
2
H Br M
−
−
= = =
[ ]
4
0,8

( 3,61.10 )
3
HBr
−
= −
(M)
Bài 4: Dung dịch CH
3
COOH 0,5M ở 25
o
C có Ka= 1,75.10
−
5

Tính pH của dung dịch.
Bài làm: CH
3
COOH
→
¬ 
CH
3
COO
−
+ H
+
Ban đầu: 0,5M O O
Phản ứng: x x x
[ ] : 0,5 - x x x
Ka =

2
x
0,5 - x
= 1,75.10
5
−
11
Do: Ka < 10
4−
=> 0,5 - x
≈
0,5
2
x
0,5
= 1,75.10
5
−
=> x = [H
+
] = 2,958.10
3
−
M
pH = -lg [H
+
] = -lg 2,958.10
3−
= 2,53.
Đ/S: pH = 2,53

Bài 5: Dung dịch NH
3
0,2M ở 25
o
C có Kb = 1,8.10
−
5
. Tính pH của dung
dịch
Bài làm: NH
3
+ HOH
→
¬ 
NH
4
+
+ OH
−
Ban đầu: 0,2M O O
Phản ứng: x(M) x(M) x(M)
[ ]
0,2 -x x x
Kb = 1,8.10
−
5
=
0,2
x
x−

Do Kb < 10
−
5

→
0,2-x
≈
0,2
1,8.10
5−
=
2
0,2
x

→
x = 3,6.10
6−
−
 
 
OH
= 1,897.10
3−
(M)
H
+
 
 
=

14
10
OH
−
−
 
 
=
14
3
10
1,897.10
−
−
= 0,527.10
11−
→
pH = - lg
H
+
 
 
- lg 0,527.10
11−

→
pH = 11,278
Bài 6: Dung dịch A gồm: CH
3
COOH 0,2M, CH

3
COO Na: 0,1M ở 25
0
C.
K CH
3
COOH = 1,85.10
5−
. Tính pH của dung dịch.
Bài làm: CH
3
COO Na
→
CH
3
COO
−
+ Na
+

0,1M 0,1M
PT: CH
3
COOH
→
¬ 
CH
3
COO
−

+ H
+

Ban đầu: 0,2M 0,1M O
Phản ứng: x(M) 0,1 + x x
[ ]
0,2 -x 0,1 + x x
12
Ka =
(0,1 )
0,2
x x
x
+
−
= 1,75.10
5−
Vì: Ka < 10
4−

→
0,1 + x
≈
0,1
0,2 - x
≈
0,2
(-) x
0,1
0,2

= 1,75.10
5−
(-) x
H
+
 
 
= 3.5.10
5−

→
pH = - lg
H
+
 
 
= - lg 3,5.10
5−
= 4,45
Bài 7: Dung dịch gồm: NH
3
0,1M, NH
4
Cl 0,2M 0, ở 25
0
C có hằng số Kb =
1,8.10
5−
. Tính pH của dung dịch.
Bài làm: NH

4
Cl
→
NH
4
+
+ Cl
−
0,2M 0,2M
NH
3
+ HOH
→
¬ 
NH
4
+
+ OH
−
Ban đầu: 0,1M 0,2M O
Phản ứng: x(M) 0,2 + x x
[ ]
0,1 - x 0,2 + x x
Kb = 1,8.10
5−
=
(0,2 )
0,1
x x
x

+
−
Do : Kb = 1,8.10
5−
< 10
4−
do đó:
0,2+x
≈
0,2
0,1 - x
≈
0,1
1,8.10
5−
=
0,2
0,1
Xx

(-) x = 0,9.10
5−
(M)
→

OH
−
 
 
= 0,9.10

5−
M
H
+
 
 
=
14
10
OH
−
−
 
 
=
14
5
10
0,9.10
−
−
=
9
1
.10
0,9
−
pH = lg
H
+

 
 
= - lg
9
1
.10
0,9
−
= 8,95
Vậy: pH = 8,95
Bài 8: Cho phản ứng thuận nghịch: A
(K)
+ B
(k)

→
¬ 
C
(k)
+ D
(k)

13
Khi cho 1ml A tác dụng với 1 mol B thì hiệu suất cực đại của phản ứng là:
66,67%
1- Tính hằng số cân bằng của phản ứng (1)
2- Nếu lượng A gấp 3 lần lượng B thì hiệu suất cực đại của phản ứng là bao
nhiêu.
Bài làm: Xét 1l hỗn hợp
(1) Phản ứng: A + B

