HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

* Phản ứng một chiều

- GV viết phương trình hóa học :

Fe(s) + 2HCl(aq)  FeCl₂(aq) + H₂(g)     (1)

- GV nêu đặc điểm của phản ứng (1):

+ Trong cùng điều kiện, FeCl₂(aq) và H₂(g) không thể biến đổi lại thành Fe(s) và HCl(aq) được.

+ Phản ứng có đặc điểm như vậy được gọi là phản ứng một chiều.

- GV chốt lại đặc điểm của phản ứng một chiều: Các chất sản phẩm không phản ứng lại được với nhau tạo thành chất đầu.

- GV đặt câu hỏi: Vậy có phản ứng nào mà các chất sản phẩm lại phản ứng được với nhau để tạo thành chất đầu không?

* Phản ứng thuận nghịch

- GV: Trong thực tế, nhiều phản ứng không chỉ diễn ra theo một chiều mà đồng thời theo cả hai chiều, chiều thuận và chiều nghịch.

- GV yêu cầu HS thảo luận cặp đôi tìm hiểu Ví dụ 1 SGK trang 7 và trả lời câu hỏi:

N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)     (1)

+ Chiều các chất ban đầu tạo thành sản phẩm được gọi là chiều gì? (chiều thuận)

+ Chiều các chất sản phẩm tạo thành chất ban đầu được gọi là chiều gì? (chiều nghịch)

+ Phản ứng thuận nghịch là gì?

- GV kết luận: Phản ứng (1) được gọi là phản ứng thuận nghịch.

- GV yêu cầu HS trả lời Câu hỏi 1 SGK trang 7:

1. Hãy nêu một số ví dụ về phản ứng thuận nghịch mà em biết.

* Trạng thái cân bằng

- GV chia lớp thành các nhóm, thảo luận nghiên cứu về trạng thái cân bằng hóa học thông qua Ví dụ 2 SGK trang 7, 8:

H₂(g) + I₂(g)  2HI (g)

- GV yêu cầu các nhóm trả lời Câu hỏi 2, 3 SGK trang 7:

2. Xét Ví dụ 2:

a) Giải thích vì sao màu tím của hỗn hợp khí lại nhạt dần so với lúc mới bắt đầu trộn hai khí H₂ và I₂ với nhau.

b) Sau một khoảng thời gian, màu tím của hỗn hợp không thay đổi, chứng tỏ nồng độ của chất nào không thay đổi?

3. Cho hai đồ thị (a) và (b) dưới đây. Mỗi đồ thị biểu diễn sự thay đổi tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch theo thời gian

Hãy cho biết đồ thị nào thể hiện đúng Ví dụ 2. Đường màu xanh trong đồ thị đó biểu diễn tốc độ phản ứng thuận hay tốc độ phản ứng nghịch?

- GV dẫn dắt HS nhận xét: Trong thí nghiệm trên, lúc đầu phản ứng thuận có tốc độ lớn hơn phản ứng nghịch và ưu tiên tạo ra hydrogen iodine. Theo thời gian, tốc độ phản ứng thuận giảm dần, tốc độ phản ứng nghịch tăng dần đến khi tốc độ hai phản ứng bằng nhau.

Tại thời điểm này, số mol của các chất hydrogen, iodine, hydrogen iodine không thay đổi nữa. Đây là thời điểm phản ứng thuận nghịch đạt tới trạng thái cân bằng.

- GV đưa ra khái niệm trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch.

- GV nhấn mạnh với HS đặc điểm của cân bằng hóa học:

Cân bằng hóa học là một cân bằng động, ở trạng thái cân bằng phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn tiếp diễn với tốc độ bằng nhau nhưng nồng độ của một chất bất kì trong phản ứng không đổi là do lượng mất đi và lượng sinh ra chất đó bằng nhau.

