CHƯƠNG 1. CÂN BẰNG HÓA HỌC

BÀI 1: KHÁI NIỆM VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC  

(17 câu)

1. NHẬN BIẾT (5 câu)

Câu 1: Phản ứng thuận nghịch là gì? Nêu một số ví dụ về phản ứng thuận nghịch mà em biết.

Trả lời:

- Khái niệm: Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo hai chiều ngược nhau trong cùng điều kiện

- Một số ví dụ về phản ứng thuận nghịch:

 + Phản ứng của hơi iodine với khí hydrogen:

H₂(g) + I₂(g)  2HI(g)

 + Phản ứng của khí chlorine với nước:

Cl₂(aq) + H₂O(l)  HCl(aq) + HclO(aq)

Câu 2: Quá trình hình thành hang động, thạch nhũ là một ví dụ điển hình về phản ứng thuận nghịch trong tự nhiên. Viết PTHH của các phản ứng xảy ra trong hai quá trình đó và xác định phản ứng thuận, phản ứng nghịch.

Trả lời:

- PTHH:

CaCO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(aq)  Ca(HCO₃)₂(aq)

- Phản ứng thuận: CaCO₃ + H₂O + CO₂  Ca(HCO₃)₂

- Phản ứng nghịch: Ca(HCO₃)₂  CaCO₃ + H₂O + CO₂

Câu 3: Cho phản ứng thuận nghịch tổng quát:

aA + bB  cC + dD

1. a) Viết biểu thức hằng số cân bằng K_C của phản ứng? Cho biết K_C của một phản ứng thuận nghịch chỉ phụ thuộc vào yếu tố nào?
2. b) Nêu ý nghĩa của hằng số cân bằng

Trả lời:

a)

- Xét phản ứng thuận nghịch tổng quát:

aA + bB  cC + dD

Ở trạng thái cân bằng, hằng số cân bằng (K_C) của phản ứng được xác định của biểu thức:

Trong đó: [A], [B], [C], [D] là nồng độ mol của các chất A, B, C, D ở trạng thái cân bằng; a, b, c, d là hệ số tỉ lượng của các chất trong phương trình hóa học của phản ứng.

- Hằng số cân bằng K_C của một phản ứng thuận nghịch chỉ phụ thuộc nhiệt độ và bản chất của phản ứng

1. b)

K_C càng lớn thì phản ứng thuận càng chiếm ưu thế hơn và ngược lại, K_C càng nhỏ thì phản ứng nghịch càng chiếm ưu thế hơn

Câu 4: a) Nêu ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển dịch cân bằng hóa học?

1. b) Cho phản ứng:

2NO₂(g)  N₂O₄(g)

Em hãy hoàn thành bảng dưới đây

Trả lời

1. a) Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ, tức là chiều phản ứng thu nhiệt , nghĩa là chiều làm giảm tác động của việc tăng nhiệt độ và ngược lại
2. b)

Xét phản ứng: 2NO₂(g)  N₂O₄(g)

Câu 5: a) Nêu ảnh hưởng của nồng độ đến sự chuyển dịch cân bằng hóa học và nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier

1. b) Cho phản ứng dưới đây:

CH₃COONa + H₂O  CH₃COOH + NaOH

Em hãy hoàn thành bảng dưới đây

Trả lời:

a)

- Khi tăng nồng độ một chất trong phản ứng thì cân bằng hóa học bị phá vỡ và chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ của chất đó và ngược lại.

- Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng, khi chịu một tác động bên ngoài như biến đổi nồng độ, nhiệt độ, áp suất thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

b)

CH₃COONa + H₂O  CH₃COOH + NaOH

2. THÔNG HIỂU (7 câu)

Câu 1: Trong số các phản ứng dưới đây (xảy ra trong dung dịch), phản ứng nào là phản ứng một chiều, phản ứng nào là phản ứng thuận nghịch? Thay mũi tên  trong phương trình của phản ứng thuận nghịch bằng kí hiệu

1. a) KOH(aq) + HCl(aq) KCl(aq) + H₂O(l)
2. b) Zn(s) + H₂SO₄(aq) ZnSO₄(aq) + H₂(g)
3. c) Br₂(l) + H₂O(l) HBr(aq) + HbrO(aq)
4. d) BaCl₂(aq) + Na₂SO₄(aq) BaSO₄(s) + 2NaCl(aq)