→
¬ 
C + D
Ban đầu: 1M 1M O O
Phản ứng: 0,6667 0,6667 0,6667 0,6667
[ ]
0,3333 0,3333 0,6667 0,6667
(1) Ta có: K
CB
=
[ ] [ ]
[ ] [ ]
.
0,6667.0,6667
. 0,3333 0,3333
C D
A B x
=
= 4
(2) A + B
→
¬ 
C + D
Ban đầu: 3 M 1M O O
Phản ứng: x x x x
[ ]
3 - x 1 - x x x
K
CB
= 4 =

.
(3 )(1 )
x x
x x− −

Giải ra ta có: X
1
= 4,43 loại
X
2
= 0,9 M
Vậy H
B
=
0,9
100%
1
x
= 90%
Bài 9: ( CD A - 2007), Thực hiện phản ứng Este hoá:
CH
3
COOH + C
2
H
5
OH
→
¬ 
CH

3
COOC
2
H
5
+ H
2
O
Nếu cho 1mol CH
3
COOH tác dụng với 1mol C
2
H
5
OH khi phản ứng đạt trạng
thái cần bằng thu được
2
3
mol CH
3
COOC
2
H
5

14
Nếu cho 1mol CH
3
COOH tác dụng với Cl mol C
2

H
5
OH khi phản ứng đạt
trạng thái cân bằng thì hiệu suất cực đại là: H = 90% ( tính theo CH
3
COOH).
Tính giá trị của a.
Bài làm: Xét 1 l dung dịch
CH
3
COOH + C
2
H
5
OH
→
¬ 
CH
3
COOC
2
H
5
+ H
2
O
Ban đầu: 1M 1M O O
Phản ứng:
2
3

M
2
3
M
2
3
M
2
3
M
[ ]

1
3
M
1
3
M
2
3
M
2
3
M
K
cB
=
2 2
3 3
1 1

3 3
x
x
= 4
CH
3
COOH + C
2
H
5
OH
→
¬ 
CH
3
COOC
2
H
5
+ H
2
O
Ban đầu: 1(M) a(M) O O
Phản ứng: 0,9(M) 0,9M 0,9M 0,9M
[ ]
0,1M (a-0,9) 0,9(M) 0,9(M)
K
cB

= 4 =

0,9 0,9
0,1 ( 0,9)
x
x a −

→
a = 2,925M
2. NHỮNG BÀI TOÁN TÍNH TRẠNG THÁI CÂN BẰNG:
Bài 1: Cho phản ứng thuận nghịch.
A + 2B
→
¬ 
C
Nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng là:
[ ]
A
= 0,6 (M) ;
[ ]
B
= 1,2(M);
[ ]
C
= 2,16(M). Tính hằng số cân bằng và nồng
độ của A và B.
Bài làm: K
CB
=
[ ]
[ ] [ ]
2

.
C
A B
=
2,16
0,6 (1,2)x
= 2,5
Ta có: A + 2B
→
¬ 
C
Ban đầu: C
A
C
B
O
Phản ứng: x(M) 2x(M) x(M)
15
[ ]
C
A
-x C
B
-2x x
Ta có:
[ ]
C
= x = 2,16 (M)

[ ]

A
= C
A
-x = 0,6
→
C
A
= 2,76 (M)

[ ]
B
= C
B
- 2x = 1,2
→
C
B
= 5,52 (M)
Bài 2: ( ĐH - A - 2009)
Một bình phản ứng có dung tích không đổi, chứa hỗn hợp khí N
2
và H
2
với
nồng độ tương ứng là: 0,3M và 0,7M. Sau khi phản ứng tổng hợp NH
3
đạt
trạng thái cân bằng ở t
0
C, H

2
chiếm 50% thể tích hỗn hợp thu được hằng số
cân bằng K
C
ở t
o
C của phản ứng có giá trị là:
A. 3,125 B. 0,500 C. 0,609 D. 2,500
Bài làm: PTHH
N
2
+

3H
2

→
¬ 
2NH
3

(k) (k) (k)
Ban đầu: 0,3M 0,7M O
Phản ứng: x(M) 3x(M) 2x(M)
[ ]
0,3-x 0,7-3x 2x
% V
H
2

=
0,7 3
0,3 0,7 3 2
x
x x x
−
− + − +
x 100% = 50%
(-) x = 0,1(M)
K
CB

[ ]
[ ] [ ]
2
2
3
2 2
(2 )
(0,3 )(0,7 3 )
NH
x
N H x x
=
− −
= 2,925
Đáp số: K
CB
= 2,925.
3. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN HẰNG SỐ CÂN BẰNG.

