Giáo án và PPT Hoá học 11 chân trời Bài 1: Khái niệm về cân bằng hoá học

BÀI 1: KHÁI NIỆM VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Trong các phản ứng hóa học, có một loại phản ứng trong đó các chất sản phẩm có khả năng phản ứng để tạo thành các chất đầu. Do vậy, phản ứng xảy ra không hoàn toàn và thường có hiệu suất không cao. Phản ứng tổng hợp ammonia từ nitrogen và hydrogen thuộc loại phản ứng này. Các phản ứng này được gọi là phản ứng gì? Để tăng hiệu suất của chúng, cần điều chỉnh những điều kiện phản ứng như nhiệt độ, áp suất, nồng độ,… như thế nào?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1: Phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Dựa vào phương trình hóa học của phản ứng điều chế khí oxygen từ KMnO₄, em hãy cho biết phản ứng có xảy ra theo chiều ngược lại không? 
• Phản ứng một chiều là gì?
• Phản ứng Cl₂ tác dụng với H₂O có đặc điểm gì khác với phản ứng nhiệt phân thuốc tím?
• Phản ứng thuận nghịch là gì? Kí hiệu phản ứng là gì? Giải thích kí hiệu.
• Quan sát Hình 1.1, nhận xét sự biến thiên nồng độ của các chất trong hệ phản ứng theo thời gian (với điều kiện nhiệt độ không đổi).
• Trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch là gì?

Sản phẩm dự kiến:

* Phản ứng một chiều

2KMnO₄ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ 

->Phản ứng không xảy ra theo chiều ngược lại

- Phản ứng một chiều là phản ứng chỉ xảy ra theo chiều từ chất tham gia tạo thành sản phẩm mà sản phẩm không thể tác dụng lại với nhau để tạo thành chất ban đầu.  Kí hiệu chiều phản ứng:

* Phản ứng thuận nghịch

 Cl₂(g) + H₂O(l) HCl(aq) + HClO(aq)

-> Phản ứng trên xảy ra theo hai chiều, các chất sản phẩm tác dụng được với nhau tạo lại Cl₂ và H₂O

- Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo hai chiều ngược nhau trong cùng điều xác định. 

- Kí hiệu chiều phản ứng: . Chiều từ trái sang phải là chiều thuận, chiều từ phải sang trái là chiều nghịch.

Ví dụ: 3O₂ 2O₃

* Trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch

- Theo thời gian, số mol N₂ và H₂ giảm dần và đến một thời điểm, số mol của N₂ và H₂ không thay đổi nữa.

Theo thời gian, số mol NH₃ tăng dần và đến cùng một thời điểm, số mol NH₃ cũng không thay đổi nữa.

-  Trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch là trạng thái tại đó tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. 

Hoạt động 2: Hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch

Gv yêu cầu HS trao đổi theo nhóm: 

• Viết các biểu thức tính tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch của phản ứng thuận nghịch sau, biết phản ứng thuận và phản ứng nghịch đều là phản ứng đơn giản

aA + bB cC + Dd

Lập tỉ lệ giữa hằng số tốc độ phản ứng thuận và hằng số tốc độ phản ứng nghịch ở trạng thái cân bằng. 

Sản phẩm dự kiến:

- Tỉ lệ giữa hằng số tốc độ phản ứng thuận và hằng số tốc độ phản ứng nghịch ở trạng thái cân bằng:

Biểu thức định luật tác dụng khối lượng đối với phản ứng thuận:

Hoạt động 3: Sự chuyển dịch cân bằng hóa học

HS quan sát thí nghiệm 1, 2 và trả lời câu hỏi: 

• Nêu hiện tượng xảy ra trong Thí nghiệm 1, từ đó cho biết chiều chuyển dịch cân bằng của phản ứng trong bình 2 và bình 3?
• Nhận xét hiện tượng xảy ra trong Thí nghiệm 2?
• Khi đun nóng, phản ứng trong bình (1) chuyển dịch theo chiều nào?.