- GV yêu cầu HS thảo luận trả lời Câu hỏi 4 SGK trang 8:

4. Vì sao giá trị  là một hằng số ở nhiệt độ xác định?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS suy nghĩ trả lời câu hỏi của GV, Câu hỏi 1 – 4 SGK trang 7, 8.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Đại diện HS trả lời câu hỏi của GV, Câu hỏi 1 – 4 SGK trang 7, 8.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, tổng kết các đặc điểm của phản ứng một chiều và phản ứng thuận nghịch, trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch.

I. Khái niệm phản ứng thuận nghịch và trạng thái cân bằng

- Phản ứng một chiều là phản ứng chỉ xảy ra theo chiều chất phản ứng biến đổi thành chất sản phẩm, ví dụ :

Fe(s) + 2HCl(aq)  FeCl₂(aq) + H₂(g).

Ví dụ 1 (SGK trang 7)

- Phản ứng thuận nghịch là phản ứng trong đó ở cùng điều kiện, xảy ra đồng thời sự chuyển chất phản ứng thành chất sản phẩm và sự chuyển chất sản phẩm thành chất phản ứng.

Trả lời câu hỏi 1 SGK trang 7:

Một số ví dụ về phản ứng thuận nghịch:

2SO₂ + O₂  2SO₃

CH₃COOH + C₂H₅OH  CH₃COOC₂H₅ + H₂O

Ví dụ 2 (SGK trang 7, 8)

Trả lời Câu hỏi 2, 3 SGK trang 7:

2.

a) Sau khi trộn hai khí, phản ứng thuận diễn ra, nồng độ H₂ và I₂ giảm dần nên  giảm dần, màu tím của hỗn hợp cũng giảm dần.

b) Sau một khoảng thời gian, màu tím của hỗn hợp không thay đổi, chứng tỏ nồng độ của I₂ không thay đổi nữa.

3.

Đồ thị (a) thể hiện đúng Ví dụ 2. Đường màu xanh trong đồ thị biểu diễn tốc độ phản ứng nghịch.   

Khái niệm: Trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch là trạng thái mà tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

Đặc điểm:

+ Cân bằng hóa học là một cân bằng động

+ Ở trạng thái cân bằng, phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn tiếp diễn với tốc độ bằng nhau.

+ Ở trạng thái cân bằng, nồng độ của một chất bất kì trong phản ứng không đổi.

Trả lời Câu hỏi 4 SGK trang 8:

Ta có:

Vì ở trạng thái cân bằng nồng độ của một chất bất kì trong phản ứng không đổi nên giá trị  là một hằng số ở nhiệt độ xác định.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

* Biểu thức hằng số cân bằng

- GV giới thiệu biểu thức tính tính hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch tổng quát.

aA + bB  mM + nN

- GV lưu ý HS:

+ Hằng số cân bằng K_C của một phản ứng thuận nghịch, chỉ phụ thuộc nhiệt độ và bản chất của phản ứng, không phụ thuộc nồng độ ban đầu của các chất.

+ Nồng độ của chất rắn được coi bằng 1 và không có mặt trong biểu thức tính hằng số cân bằng.

- GV lấy ví dụ về phản ứng thuận nghịch có mặt của chất rắn và hướng dẫn HS viết biểu thức hằng số cân bằng của phản ứng:

C(s) + CO₂(g)  2CO(g)

- GV yêu cầu HS thảo luận trả lời Câu hỏi 5, 6 SGK trang 9:

5. Viết biểu thức hằng số cân bằng K_C cho phản ứng thuận nghịch:

a) N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)

b) CaCO₃(s)  CaO(s) + CO₂(g)

6. Viết biểu thức hằng số cân bằng K_C cho phản ứng (*), (**) dưới đây.

H₂(g) + I₂(g)  2HI(g)     (*)

H₂(g) + I₂(g)  HI(g)     (**)

Theo em, giá trị hai hằng số cân bằng này có bằng nhau không?

* Ý nghĩa của hằng số cân bằng

- GV yêu cầu HS hoạt động nhóm tìm hiểu ý nghĩa biểu thức hằng số cân bằng qua các Ví dụ 3, 4 SGK trang 9, 10.  

- GV: Như vậy, dựa vào độ lớn của hằng số cân bằng có thể biết được nồng độ của chất tham gia hay chất sản phẩm là chiếm ưu thế ở trạng thái cân bằng, cũng như phản ứng thuận có xảy ra thuận lợi hay không.

- GV yêu cầu HS rút ra các kết luận về ý nghĩa của biểu thức hằng số cân bằng:

+ Nếu phản ứng thuận nghịch có K_C rất lớn so với 1 thì phản ứng thuận diễn ra như thế nào? Các chất ở trạng thái cân bằng chủ yếu là chất nào?

+ Nếu phản ứng thuận nghịch có K_C rất nhỏ so với 1 thì phản ứng thuận diễn ra như thế nào? Các chất ở trạng thái cân bằng chủ yếu là chất nào?

- GV cho HS đọc mục Em có biết SGK trang 10, GV lưu ý HS: Hằng số cân bằng lớn (hay nhỏ) chỉ cho biết phản ứng thuận diễn ra thuận lợi hay không thuận lợi mà không cho biết thời gian đạt đến trạng thái cân bằng là nhanh hay chậm.

- GV yêu cầu HS trả lời Câu hỏi 7 SGK trang 10:

7. Hai acid HA và HB cùng nồng độ ban đầu là 0,5 M, phân li trong nước theo các cân bằng:

HA  H⁺ + A^-

HB  H⁺+ B^-

Với các hằng số cân bằng (hay gọi là hằng số phân li acid) tương ứng là K_C(HA) = 0,2 và K_C(HB) = 0,1. Tính nồng độ H⁺ của mỗi dung dịch acid. Rút ra kết luận về mối liên hệ giữa độ mạnh của acid với độ lớn của hằng số phân li acid. Biết rằng acid càng mạnh khi càng dễ tạo ra H⁺

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS thảo luận theo cặp đôi, đọc hiểu Ví dụ 3, 4 và trả lời Câu hỏi 5, 6, 7 SGK trang 9, 10

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Đại diện HS trả lời Câu hỏi 5, 6, 7 SGK trang 9, 10

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức về biểu thức hằng số cân bằng và ý nghĩa, chuyển sang nội dung mới.

II. Biểu thức hằng số cân bằng và ý nghĩa

1. Biểu thức hằng số cân bằng

- Xét phản ứng thuận nghịch tổng quát:

aA + bB  mM + nN

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

- Trong đó: [M], [N], [A], [B] là nồng độ mol của các chất M, N, A, B ở trạng thái cân bằng; m, n, a, b là hệ số tỉ lượng của các chất trong phương trình hóa học của phản ứng.

Trả lời Câu hỏi 5, 6 SGK trang 9:

5.

a)  

b)

6.

(*):

(**):

Hai giá trị hằng số cân bằng này không bằng nhau.

2. Ý nghĩa của biểu thức hằng số cân bằng

Ví dụ 3, 4 (SGK trang 9, 10)

- K_C phụ thuộc vào bản chất của phản ứng và nhiệt độ.

- K_C rất lớn so với 1 thì phản ứng thuận càng chiếm ưu thế hơn, các chất ở trạng thái cân bằng chủ yếu là chất sản phẩm

- Ngược lại, K_C rất nhỏ so với 1 thì phản ứng nghịch càng chiếm ưu thế hơn, các chất ở trạng thái cân bằng chủ yếu là chất ban đầu.

Trả lời Câu hỏi 7 SGK trang 10:

HA  H⁺ + A^-

C_o                0,5     

[ ]              0,5 – a   a       a

K_C(HA) =  =  = 0,2

 a = 0,232

HB  H⁺+ B^-

C_o                0,5     

[ ]              0,5 – b   b       b

K_C(HB) =  =  = 0,1

 b = 0,179

Ta có: a > b; K_C(HA) > K_C(HB) nên hằng số phân li acid càng lớn, acid càng mạnh.