Bài 1: Xét phản ứng: H
2
O + CO
(k)

→
¬ 
CO
2(k)
+ H
2(k)

ở T = 690K có K
p
= 10,0. Tính K
p
ở T = 800K. Biết rằng, trong khoảng nhiệt
độ này,
∆
H
0
được coi là không đổi và bằng: - 42676,8 J/mol
Bài làm: Ta áp dụng kiến thức
In
800 42676,8 1 1
( )
690 8,314 690 800
K
K
= − −

= - 1,023
16
→

800
0,359 800 0,359 10 3,59
690
K
K x
K
= → = =
Kết quả cuối cùng cho biết, ở 800K hằng số Kp = 3,59. Như vậy, do phản ứng
phát nhiệt
∆
H
0
< 0 nên khi nhiệt độ tăng, hằng số cân bằng giảm. Cân bằng
của phản ứng chuyển dịch về phía trái, sản phẩm (CO
2
, H
2
) thu được giảm.
Bài 2: Đi axit các bon bị phân huỷ ở nhiệt độ cao theo phản ứng:
2CO
2

→
CO + CO
2
. Khi áp suất = 1 at thì lượng % CO

2
bị phân
huỷ là: 2,0.10
5−
ở 1000
0
K và 1,27 x 10
2−
ở 1400
0
K. Hãy tính biến thiên năng
lượng tự do chuẩn và entropi chuẩn ở 1000
0
K. Giả sử khoảng nhiệt độ trên
∆
H của phản ứng coi như không đổi.
17
Bài làm: Ta có sự phản ứng
2CO
2

→
¬ 
2CO + O
2

Tại 1000
0
K 1,0at 2,0.10
7−

1,0.10
7−
Tại: 1400
0
K 1,0at 1,27.10
4−
0,635.10
4−
Ta có: Kp =
2
2
2
CO 2
CO
P .PO
P
, ở 1000
0
K . K
p1
=
7 2
21
2
(2,0.10 )
4,0.10
(1,0)
−
−
=

ở 1400
0
K : Kp
2
=
4 2 4
2
(1,27 10 ) (0,635 10 )
(1,0)
x x x
− −
= 1,024.10
22−
ở 1000 K :
∆
G
0
=- RT. ln Kp
∆
G
0
= - 8,314 x 1000 x ln 4,0.10
21−
= 390,515 I/mol
∆
H trong khoảng nhiệt độ: 100
→
1400
o
K

Ln
0
0
2
1 1 2
1 1
( ) 563,376 /
Kp H
H KJ mol
Kp R T T
∆
= − →∆ =
ở 1000
0
K , giá trị
∆
S
0
tính theo công thức
∆
G
0
=
∆
H
0
- T.
∆
S
0

→

∆
S
0
= -
0 0
1 1
172,876. . ,
G H
J mol K
T
− −
∆ + ∆
=
Bài 3: Tại áp suất không đổi và bằng 1 at, phân tử N
2
O
4
bị phân huỷ 50% và
79% với 60
0
C và 100
0
C. Hãy tính.
1. Tính hằng số cân bằng ở các nhiệt độ tương ứng nói trên theo phản ứng:
N
2
O

4

→
¬ 
2NO
2

2. Xác định nhiệt phân li của phản ứng
Bài làm:
1. Phản ứng: N
2
O
4

→
¬ 
2NO
2

Ban đầu 1 0
Phân li: x x
CB 1- x 2x
P riêng phần:
1
.
1
x
x
−
+

P
2
1
x
x+
.P
K
p
=
2
2 4
NO
N O
P
P
18
ở - Kp ở 60
0
C : Kp
333
= 1,33 at
- Kp ở 100
0
C : Kp
373
= 6,44 at
2. Ln
2
1
KT

KT
=
1 2
1 1
( )
AH
H T T
−
. Từ 60
0
C
→
100
0
C,
∆
H = cost
∆
H = 41,5 KJ/ mol
4. MỐI LIÊN HỆ GIỮA: K
C
, K
P
, K
X
.
Bài 1: Cho cân bằng: COCl
2(k)

→

¬ 
CO
(k)
+ Cl
2(k)
ở 550
0
C, P = 1 atm có độ phân huỷ của COCl
2
là: x = 77%. Tính K
p
, và K
e
.
Bài làm: COCl
2

→
¬ 
CO + Cl
2

Ban đầu: 1 0 0
Phản ứng: x x x
Cân bằng: 1 - x x x
Tổng số mol ở trạng thái cân bằng là: 1 + x
P
CO
= P
Cl