Sản phẩm dự kiến:

- Hiện tượng xảy ra trong Thí nghiệm 1:

2NO₂(g) N₂O₄(g)       

               (nâu đỏ)   (không màu)

- Hiện tượng xảy ra trong Thí nghiệm 2: Màu hồng của dung dịch trong bình (1) đậm dần sau khi đun nóng một thời gian.

- Khi đun nóng, phản ứng trong bình (1) chuyển dịch theo chiều thuận.

Hoạt động 4: Các yếu tố ảnh hướng đến cân bằng hóa học

HS quan sát thí nghiệm 1, 2 và trả lời câu hỏi: 

• Nêu nội dung nguyên lý Le Chatelier?
• Cho phương trình: 
• 

   (nâu đỏ)  (không màu)

         Cho biết chiều nào của phản ứng (1) là chiều thu nhiệt và chiều nào là chiều tỏa nhiệt.

• Khi đẩy hoặc kéo pit-tông thì số mol khí của hệ (2) thay đổi như thế nào? Qua đó em kết luận điều gì?

  

(nâu đỏ)   (không màu)

• Hãy cho biết cân bằng chuyển dịch theo chiều nào khi thêm một lượng khí CO vào hệ cân bằng:

C(s) + CO₂(g) 2CO(g)

• Khi tăng hoặc giảm nồng độ một chất trong cân bằng thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nào?

Sản phẩm dự kiến:

* Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hóa học

- Nguyên lí Le Chatelier: 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 đó.  

- Chiều thuận: Tỏa nhiệt. Chiều nghịch: Thu nhiệt

* Ảnh hưởng của áp suất đến cân bằng hóa học 

+ Khi đẩy pit-tông, thể tích của hệ (2) giảm nên số mol khí của hệ cũng giảm.

+ Khi kéo pit-tông, thể tích của hệ (2) tăng nên số mol khí của hệ cũng tăng. 

=> Khi hệ đang ở trạng thái cân bằng, nếu tăng hoặc giảm áp suất của hệ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm hoặc tăng áp suất của hệ. Khi hệ cân bằng có tổng hệ số tỉ lượng của các chất khí ở hai vế của phương trình hóa học bằng nhau hoặc trong hệ không có chất khí, việc tăng hoặc giảm áp suất không làm chuyển dịch cân bằng của hệ. 

* Ảnh hưởng của nồng độ đến cân bằng hóa học

C(s) + CO₂(g) 2CO₂(g)

->Khi thêm một lượng khí CO vào hệ thì cân bằng của hệ chuyển dịch theo chiều làm giảm số mol khí của CO tức theo chiều nghịch. 

- Khi tăng hoặc giảm nồng độ một chất trong cân bằng thì cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động của việc tăng hoặc giảm nồng độ của chất đó, nghĩa là cân bằng sẽ chuyển dịch tương ứng theo chiều làm giảm hoặc tăng nồng độ của chất đó.

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Cho cân bằng hóa học: H₂(k) + I₂(k) 2HI(k); H > 0

Cân bằng không bị chuyển dịch khi

A. tăng nhiệt độ của hệ             B. giảm nồng độ HI

C. tăng nồng độ H₂                                    D. giảm áp suất chung của hệ

Câu 2. Xét cân bằng: N₂(k) + 3H₂(k) 2NH₃(k)

Biểu thức hằng số cân bằng của phản ứng là

Câu 3. Một phản ứng thuận nghịch đạt đến trạng thái cân bằng khi nào?

A. Phản ứng thuận đã kết thúc

B. Phản ứng nghịch đã kết thúc

C. Tốc độ phản ứng thuận và nghịch bằng nhau

D. Nồng độ của các chất tham gia phản ứng và của các chất sản phẩm phản ứng bằng nhau. 

Sản phẩm dự kiến:

Câu 1: D

Câu 2: B

Câu 3: C

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Trên thực tế có các phản ứng sau:

2H₂ + O₂ 2H₂O (1)

2H₂O điện phân → 2H₂ + O₂ (2)

Vậy có thể viết 2H₂ + O₂ 2H₂O được không? Tại sao?

Câu 2: Phản ứng tổng hợp ammonia:

Để thu được NH₃ với hiệu suất cao, cần điều chỉnh áp suất như thế nào?