Trả lời:

- Phản ứng một chiều: a, b, d

- Phản ứng thuận nghịch: c

Br₂(l) + H₂O(l) HBr(aq) + HbrO(aq)

Câu 2: Nếu tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ, cân bằng nào dưới đây chuyển dịch theo chiều thuận? Giải thích

(1) CO(g) + H₂O(g)  H₂(g) + CO₂(g)

(2) PCl₅(g)  Cl₂(g) + PCl₃(g)

(3) H₂(g) + I₂(g)  2HI(g)

(4) 2SO₂(g) + O₂(g)  2SO₃

Trả lời:

- Cân bằng (4) chuyển dịch theo chiều thuận vì khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất hay chiều giảm số mol khí (từ 3 phân tử khí tạo thành 2 phân tử khí)

- Các cân bằng còn lại không chuyển dịch theo chiều thuận vì:

+ Cân bằng (2): Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất hay chiều làm giảm số mol khí, tức là chiều nghịch

+ Cân bằng (1) và (3): Khi tăng áp suất, cân bằng không chuyển dịch theo chiều nào vì số mol khí ở hai vế của phản ứng bằng nhau.

Câu 3: Viết biểu thức tính hằng số cân bằng K_C của các phản ứng dưới đây

1. a) 2SO₂(g) + O₂(g) 2SO₃(g)
2. b) N₂(g) + 3H₂(g) 2NH₃(g)
3. c) CaCO₃(s) CaO(s) + CO₂(g)
4. d) Cu₂O(g) + O₂(g) 2CuO(s)

Trả lời:

1. a)
2. b)
3. c)
4. d)

Câu 4: Dựa vào giá trị hằng số cân bằng của phản ứng dưới đây, hãy cho biết phản ứng nào có hiệu suất cao nhất và phản ứng nào có hiệu suất thấp nhất ?

1. a) SO₂(g) + NO₂(g) NO(k) + SO₃(k) K = 1.10²
2. b) H₂(g) + F₂(g) 2HF(g) K = 1.10³
3. c) 2H₂O(g) 2H₂(g) + O₂(g) K = 6.10^-28

Trả lời:

Phản ứng b có hiệu suất cao nhất và phản ứng c có hiệu suất thấp nhất

Câu 5: Xét cân bằng dưới đây trong một bình kín

CaCO₃(s)  CaO(s) + CO(g)     H = 178 kJ

Ở 820^oC hằng số cân bằng K_C = 4,28.10^-3

1. a) Phản ứng trên là phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt ?
2. b) Khi phản ứng đang ở trạng thái cân bằng, nếu biến đổi một trong những điều kiện sau đây thì hằng số cân bằng K_C biến đổi như thế nào? Giải thích.

+ Lấy bớt một lượng CaCO₃ sinh ra

+ Giảm nhiệt độ của phản ứng xuống

Trả lời:

1. a) Phản ứng thu nhiệt vì H > 0
2. b) K_C = [CO₂]

+ Lấy bớt một lượng CaCO₃ sinh ra thì hệ cân bằng không chuyển dịch  K_C không đổi.

+ Khi giảm nhiệt độ của phản ứng xuống thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch (chiều tỏa nhiệt) để đến trạng thái cân bằng mới và ở trạng thái cân bằng mới này thì nồng độ CO₂ giảm  K_C giảm

Câu 6: Cho phản ứng:

2SO₂(g) + O₂(g)  2SO₃(g)       H < 0   

Cân bằng chuyển dịch theo chiều nào khi:

1. a) Tăng nồng độ O₂
2. b) Giảm nồng độ SO₂

Trả lời:

1. a) Khi tăng nồng độ O₂ thì cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ O₂, tức chiều thuận
2. b) Khi giảm nồng độ SO₂ thì cần bằng chuyển dịch theo chiều tạo ra SO₂, tức chiều nghịch

Câu 7: Sản xuất ammonia trong công nghiệp dựa trên phương trình hóa học sau :

2N₂(k) + 3H₂(k)  2NH₃          H = - 92 kJ

Cân bằng chuyển dịch theo chiều nào khi:

1. a) Tăng nhiệt độ
2. b) Giảm áp suất

Trả lời:

1. a) Khi tăng nhiệt độ thì cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt nghĩa là chiều nghịch.
2. b) Khi giảm áp suất thì cân bằng chuyển dịch theo chiều tăng số mol khí nghĩa là chiều thuận.

