bài giảng cân bằng hóa học lớp 11

C©n b»ng ho¸ häc
Bµi gi¶ng dµnh cho häc sinh
líp 11 THPT (2 tiÕt)

Cân bằng hoá học
I. Phản ứng 1 chiều, phản ứng thuận nghịch và cân
bằng hoá học.
II. Hằng số cân bằng hoá học.
III. Sự chuyển dịch cân bằng.
IV. Các yếu tố ảnh h'ởng đến cân bằng hoá học.
V. ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học
trong sản xuất hoá học.

Cân bằng hoá học
I. Phản ứng 1 chiều, phản ứng thuận nghịch và
cân bằng hoá học.
1.Phản ứng một chiều.
Là phản ứng mà chỉ xảy ra theo 1 chiều mà
không xảy ra theo chiều ng'ợc lại trong cùng
điều kiện.
2KClO
3
2KCl + 3O
2
MnO
2
t
0
VD:

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
ng'ợc nhau trong cùng 1 điều kiện.
VD:
Cl
2
+ H
2
O HCl + HClO

I. Phản ứng 1 chiều, phản ứng thuận
nghịch và cân bằng hoá học.
3. Cân bằng hoá học.
H
2
+ I
2
2HI
Tr'ớc PƯ: 0,500 0.500 mol
Sau PƯ: 0,107 0,107 0,768 mol
430
0
C:
2HI H
2
+ I
2
Tr'ớc PƯ: 1,000 mol

Sau PƯ: 0,107 0,107 0,768 mol
T=const: số mol các chất đ'ợc giữ nguyên
Cân bằng hoá học: v
th
=v
ngh

I. 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. H»ng sè c©n b»ng ho¸ häc.
1. C©n b»ng trong hÖ ®ång thÓ.
XÐt hÖ c©n b»ng:
N
2
O
4
(k) 2NO
2
(k) ë 25
0
C

Nång ®é ban
®Çu, M

Nång ®é ë tr¹ng
th¸i c©n b»ng, M
tØ sè nång
®é lóc c©n
b»ng
[N
2
O
4
]
0
[NO
2
]
0
[N
2
O
4
] [NO
2
]
[NO
2
]
2
[N
2
O
4

]
0,6700 0,0000 0,6430 0,0547 4,65.10
-3
0,4460 0,0500 0,4480 0,0457 4,66.10
-3
0,5000 0,0300 0,4910 0,0475 4,60.10
-3
0,6000 0,0400 0,5940 0,0523 4,60.10
-3
0,0000 0,2000 0,0898 0,0204 4,63.10
-3

1. C©n b»ng trong hÖ ®ång thÓ.
[NO
2
]
2
[N
2
O
4
]
≈ 4,63.10
-3
ë 25
0
C
H»ng sè c©n b»ng
N
2

O
4
(k) 2NO
2
(k)
K=
[NO
2
]
2
[N
2
O
4
]
= 4,63.10
-3
ë 25
0
C
[NO
2
], [N
2
O
4
]: nång ®é lóc c©n b»ng (mol/l)

1. C©n b»ng trong hÖ ®ång thÓ.
Tæng qu¸t:

aA + bB cC + dD
K=
[C]
c
.[D]
d
[A]
a
.[B]
b
K=f(t
0
)

Chó ý:
K phô thuéc vµo ph;¬ng tr×nh c©n b»ng.
N
2
O
4
(k) 2NO
2
(k)
K=
[NO
2
]
2
[N
2

O
4
]
K’=
[NO
2
]

[N
2
O
4
]
1/2
N
2
O
4
(k) NO
2
(k)
1
2
ë cïng nhiÖt ®é: K=(K’)
2

2. C©n b»ng trong hÖ dÞ thÓ.
VD1: C (r) + CO
2
(k) 2CO (k)

CaCO
3
(r) CaO (r) + CO
2
(k)
K=
[CO]
2
[CO
2
]
VD2: K=[CO
2
]
ë 820
0
C: K=4,28.10
-3
[CO
2
]=4,28.10
-3
ë 880
0
C: K=1,06.10
-2
[CO
2
]=1,06.10
-2

III. Sù chuyÓn dÞch c©n b»ng ho¸ häc.
1. ThÝ nghiÖm.

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. C¸c yÕu tè ¶nh h;ëng ®Õn c©n b»ng
ho¸ häc.
1. ¶nh h;ëng cña nång ®é.
XÐt hÖ c©n b»ng sau trong 1 b×nh kÝn ë nhiÖt ®é
kh«ng ®æi: C(r) + CO
2
(k) 2CO(k)
K=
[CO]
2
[CO
2
]
ë 800
0
C: K=9,2.10
-2

1. ảnh h;ởng 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 h;ởng của áp suất.
N
2
O
4
(k) 2NO
2
(k)
Xét cân bằng trong xi lanh kín có pít tông ở nhiệt độ
không đổi:
K=
[NO
2
]
2
[N
2
O
4
]
V=V/2 [NO
2
]=2[NO
2
]; [N

2
O
4
]=2[N
2
O
4
]
Tử số tăng 4 lần, mẫu số tăng 2 lần, K=const
cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch

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.

Nhận xét:
Khi hệ cân bằng có số mol khí ở 2 vế của ph'ơng
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.
H
2
(k) + I
2
(k) 2HI(k)
Fe
2
O

3
(r) + 3CO(k) 2Fe(r) + 3CO
2
(k)
CaO(r) + SiO
2
(r) CaSiO
3
(r)
VD:

3. ảnh h;ởng của nhiệt độ.
K=f(t
0
) t
0
thay đổi thì K thay đổi
VD:
N
2
O
4
(k) 2NO
2
(k) H=58 kJ>0

Tăng t
0
: màu của hỗn hợp khí đậm lên.
Hạ t

0
: màu của hỗn hợp khí nhạt đi.
(không màu) (màu nâu đỏ)

3. ảnh h;ởng 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, nh' 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: 2SO
2
(k) + O

2
(k) 2SO
3
(k) H=-198kJ<0
Để tăng tốc độ phản ứng thì:
Tăng nhiệt độ.
Dùng chất xúc tác.
Tăng nồng độ ôxi (dùng d; không khí).

V. ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân
bằng hoá học trong sản xuất hoá học.
VD2: N
2
(k) + 3H
2
(k) 2NH
3
(k) H=-92kJ<0
Để 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.