2

= P.
1 2
x
+
P
COCl
2

= P.
1
1
x
x
−
+
Ta có: Kp =
2
2
2
.
.
1
CO Cl
COCl
P P
x
P
P x

=
−
Thay số vào ta được:
Kp =
2
2
1 (0,77)
1,456
1 (0,77)
−
=
−
K
C
= Kp. (RT)
1−
= 1,456 . (
1
22,4
.823)
273
−

≈
0,0215
Bài 2: Xét phản ứng:
N
2(k)
+ 3H
2(k)

→
¬ 
1NH
3(k)

Biết rằng ở T = 673K và p = 1 at thì Kp = 1,64. 10
4−
. Tính K
c
, K
x

Bài làm: Đối với phản ứng trên ta có.

∆
n = 2 - ( 3+ 1) = - 2
Vậy hằng số cân bằng sẽ là: Kp = K
C
( RT)
2−
19
Hay: K
C
=
2
( )
Kp
RT
−

= Kp. (RT)
2
= 1,64.10
4−
. (0,082 x 673)
2
= 0,5
Theo đầu bài khi: P = 1 atm sẽ dẫn đến K
X

= Kp

= 1,64.10
4−
5. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG
Bài 1: Cho phản ứng
N
2(k)
+ 2H
2(k)

→
¬ 
2NH
3(k)

∆
H < O. Cho biết ảnh hưởng của
các yếu tố nhiệt độ, áp suất, nồng độ đến chuyển dịch cân bằng.
Bài làm: Áp suất: Khi P

↑
cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận ( làm giảm
số phân tử khi: 4 -> 2)
- Khi P
↓
cân bằng chuyển dịch theo chiều nghich ( làm tăng số phân
tử khí 2 -> 4).
* Nhiệt độ:
∆
H > O N
2(k)
+ 3H
2(k)

→
¬ 
2NH
3(k)

∆
H < O
- Khi tăng t
0
cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch làm giảm nhiệt độ
- Khi giảm t
0
cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận làm tăng nhiệt độ
* Khi ta tăng
[ ] [ ]
2 2

,N H →
cân bằng theo chiều thuận để giảm nồng độ
[ ] [ ]
2 2
;N H
.
Bài 2: Cho biết phản ứng nào sau đây chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng
áp suất.
1, H
2(k)
+ I
2(k)

→
¬ 
2HI
(k)

2, 2H
2(k)
+ O
2(k)

→
¬ 
2H
2
O
(k)

3, 2SO
3(k)

→
¬ 
2SO
2(k)
+ O
2(k)

Bài làm:
1. Không phụ thuộc vào áp suất. Vì số phân tử trước và sau phản ứng = nhau.
2. Khi tăng P cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận làm giảm P. ( Vì số phân
tử khí giảm từ 3
→
2).
3. Khi tăng P cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch làm giảm áp suất. ( Vì
số phân tử khí giảm từ 3
→
2).
20
V. MỘT SỐ BÀI TẬP ĐỀ NGHỊ.
Bài 1: Đun nóng NO
2
trong một bình kín, sau một thời gian, tới một nhiệt độ
nào đó thì cân bằng.
2NO
2
(k)
ˆ ˆ†

‡ ˆˆ
2NO(k) + O
2
(k)
Được thiết lập. Tại thời điểm đạt được cân bằng người ta biết nồng độ
[ ]
2
NO
= 0,06M. Xác định hằng số cân bằng K
C
của phản ứng trên, biết rằng nồng độ
ban đầu của NO
2
bằng 0,3M.
Đáp số: K
C
= 1,92
Bài 2: PCl
5
phân huỷ theo phản ứng: PCl
5
(k)
ˆ ˆ†
‡ ˆˆ
PCl
3
(k) + Cl
2
(k)
Hãy tính K

P
của phản ứng này, biết rằng độ phân ly
α
của PCl
5
là 0,485 ở
200
0
C và áp suất tổng cộng của hệ khi cân bằng là 1 atm.
Đáp số: K
P
= 0,307
Bài 3: Biết hằng số cân bằng của phản ứng:
CO(k) + H
2
O (h)
ˆ ˆ†
‡ ˆˆ
CO
2
(k) + H
2
(k).
Ở 850
0
C bằng 1. Tính nồng độ các chất cân bằng? Cho biết nồng độ các chất
tại thời điểm ban đầu như sau:
[ ]
CO
= 0,25M;

[ ]
2
H O
= 3,0M.
Đáp số:
[ ] [ ]
2
CO = 0,25M; H O = 2,25M;

[ ] [ ]
2 2
H = CO = 0,7M
Bài 4: Ở 1000
0
hằng số cân bằng của phản ứng:
FeO(r) + CO(k)
ˆ ˆ†
‡ ˆˆ
Fe(r) + CO
2
(k)
Bằng 0,5. Tìm nồng độ của CO và CO
2
lúc cân bằng nếu nồng độ ban đầu của
chúng tương ứng bằng 0,05M và 0,01M.
Đáp số:
[ ] [ ]
2
CO = 0, 04M; CO = 0, 02M
Bài 5: Xét phản ứng: 2NO(k) + O

2
(k)
ˆ ˆ†
‡ ˆˆ
2NO
2
ở nhiệt độ T = 1000 K có
K
C
= 1,20. ở một thời điểm nào đó ta có:
[ ] [ ] [ ]
.
2 2
O = 1, 25M; NO = 2,25M; NO = 3,25M
Hãy cho biết khi đó hệ có ở trạng thái cân bằng không?
21
Nếu không thì phản ứng sẽ tiếp tục xảy ra theo chiều hướng nào?
Đáp số: Phản ứng theo chiều nghịch.
Bài 6: Xét phản ứng: C( r) + O
2
(k)
ˆ ˆ†
‡ ˆˆ
2CO(k) ở 815
0
C

có K
P
= 10.

Hãy tính áp suất riêng phần của các chất khí khi phản ứng đạt trạng thái cân
bằng ở điều kiện t = 815
0
C và P = 1 atm.
Đáp số: P
CO
= 0,92 atm; P
CO
2
= 0,08 atm.
Bài 7: Xét phản ứng: N
2
(k) + 3H
2
(k)
ˆ ˆ†
‡ ˆˆ
2NH
3
(k)
Biết rằng ở 500
0
C thì K
P
= 1,44.10
5−
. Hãy tính K
C

Biết rằng

∆
H = - 104,9 kJ, hãy tính K
P
ở 400
0
C.
Đáp số: K
C
= 5,79.10
2−
; K
P
= 1,6.10
4−
V. PHẠM VI SỬ DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP.
Qua phân dạng các bài tập về hằng số cân bằng hoá học ta nhận thấy:
- Đã giải được triệt để các bài tập về hằng số cân bằng trong các đề thi
đại học và đề thi học sinh giỏi.
- Giúp cho học sinh có sự gắn kết các loại bài tập có liên quan đến hằng
số cân bằng trong chương trình THPT.
VI. TỔ CHỨC THỰC HIỆN:
Với nội dung và phương pháp đã trinh bày ở trên, tôi đã áp dụng giảng
dạy ở các khối lớp 10 thu được kết quả tốt, đối tượng là học sinh lớp: 10T,
10V, 10H, 10F, 10I trường THPT chuyên Lam Sơn từ năm học: 2006 - 2011.
Học sinh lớp 10I, 10F, 10V được giới thiệu phương pháp thông thường truyền
thống, còn học sinh lớp 10T, 10H được giảng dạy theo cách phân loai trên.
Phương pháp Phương pháp thông thường
(10V, 10F, 10I)
Phương pháp phân loại
(10H, 10T)

% học sinh hiểu bài và làm
tốt bài tập
45% 95%
22
C. KẾT LUẬN:
Trong quá trình giảng dạy ở tổ hoá trường THPT chuyên Lam Sơn -
Thanh Hoá. Tôi nhận thấy rằng việc đổi mới và cải tiến phương pháp dạy học,
để nhằm nâng cao hiệu quả giờ học tới mức tổi đa, phát huy trí tuệ của học
sinh để từ đó các em chủ động lĩnh hội kiến thức mà thầy cô truyền thụ một
cách nhanh chóng và sâu sắc nhất.
Trong thời gian ngắn ngủi và trình độ có hạn, bản thân tôi chỉ nêu ra
một quan điểm để thực hiện đổi mới phương pháp dạy học môn hoá học mà
tôi đang làm ở trường THPT chuyên Lam Sơn bấy lâu nay.
Chắc chắn đề tài vẫn còn thiếu sót. Tôi mong được sự giúp đỡ tận tình
của thầy cô trường THPT chuyên Lam Sơn, các đồng chí chuyên viên và đồng
nghiệp.
Tôi chân thành cảm ơn!
Thanh hoá ngày 25 tháng 5 năm 2011
Người làm SKKN
Trương Quang Đạo
23
24