3. VẬN DỤNG (3 câu)

Câu 1: Cho phản ứng thuận nghịch sau:

H₂(g) + I₂(g)  2HI(g)

Nồng độ các chất lúc cân bằng ở nhiệt độ 430^oC như sau:

[H₂] = [I₂] = 0,107M; [HI] = 0,768M

Tính hằng số cân bằng K_C của phản ứng ở 430^oC

Trả lời:

Xét phản ứng:

H₂(g) + I₂(g)  2HI(g)

Hằng số cân bằng:

Ta có: [H₂] = [I₂] = 0,107M; [HI] = 0,768M

Câu 2: Cho phương trình phản ứng:

N₂(g) + O₂(g) 2NO(g)

Ở 1 500K, hằng số cân bằng K_C = 1,00.10^-4. Giả sử một mẫu không khí có nồng độ N₂ và O₂ trước khi phản ứng lần lượt là 0,80 M và 0,20 M. Tính nồng độ ở thời điểm cân bằng của các chất phản ứng và sản phẩm sau khi hỗn hợp được đốt nóng ở 1 500K.

Trả lời:

Xét phương trình phản ứng:

N₂(g) + O₂(g) 2NO(g)

                                  C_bđ       0,8         0,2   

                                  P/ư        x            x             2x

                                  [ ]     0,8 – x    0,2 – x      2x

  x = 1,99.10^-3

Vậy [N₂] = 0,8 – x = 0,798M; [O₂] = 0,2 – x = 0,198M; [NO] = 2x = 3,98.10^-3M

Câu 3: Trộn 1,0 mol; 1,4 mol B và 0,5 mol C vào bình dung tích 1,0 lít. Phản ứng xảy ra: A + B  2C. Khi cân bằng nồng độ của C là 0,75 M. Tính hằng số cân bằng K_C của phản ứng.

Trả lời:

A    +    B          2C

                                  C_bđ           1         1,4            0,5

                                  [ ]         0,875    1,275         0,75

                                  P/ư       0,125    0,125         0,25

 K_C =

4. VẬN DỤNG CAO (2 câu)

Câu 1: Xét phản ứng ở nhiệt độ T = 1 000K có K_C = 1,2:

2NO(g) + O_2(g)  2NO₂

Ở một thời điểm nào đó ta có: [O₂] = 1,25M; [NO] = 2,25M; [NO₂] = 3,25M.

Hãy cho biết khi đó hệ có ở trạng thái cân bằng không? Nếu không thì phản ứng sẽ tiếp tục xảy ra theo chiều nào?

Trả lời:

Ta có: K^’ = < K_C

Suy ra:

- Khi đó hệ không ở trạng thái cân bằng

- Giảm K  Nồng độ NO₂ phải giảm và nồng độ của NO, O₂ tăng. Vậy phản ứng sẽ tiếp tục xảy ra theo chiều nghịch.

Câu 2: Một bình kín chứa NH₃ ở 0^oC và 1 atm với nồng độ 1 mol/l. Nung bình kín đó đến 546^oC và NH₃ bị phân hủy theo phản ứng:

2NH₃  N₂ + 3H₂

Khi phản ứng trên đạt tới trạng thái cân bằng, áp suất khí trong bình là 3,3 atm. Thể tích bình không đổi, Tính hằng số cân bằng của phản ứng thủy phân ammonia ở 546^oC

Trả lời:

Ta có áp suất tăng lên vì hai lí do: nhiệt độ tăng và số mol khí tăng. Nhiệt độ từ 0^oC(273K) tăng lên 546^oC (819K) nghĩa là nhiệt độ tuyệt đối tăng lên 3 lần. Như vậy số mol khí chỉ tăng  lần.

+ Giả sử ban đầu trong bình chứ n mol khó NH₃ và x mol chất đó đã bị phân hủy:

2NH₃            N₂ +      3H₂

                                  C_bđ       n                   0            0

                                  [ ]       n – x             0,5x       1,5x

n_cb = n – x + 0,5x + 1,5x = 1,1n  x = 0,1n

+ Ta có:  = C_bđ= 1

[N₂] =  = 0,05 M; [H₂] =  = 0,15 M; [NH₃] =  = 0,9 M

+ Hằng số cân bằng: