Phản ứng hoá học là một phần vô cùng quan trọng và cần thiết đối với môn Hoá học THPT. Trong phản ứng hoá học có một đặc điểm không thể không nhắc tới đó là tốc độ phản ứng hoá học. Đây là phần kiến thức thường hay xuất hiện và đòi hỏi các em phải nắm chắc kiến thức. Cùng VUIHOC tìm hiểu về kiến thức này trong bài viết dưới đây nhé!
1. Khái niệm tốc độ phản ứng hoá học
1.1. Khái niệm
Tốc độ phản ứng hóa học lớp 10 sẽ được trình bày dưới đây bắt đầu từ khái niệm.
Bạn đang xem: Bài tập về tốc độ phản ứng
Tốc độ phản ứng hóa học được biết đến là một đại lượng để đại diện đặc trưng cho độ chậm hay nhanh của tốc độ phản ứng và được xác định bởi sự biến thiên nồng độ của chất đó trong một đơn vị của thời gian nhất định.
Nồng độ tính bằng mol/l và đơn vị đo chính là thời gian: giây (s), phút (ph), giờ (h),…
1.2. Công thức tốc độ phản ứng hoá học
Công thức tốc độ phản ứng được biểu thị như sau:
Δv =|ΔC|/Δt
Trong đó:
ΔC: được hiểu là sự biến thiên nồng độ của chất
Δt: được hiểu là thời gian xảy ra biến thiên của nồng độ.
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hoá học
2.1. Yếu tố nồng độ
Tốc độ phản ứng sẽ tăng khi nồng độ chất phản ứng tăng
2.2. yếu tố nhiệt độ
- Tốc độ phản ứng sẽ tăng khi nhiệt độ tăng
- Giải thích: khi tăng nhiệt độ phản ứng dẫn đến 2 hệ quả như sau:
+ Các phân tử có tốc độ chuyển động tăng → tần số va chạm của các chất phản ứng cũng tăng.
+ Tần số va chạm đem lại hiệu quả giữa các chất tham gia phản ứng tăng nhanh → yếu tố chủ yếu làm cho tốc độ phản ứng tăng nhanh khi nhiệt độ tăng.
2.3. Yếu tố áp suất
- Đối với phản ứng có sự tham gia của chất khí, khi tăng áp suất (tăng nồng độ chất khí) → tăng tốc độ phản ứng.
- Khi áp suất tăng, khoảng cách giữa các phân tử càng được thu hẹp → sự va chạm càng nhiều → phản ứng diễn ra nhanh hơn.
2.4. Yếu tố diện tích bề mặt
Đối với phản ứng có sự tham gia của chất rắn, khi tăng diện tích bề mặt → tăng tốc độ phản ứng.
2.5. Yếu tố các chất xúc tác
- Chất xúc tác là những chất có tác dụng làm giúp biến đổi mãnh liệt tốc độ của phản ứng mà không bị giảm đi trong phản ứng.
- Những chất xúc tác giúp xúc tiến cho quá trình diễn ra nhanh hơn được gọi là chất xúc tác dương. Trong kĩ thuật hiện đại thì xúc tác dương được sử dụng rất phổ biến.
Ví dụ: Khi tổng hợp NH3, sản xuất H2SO4 hay HNO3, chất dẻo, cao su nhân tạo,...
- Những chất xúc tác làm quá trình diễn ra chậm lại là chất xúc tác âm.
Ví dụ: Sự oxi hóa Na2SO3 trong dung dịch hình thành Na2SO4 xảy ra chậm lại khi cho được thêm glixerin.
3. Ý nghĩa của tốc độ phản ứng hoá học trong thực tế
Người ta thường sử dụng chất xúc tác nhằm sản xuất ra nhiều amoniac, thực hiện các phản ứng ở điều kiện áp suất cao và nhiệt độ tăng.
Ở áp suất bình thường thì thực phẩm chín lâu hơn khi nấu trong nồi áp suất.
Muốn than cháy nhanh thì phải có các lỗ tròn nhằm tăng diện tích tiếp xúc với oxi.
4. Giải bài tập về tốc độ phản ứng hoá học
4.1. Phương pháp giải bài tập
Mỗi dạng toán về tốc độ phản ứng hoá học đều có phương pháp giải riêng. Dưới đây là một số dạng bài và phương pháp giải.
Dạng 1: Lý thuyết
Các em cần phải thuộc kĩ lý thuyết tốc độ phản ứng hoá học, nắm bắt và hiểu sâu bản chất của nó.
Nắm rõ những yếu tố gây ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và từng công thức về tốc độ phản ứng.
Dạng 2: Một số bài toán khi muốn tính tốc độ phản ứng hóa học
* Một số lưu ý cần nhớ:
Xét phản ứng như sau: a A + b B → c C + d D
Tại thời điểm t1 CA CB CC CD
Tại thời điểm t2 C’A C’B C’C C’D
Nồng độ phản ứng của chất A : ΔCA = CA - C"A
Nồng độ tạo thành của chất C là: ΔCC = C"C - CC
Tốc độ TB khi tham gia phản ứng của chất A là:
Ví dụ: Trong thí nghiệm OXH axit fomic có xảy ra phản ứng như sau:
Br2+ HCOOH → 2HBr + CO2
Lúc đầu Br2 có nồng độ là 0,0120 mol/l, sau 50s thì nồng độ là 0,0101 mol/l. Hãy xác định tốc độ TB tham gia phản ứng của Br2 và HCOOH.
Hướng dẫn giải chi tiết:
Ta có phản ứng:
Br2 + HCOOH → 2HBr + CO2
t1 = 0 có nồng độ là 0,0120 (M)
t2 = 50s có nồng độ là 0,0101 (M)
- Tốc độ TB khi tham gia phản ứng của Br2
Từ phương trình trên ta thấy, tốc độ phản ứng của cả 2 chất khi tham gia phản ứng là như nhau:
Dạng 3: Một số bài toán khi muốn tìm nồng độ chất ban đầu hoặc nồng độ của sản phẩm
* Một số lưu ý cần nhớ:
Ta có phương trình sau:
a A + b B → c C + d D
Ta có biểu thức về vận tốc như sau: v = kab
Với k được biết là hằng số vận tốc
, chính là nồng độ mol của chất A và chất B.
Ví dụ: Trong công nghiệp khi người ta điều chế NH3 dựa trên phương trình hoá học:
Khi tăng nồng độ của H2 lên 2 lần (vẫn giữ nồng độ của N2 và nhiệt độ của phản ứng) thì tốc độ phản ứng sẽ tăng lên mấy lần?
Hướng dẫn giải chi tiết:
Tốc độ phản ứng ban đầu được tính theo công thức là:
v1 = k 3
Sau khi tăng nồng độ của H2 lên 2 lần thì tốc độ phản ứng lúc sau được tính là:
v2 = k 3 = 8 v1
=> Sau khi phản ứng, tốc độ phản ứng sẽ tăng lên 8 lần.
4.2. Luyện tập giải bài tập tốc độ phản ứng hoá học
Câu 1: Hãy nêu một số ví dụ cho các loại phản ứng chậm và nhanh khi em quan sát chúng trong cuộc sống cũng như trong phòng thí nghiệm.
Lời giải:
Một số ví dụ về các phản ứng:
- Phản ứng nhanh: Phản ứng cháy nổ, quá trình đốt cháy các nhiên liệu (dầu, than, khí đốt), phản ứng giữa 2 dung dịch Ba
Cl2 và H2SO4...
- Phản ứng chậm: Quá trình lên men rượu, quá trình gỉ sắt.
Câu 2: Nồng độ, diện tích bề mặt, nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác gây ảnh hưởng thế nào đối với tốc độ phản ứng?
Lời giải:
Các yếu tố gây ảnh hưởng đối với tốc độ phản ứng:
a) Tác dụng của nồng độ
Tốc độ phản ứng sẽ tăng khi nồng độ chất phản ứng tăng
b) Tác dụng của nhiệt độ
- Tốc độ phản ứng sẽ tăng khi nhiệt độ tăng
- Giải thích: khi tăng nhiệt độ phản ứng dẫn đến 2 hệ quả như sau:
+ Các phân tử có tốc độ chuyển động tăng → tần số va chạm của các chất phản ứng cũng tăng.
+ Tần số va chạm đem lại hiệu quả giữa các chất tham gia phản ứng tăng nhanh → yếu tố chủ yếu làm cho tốc độ phản ứng tăng nhanh khi nhiệt độ tăng.
c) Tác dụng của áp suất
- Đối với phản ứng có sự tham gia của chất khí, khi tăng áp suất (tăng nồng độ chất khí) → tăng tốc độ phản ứng.
- Khi áp suất tăng, khoảng cách giữa các phân tử càng được thu hẹp → sự va chạm càng nhiều → phản ứng diễn ra nhanh hơn.
d) Tác dụng của diện tích bề mặt
Đối với phản ứng có sự tham gia của chất rắn, khi tăng diện tích bề mặt → tăng tốc độ phản ứng.
e) Tác dụng của chất xúc tác
- Chất xúc tác là những chất có tác dụng làm giúp biến đổi mãnh liệt tốc độ của phản ứng mà không bị giảm đi trong phản ứng.
- Những chất xúc tác giúp xúc tiến cho quá trình diễn ra nhanh hơn được gọi là chất xúc tác dương. Trong kĩ thuật hiện đại thì xúc tác dương được sử dụng rất phổ biến.
- Những chất xúc tác làm quá trình diễn ra chậm lại là chất xúc tác âm.
Câu 3: Hãy chỉ ra người ta lợi dụng những yếu tố nào nhằm tăng tốc độ phản ứng ở những trường hợp sau:
a) Dùng không khí nóng, nén thổi vào lò cao nhằm đốt cháy than cốc (trong quá trình sản xuất gang).
b) Nung đá vôi trong nhiệt độ cao nhằm sản xuất vôi sống.
c) Nghiền nhỏ nguyên liệu trước khi cho vào lò nung nhằm sản xuất clanhke (trong quá trìnhsản xuất ximăng)
Lời giải:
a) Dùng không khí nén với nồng độ O2 cao và không khí đã nóng thổi vào lò nên làm tăng tốc độ phản ứng.
b) Lợi dụng tác dụng nhiệt độ (làm tăng nhiệt độ)
c) Lợi dụng tác dụng diện tích tiếp xúc (tăng diện tích tiếp xúc giữa các nguyên liệu)
Câu 4: Cho 6g hạt kẽm vào một cốc chứa dung dịch H2SO4 4M (dư) khi ở nhiệt độ thường.
Nếu vẫn giữ các điều kiện khác, chỉ thay đổi một trong những điều kiện dưới đây thì tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào (giảm xuống, tăng lên hay không đổi)?
a) Thay 6g hạt kẽm bằng 6g bột kẽm.
b) Thay dd H2SO4 4M bằng dd H2SO4 2M.
c) Thực hiện phản ứng khi nhiệt độ phản ứng là 50o
C.
d) Dùng thể tích dd H2SO4 4M lên gấp 2 lần ban đầu.
Lời giải:
a) Tốc độ phản ứng sẽ tăng lên (vì làm tăng diện tích bề mặt).
b) Tốc độ phản ứng sẽ giảm xuống (vì làm giảm nồng độ chất phản ứng).
c) Tốc độ phản ứng sẽ tăng lên.
d) Tốc độ phản ứng không biến đổi.
Câu 5: Giải thích vì sao trong quá trình sản xuất người ta thường thực hiện các bước như sau:
a) Dùng không khí nóng, nén để thổi vào lò nhằm đốt cháy than cốc (trong quá trình sản xuất gang).
b) Nung đá vôi khi nhiệt độ ở ≈ 900 – 950o
C nhằm sản xuất vôi sống miệng lò hở.
c) Nghiền các nguyên liệu trước khi cho vào lò nung nhằm sản xuất clanhke (trong quá trình sản xuất xi măng).
Lời giải:
a) Với quá trình sử dụng không khí nén, nóng nhằm thổi vào phản ứng trong lò cao: C + O2(k) → CO2(k) ↑
C+O2(k) → CO (k) ↑
Fe
O + CO (k) → Fe + CO2(k) ↑
Hiện tượng sử dụng không khí nén và nóng thổi vào lò cao nhằm đốt cháy than cốc (trong quá trình sản xuất gang) để gia tăng nồng độ khí O2 và tăng nhiệt độ, đây chính là nguyên nhân giúp gây ra sự gia tăng tốc độ của phản ứng thuận.
b) Nung đá vôi khi nhiệt độ ở ≈ 900 đến 950 độ C nhằm sản xuất vôi sống miệng lò hở.
Nguyên nhân người ta dùng quá trình này bắt đầu từ yếu tố nhiệt độ có ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng hóa học. Bên cạnh đó, trong suốt quá trình này người ta để miệng lò hở để làm giảm áp suất của khí CO2 giúp chuyển dịch cân bằng.
c)Nghiền nguyên liệu trước khi cho vào lò nung nhằm sản xuất clanhke (trong quá trình sản xuất xi măng) giúp làm gia tăng diện tích tiếp xúc của các nguyên liệu và nhiệt độ tăng sẽ làm tăng tốc độ phản ứng.
Câu 6: Cho phản ứng như sau: A+2B→C
Nồng độ các chất ban đầu: = 0,3M; = 0,5M. Hằng số tốc độ là k = 0,4
Hãy cho biết tốc độ phản ứng ban đầu.
Hãy cho biết tốc độ phản ứng ở thời điểm t khi nồng độ chất A giảm 0,1 mol/l.
Lời giải:
Tốc độ ban đầu được tính như sau:
Vbd=k..2=0,4.<0,3>. Xem thêm: Nhận Định Aston Villa Đấu Với Arsenal, Nhận Định Aston Villa Vs Arsenal, 19H30 Ngày 18/2
Tốc độ ở thời điểm t
Khi nồng độ chất A giảm 0,1 mol/l thì chất B giảm 0,2 mol/l theo tỉ lệ phản ứng là 1 : 2
Nồng độ ở thời điểm t:
V=k.
Câu 7: Hoà tan 1 tấm Zn trong dd HCl ở 200C thì cần thời gian là 27 phút, cũng tấm Zn đó sẽ tan hết trong dd HCl trên ở 400C trong thời gian là 3 phút. Hỏi muốn hoà tan hết Tấm Zn đó trong dd HCl trên ở nhiệt độ 550c thì cần bao nhiêu thời gian?
Lời giải:
Khi nhiệt độ tăng lên: 40 – 20 = 200C thì thời gian phản ứng sẽ giảm xuống là:
27 : 3 = 9 (lần).
Vậy tốc độ phản ứng sẽ tăng lên 9 lần. => khi tăng 100c thì tốc độ phản ứng sẽ tăng lên 3 lần.
Khi tăng thêm 550C thì tốc độ của phản ứng cũng sẽ tăng lên: 9 . 55-2020 = 46,77 (lần)
Vậy muốn hoà tan tấm Zn đó ở 550c thì cần thời gian là: 27 : 46,77 = 0,577 phút = 34,64s
Câu 8: Tốc độ phản ứng tăng lên bao nhiêu lần khi tăng nhiệt độ từ 200 - 240 độ C, biết khi tăng 10 độ C thì tốc độ phản ứng tương ứng sẽ tăng lên 2 lần.
Lời giải:
Gọi V200 là tốc độ phản ứng khi ở nhiệt độ 200 độ C
Ta có:
V210= 2.V200
V220= 2V210=4V200
V230=2V220=8V200
V240=2V230=16V200
Kết luận: Vậy tốc độ của phản ứng sẽ tăng lên 16 lần khi nhiệt độ tăng lên từ 200 - 240 độ C.
Câu 9: Cho phản ứng sau: 2X(k) + Y(k) → Z(k) + T(k)
Nếu áp suất của hệ tăng lên 3 lần thì tốc độ phản ứng sẽ tăng hay giảm và tăng (giảm) bao nhiêu lần?
Lời giải:
Vbđ = k.
Khi áp suất của hệ tăng lên 3 lần thì nồng độ các chất cũng tăng lên gấp 3 lần .
⇒ Vsau= k.<3X>2.<3Y>= k(3x)2 .(3y)=27kx2y
Kết luận: Vậy tốc độ của phản ứng tăng lên gấp 27 lần khi áp suất tăng lên gấp 3 lần.
Câu 10: Tại sao khi làm than để đun bếp người ta lại thiết kế các lỗ rỗng (than đó là than tổ ong), hay khi đun bếp cho lửa cháy lớn thì phải chẻ củi ra nhỏ, trong khi cần cháy lâu, lửa nhỏ thì người ta lại sử dụng củi lớn?
Lời giải:
Phản ứng cháy xảy ra giữa than và củi là những phản ứng diễn ra giữa các chất rắn (than, củi) và chất khí (khí O2 trong không khí) là phản ứng dị thể. Vì vậy với mục đích làm tăng tốc độ phản ứng, người ta phải làm tăng diện tích bề mặt. Để tăng khả năng cháy giữa than và củi người ta sẽ làm tăng diện tích bề mặt giữa than và củi, khi muốn củi cháy chậm lại người ta sử dụng thanh củi to nhằm giảm diện tích bề mặt và ngọn lửa sẽ nhỏ lại.
Biết cách áp dụng kiến thức về tốc độ phản ứng hoá học vào các sẽ giúp các em giải quyết chúng một cách dễ dàng hơn. Bởi vậy, VUIHOC đã viết bài viết này nhằm củng cố lý thuyết kèm bộ bài tập rất hay về tốc độ phản ứng hoá học để giúp các em ôn tập dễ dàng hơn. Để học thêm được nhiều các kiến thức hay và thú vị về Hoá học 10 cũng như Hoá học THPT thì các em hãy truy cập vuihoc.vn hoặc đăng ký khoá học với các thầy cô VUIHOC ngay bây giờ nhé!
Các dạng bài tập Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học có đáp án chi tiết
Với Các dạng bài tập Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học có đáp án chi tiết Hoá học lớp 10 tổng hợp các dạng bài tập, trên 100 bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết với đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 10.
Tổng hợp Lý thuyết chương Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học
Phương pháp giải Các dạng bài tập chương Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học
Bài tập trắc nghiệm
Bài tập Lý thuyết về tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học
Bài 1. Cho phản ứng thuận nghịch sau ở nhiệt độ cao:
3Fe + 4H2 O → Fe2 O4 + 4H2 ↑
Cân bằng phản ứng sẽ dịch chuyển theo chiều nào khi.
a) Tăng nồng độ của H2
b) Giảm nồng độ của H2O
Hướng dẫn:
Cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều nghịch khi tăng nồng độ H2
Cân bằng cũng dịch chuyển theo chiều nghịch khi giảm nồng độ H2O
Bài 2. Xét các hệ cân băng sau:
C(r)+ H2O(k) CO(k)+ H(k));ΔH= 131k
J (1)
CO(k)+ H2(k) CO2(k) + H2(k) ;ΔH= - 42k
J (2)
Các cân bằng trên chuyển dịch như thế nào khi biến đổi trong một các điều kiện sau:
Tăng nhiệt độ.
Thêm lượng hơi nước vào.
Lấy bớt H2 ra.
Tăng áp suất chung bằng cách nén cho thể tích của hệ giảm xuống.
Dùng chất xúc tác.
Hướng dẫn:
Tăng nhiệt độ: Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch
Thêm lượng hơi nước: Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận
Thêm khí H2 vào: Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch
Tăng áp suất chung bằng cách nén cho thể tích của hệ giảm xuống không làm chuyển dịch cân bằng
Dùng chất xúc tác: không làm chuyển dịch cân bằng
Bài 3. Cho cân bằng hóa học: 2NO2 ⇋ N2 O4 ΔH= -58,04k
J. Cân bằng sẽ chuyển dịch như thế nào, giải thích, khi:
Tăng nhiệt độ, tăng áp suất.
Thêm khí trơ Ar trong 2 trường hợp: Giữ áp suất không đổi và giữ thể tích không đổi.
Thêm xúc tác.
Hướng dẫn:
Phản ứng hóa học: 2NO2 ⇋ N2 O4 ΔH= -58,04k
J ΔHp=
c) Khi thêm chất xúc tác, chỉ làm tăng tốc độ phản ứng chứ không chuyển dịch cân bằng.
Bài 4. Tại sao khi làm than để đun bếp người ta lại làm các lỗ rỗng (gọi là than tổ ong), hay khi cần đun bếp cho lửa cháy to thì chẻ nhỏ củi, trong khi cần cháy lâu, lửa nhỏ thì người ta lại dùng thanh củi lớn?
Hướng dẫn:
Phản ứng cháy của than và củi là phản ứng của chất rắn (than, củi) với chất khí (oxi trong không khí) là phản ứng dị thể. Nên để tăng tốc độ phản ứng cần tăng diện tích bề mặt. Để tăng khả năng cháy của than và củi người ta tăng diện tích bề mặt của than và củi, khi muốn thanh củi cháy chậm lại người ta dùng thanh củi to để giảm diện tích bề mặt.
Bài 5. Hãy giải thích vì sao người ta thực hiện các quá trình sản xuất trong các trường hợp sau:
a) Dùng không khí nén, nóng thổi vào lò cao để đốt cháy than cốc (trong sản xuất gang)..
b) Nung đá vôi ở nhiệt độ cao ≈ 900 - 950o
C để sản xuất vôi sống miệng lò hở.c) Nghiền nguyên liệu trước khi đưa vào lò nung để sản xuất clanhke (trong sản xuất xi măng).
Hướng dẫn:
a) Phản ứng trong lò cao:
C + O2( k) → CO2 (k )
C + CO2 (k) → 2CO (k)
Fe
O + CO (k) → Fe + CO2 (k) ΔH> 0
Dùng không khí nén, nóng thổi vào lò cao để đốt cháy than cốc (trong sản xuất gang). Tăng nồng dộ khí oxi và tăng nhiệt độ để tăng tốc độ phản ứng thuận.
b) Phản ứng nung vôi: Ca
CO3 → Ca
O + CO2 (k) ΔH> 0
Nung đá vôi ở nhiệt độ cao ≈ 900 — 950o
C để sản xuất vôi sống. Yếu tố nhiệt độ làm tăng tốc độ phản ứng hóa học. Miệng lò hở để giảm áp suất của khí CO2 để chuyển dịch cân bằng.
c) Nghiền nguyên liệu trước khi đưa vào lò nung để sản xuất clanhke (trong sản xuất xi măng). Tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và nhiệt độ cao, tăng tốc độ phản ứng.
Bài 6. Phản ứng hóa học tổng hợp amoniac là:
N2 + 3H2 ⇋ 2NH3 với ΔH= -92KJ
Hãy giải thích tại sao người ta thực hiện phản ứng tổng hợp amoniac ở khoảng 400o
C đến 500o
C, dưới áp suất cao (100 - 150atm, thực tế càng cao càng tốt) và dùng sắt hoạt hóa xúc tác.
Hướng dẫn:
Phản ứng hóa học tổng hợp amoniac là:
N2 + 3H2 ⇋ 2NH3 với ΔH= -92KJ
Đặc điểm của phản ứng tổng hợp NH3 là sau phản ứng có sự giảm số mol so với ban đầu, phản ứng tỏa nhiệt. Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển sang chiều thuận, nên phản ứng thực hiện ở áp suất càng cao càng tốt. Do phản ứng tỏa nhiệt cho nên về nguyên tắc cân bằng sẽ chuyển sang chiều thuận khi giảm nhiệt độ, tuy nhiên khi nhiệt độ thấp thì tốc độ phản ứng lại chậm nên hiệu quả kinh tế thấp. Do đó, người ta dung hòa hai xu hướng trên ở nhiệt độ 400 – 450o
C. Chất xúc tác nhằm mục đích tăng tốc độ của phản ứng.
Phương pháp Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng cực hay
Phương pháp giải
Xét phản ứng đồng thể đơn giản tổng quát:
a
A + b
B ↔ c
C + d
D
- Khi hệ đạt trạng thái cân bằng: vthuận = vnghịch
(Nồng độ các chất và áp suất các chất tại thời điểm cân bằng)
- Trong bình kín thì mt = ms
- Bình kín, nhiệt độ không đổi thì
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Cho phương trình phản ứng :2A(k) + B (k) ↔ 2X (k) + 2Y(k) Người ta trộn 4 chất, mỗi chất 1 mol vào bình kín dung tích 2 lít (không đổi). Khi cân bằng, lượng chất X là 1,6 mol. Nồng độ B ở trạng thái cân bằng lần lượt là :
A. 0,7MB. 0,8M.
C. 0,35M.D. 0,5M.
Hướng dẫn giải:
Ban đầu có sẵn 1 mol X nên số mol X được tạo ra là 1,6 - 1 = 0,6 mol
2A(k) + B(k) ↔ 2X(k) + 2Y(k)
BĐ (n0): 1111 (mol)
&r
Arr; = 0,7 : 3 = 0,35M
&r
Arr; Đáp án C
Ví dụ 2: Trong bình kín dung tích 1 lít, người ta cho vào 5,6 gam khí CO và 5,4 gam hơi nước. Phản ứng xảy ra là :CO + H2O → CO2 + H2. Ở 850o
C hằng số cân bằng của phản ứng trên là 1. Nồng độ mol của CO và H2O khi đạt đến cân bằng lần lượt là :
A. 0,2 M và 0,3 M.
B. 0,08 M và 0,2 M.
C. 0,12 M và 0,12 M.
D. 0,08 M và 0,18 M.
Hướng dẫn giải:
Ban đầu:
Gọi
Tại cân bằng: = a
a = 0,12 &r
Arr;
&r
Arr; Đáp án D
Ví dụ 3: Một bình kín chứa NH3 ở 0o
C và 1 atm với nồng độ 1 mol/l. Nung bình kín đó đến 546o
C và NH3 bị phân huỷ theo phản ứng :2NH3(k) → N2(k) + 3H2(k). Khi phản ứng đạt tới cân bằng áp suất khí trong bình là 3,3 atm, thể tích bình không đổi. Hằng số cân bằng của phản ứng phân huỷ NH3 ở 546o
C là :
A. 1,08.10-4.
B. 2,08.10-4.
C. 2,04.10-3.
D. 1,04.10-4.
Hướng dẫn giải:
Gọi nồng độ NH3 phản ứng là 2x
Vì thể tích dung dịch không đổi nên:
&r
Arr; x = 0,05
Ta có:
&r
Arr; Đáp án C
Ví dụ 4: Cho cân bằng :N2O4 → 2NO2. Cho 18,4 gam N2O4 vào bình chân không dung tích 5,9 lít ở 27o
C, khi đạt đến trạng thái cân bằng, áp suất là 1 atm. Hằng số cân bằng KC ở nhiệt độ này là :
A. 0,040.B. 0,007.
C. 0,00678.D. 0,008.
Hướng dẫn giải:
n
N2O4 = 0,2 mol
Gọi n
N2O4 pư = x mol
ncân bằng = 0,2 – x + 2x = 0,2 + x = 0,24 &r
Arr; x = 0,04 mol
&r
Arr; 
&r
Arr; Đáp án B
Ví dụ 5: Trong một bình kín chứa 10 lít nitơ và 10 lít hiđro ở nhiệt độ 0o
C và 10 atm. Sau phản ứng tổng hợp NH3, lại đưa bình về 0o
C. Biết rằng có 60% hiđro tham gia phản ứng, áp suất trong bình sau phản ứng là :
A. 10 atm.B. 8 atm.
C. 9 atm.D. 8,5 atm.
Hướng dẫn giải:
(hiệu suất tính theo H2)
Ta có thể tích và nhiệt độ không đổi
&r
Arr; Psau = 10 : 5/4 = 8 atm
&r
Arr; Đáp án B
Các dạng bài tập về cân bằng hóa học
A. Phương pháp & Ví dụ
1. Xác định nồng độ, áp suất tại thời điểm cân bằng
Lý thuyết và Phương pháp giải
Dựa vào định luật tác dụng khối lượng cho các cân bằng thông qua mối quan hệ giữa nồng độ cân bằng với hằng số cân bằng nồng độ hay quan hệ giữa áp suất riêng phần tại thời điểm cân bằng với hằng số cân bằng áp suất.
- Trong dung dịch tồn tại cân bằng: a
A + b
B c
C + d
D
KC =
A (k) + b
B (k) c
C (k) + d
D (k)
Hằng số cân bằng tính theo nồng độ: KC =
Hằng số cân bằng tính theo áp suất: KP =
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Cân bằng của phản ứng khử CO2 bằng C: C(r) + CO2 (k) ⇋ 2CO(k)
Xảy ra ở 1000K với hằng số cân bằng KP =
a) Tìm hàm lượng khí CO trong hỗn hợp cân bằng, biết áp suất chung của hệ là 2,5atm.
b) Muốn thu được hỗn hợp khí có tì khối hơi so với H2 là 18 thì áp suất chung của hệ là bao nhiêu?
Hướng dẫn:
a) Ta có cân bằng C(r) + CO2 (k) 2CO (k) Kp
Ta có:Pco+Pco2 =2,5 và Kp =
&r
Arr; p
CO = 2,071 atm; Pco2= 0,429 atm
Trong hệ cùng điều kiện nhiệt độ và thể tích &r
Arr; tỉ lệ về áp suất bằng tỉ lệ về số mol hay tỉ lệ về thể tích riêng. Vậy hỗn hợp lúc cân bằng chứa:
b) Khi khối lượng mol trung bình của hỗn hợp CO và CO2 là 18.2=36 thì số mol CO và CO2 bằng nhau nên ta có Pco= Pco2= 0,5P
Suy ra Kp =
Ví dụ 2: Người ta tiến hành phản ứng: PC15 ⇋ PC13 + Cl2 trong một bình kín có dung tích không đổi ở nhiệt độ xác định. Nếu cho vào bình 0,5 mol PCl5 thì áp suất đầu là 1,5 atm. Khi cân bằng được thiết lập, áp suất đo được bằng 1,75 atm
a) Tính độ phân li và áp suất riêng của từng cấu tử.
b) Thiết lập biểu thức liên hệ giữa độ phân li và áp suất chung của hệ.
Hướng dẫn:
Cân bằng:PCl5 ⇋ PCl3 + Cl2(1)
Ban đầu: x
Phản ứng:αxαx αx
Cân bằng: x(1 – α)αxαx
Tổng số mol hỗn hợp khí tại thời điểm cân bằng: n= x (1 + α)
Trong cùng điều kiện nhiệt độ, thể tích hỗn hợp phản ứng không đổi nên tỉ số mol bằng tỉ lệ áp suất.
Vậy ta có:
Áp suất riêng phần của PCl3 = áp suất riêng phần của Cl2:
b) Theo cân bằng (1) trong hệ có thể tích và nhiệt độ không đổi thì:
PS = PT × (1 + α)
Ví dụ 3: Trong một bình kín có dung tích không đổi, người ta thực hiện phản ứng:
Ở nhiệt độ thí nghiệm, khi phản ứng đạt tới cân bằng, ta có:PN2= 0,38atm, PH2= 0,4atm, PNH3= 2atm. Hãy tính Kp.
Hút bớt H2 ra khỏi bình một lượng cho đến khi áp suất riêng phần cửa N2 ở trạng thái cân bằng mới là 0,45atm thì dừng lại. Tính áp suất riêng phần của H2 và NH3 ở trạng thái cân bằng mới, biết rằng nhiệt độ của phản ứng không đổi.
Hướng dẫn:
Cân bằng:N2 + 3H2 ⇋ 2NH3(1)
Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho cân bằng (1):
Kp =
Khi hút bớt H2 theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng thì cân bằng (1) sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch (chống lại sự giảm nồng độ hay áp suất riêng phần của H2). Do đó áp suất của N2 tăng là: 0,45 – 0,38 = 0,07 (atm), do đó áp suất riêng của NH3 giảm đi bằng 2 lần áp suất của N2 tăng: 0,07×2=0,14 (atm)
Vậy áp suất riêng phần của NH3 tại thời điểm cân bằng mới là:
2 – 0,14 = 1,86 (atm)
Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho cân bằng (1):
Kp =
2. Xác định sư chuyển dịch cân bằng
Lý thuyết và Phương pháp giải
Dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân bằng: “ Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động bên ngoài, như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ sẽ chuyển dịch cân bằng theo chiều làm giảm tác đọng bên ngoài.”
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Xét cân bằng sau trong một bình kín:
Ca
CO3(rắn) Ca
O(rắn) + CO2(khí) ΔH=178k
J
Ở 820oc hằng số cân bằng KC = 4,28.10-3.
a) Phản ứng trên là phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt ?
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 KC biến đổi như thê nào? Giải thích.
+) Giảm nhiệt độ của phản ứng xuống.
+) Thêm khi CO2 vào.
+) Tăng dung tích của bình phản ứng lên.
+) Lấy bớt một lượng Ca
CO3 ra.
Hướng dẫn:
Phản ứng: Ca
CO3(rắn) Ca
O2 + CO2(khí)ΔH=178k
J
a) Phản ứng thu nhiệt vì ΔH> 0
b) KC =
+) 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 &r
Arr; KC giảm +) Khi thêm khí CO2 vào &r
Arr; Nồng độ CO2 tăng &r
Arr; Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch nhưng ở trạng thái cân bằng mới nồng độ CO2 không thay đổi KC không đổi.
+) Khi tăng dung tích của bình phản ứng lên &r
Arr; Áp suất của hệ giảm (nồng độ CO2 giảm) &r
Arr; Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận làm tăng nồng độ CO2 nhưng chỉ tăng đến khi nồng độ CO2 trước khi dung tích của bình lên thì dừng lại và cân bằng thiết lập &r
Arr; KC không đổi.
+) Lấy bớt một lượng Ca
CO3 ra thì hệ cân bằng không chuyển dịch &r
Arr; KC không đổi.
Ví dụ 2: Cho cân bằng hóa học: 2NO2 ⇋ N2O4 ΔH= -58,04k
J. Cân bằng sẽ chuyển dịch như thế nào, giải thích, khi:
a) Tăng nhiệt độ, tăng áp suất.
b) Thêm xúc tác.
Hướng dẫn:
Phản ứng hóa học: 2NO2 ⇋ N2O4 ΔH = -58,04k
J ΔH2(k) + I2(k) 2HI(k)
Nồng độ các chất lúc cân bằng ở nhiệt độ 430o
C như sau:
== 0,107M; = 0,768MTìm hằng số cân bằng KC của phản ứng ở 430o
C
Hướng dẫn:
Biếu thức tính hằng số cân bằng: KC =
Thay các giá trị = 0,786M; ==0,107M
Vậy: KC =
Ví dụ 2. Nồng độ ban đầu của H2 và I2 đều là 0,03 mol/l. Khi đạt đến cân bằng, nồng độ của HI là 0,04 mol/l
a)Tính nồng độ cân bằng của H2 và I2
b)Tính nồng độ cân bằng K của phản ứng tổng hợp HI
Hướng dẫn:
Nồng độ của H2 và I2 ban đầu đề là 0,03 mol/l. Chúng phản ứng với nhau theo phương trình:
H2 + I2 → 2HI
a)Lúc cân bằng: Nồng độ HI là 0,04mol/l. Như vậy đã có:
=0,02 mol/l phản ứng với 0,02 mol/l I2&r
Arr;Nồng độ cân bằng của H2 và I2 là:
==0,03 – 0,02 =0,01 (mol/l) b)Hằng số cân bằng K của phản ứng tổng hợp HI.
c)KC =
B. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1. Cho phản ứng thuận nghịch sau:
2Na
HCO3 (r) ⇋ Na2CO3 (r) + CO2(k) + H2O (k) ΔH = 129k
J
Có thể dùng những biện pháp gì để chuyển hóa nhanh và hoàn toàn Na
HCO3 thành Na2CO3.
Lời giải:
Đáp án:
Nhận thấy chiều thuận của phản ứng có ΔH = 129k
J > 0: thu nhiệt và có số mol khí tăng lên.
Vây biện pháp để cân bằng chuyển dịch hoàn toàn theo chiều thuận là
- Đun nóng (tăng nhiệt độ).
- Giảm áp suất bằng cách thực hiện phản ứng trong bình hở.
Câu 2. Cho phản ứng: 2SO2 (k) + O2 (k) ⇋ 2SO3 (k) ΔH 2
b) Giảm nồng độ O2
c) Giảm áp suất
d) Tăng nhiệt độ.
Lời giải:
Đáp án:
a) Khi tăng nồng độ SO2 thì cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận nghĩa là chiều làm giảm nồng độ SO2.
b) Khi giảm nồng độ O2 thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch nghĩa là chiều tạo ra O2.
c) Khi giảm áp suất thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch nghĩa là chiều tăng số mol khí.
d) Khi tăng nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch nghĩa là chiêu phản ứng thu nhiệt.
Câu 3. Sản xuất amoniac trong công nghiệp dựa trên phương trình hóa học sau:
2N2(k) + 3H2(k) ⇋ 2NH3(k) ΔH = -92k
J
Cân bằng hóa học sẽ chuyển dịch về phía tạo ra amoniac nhiều hơn khi thực hiện. những biện pháp kĩ thuật nào? Giải thích.
Lời giải:
Đáp án:
Để thu được nhiều amoniac, hiệu quả kinh tế cao có thể dùng các biện pháp kĩ thuật sau đây:
- Tăng nồng độ N2 và H2.
- Tăng áp suất chung của hệ lên khoảng 100 atm, vì phản ứng thuận có sự giảm thể tích khí.
- Dùng nhiệt độ phản ứng thích hợp khoảng 400 - 450o
C và chất xúc tác để tăng tốc độ phản ứng tạo thành NH3. Chú ý rằng chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng.
- Tận dụng nhiệt của phản ứng sinh ra để sấy nóng hỗn hợp N2 và H2.
- Tách NH3 ra khỏi hỗn hợp cân bằng và sử dụng lại N2 và H2 còn dư.
Câu 4. Sự tăng áp suất ảnh hưởng như thế nào đến trạng thái cân bằng của các phản ứng hóa học sau:
a) 3O2 (k) ⇋ 2O3 (k)
b) H2(k) + Br2(k) ⇋ 2HBr(k)
c) N2O4(k) ⇋ 2NO2(k)
Lời giải:
Đáp án:
Để đánh giá tác động của áp suất cần so sánh sự biến đổi của thể tích khí trước và sau phản ứng. Nếu sau phản ứng có sự giảm thể tích thì áp suất tăng làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận và ngược lại, áp suất không có ảnh hưởng tới cân bằng của các phản ứng không thay đổi thể tích khí.
3O2 (k) ⇋ 2O3 (k)
Phản ứng (a) có sự giảm thể tích, cân bằng chuyển theo chiều thuận khi áp suất tăng.
H2(k) + Br2(k) ⇋ 2HBr(k)
Phản ứng (b) không có sự thay đổi thể tích, cân bằng không phụ thuộc vào áp suất.
c) N2O4(k) ⇋ 2NO2(k)
Phản ứng (c) có sự tăng thể tích, cân bằng chuyển theo chiều nghịch khi áp suất tăng.
Câu 5. Cho phản ứng: CO (k) + Cl2 (k) ⇋ COCl2 (k) được thực hiện trong bình kín ở nhiệt độ không đổi, nồng độ ban đầu của CO và Cl2 bằng nhau và bằng 0,4M.
a) Tính hằng số cân bằng của phản ứng biết rằng khi hệ đạt trạng thái cân bằng thì chỉ còn 50% lượng CO ban đầu.
b) Sau khi cân bằng được thiết lập ta thêm 0,1 mol CO vào 1 lít hỗn hợp. Tính nồng độ các chất lúc cân bằng mới được thiết lập.
= 0,768M =0,02 mol/l phản ứng với 0,02 mol/l I2=
Tìm hằng số cân bằng KC của phản ứng ở 430o
C
Hướng dẫn:
Biếu thức tính hằng số cân bằng: KC =
Thay các giá trị = 0,786M; =
Vậy: KC =
Ví dụ 2. Nồng độ ban đầu của H2 và I2 đều là 0,03 mol/l. Khi đạt đến cân bằng, nồng độ của HI là 0,04 mol/l
a)Tính nồng độ cân bằng của H2 và I2
b)Tính nồng độ cân bằng K của phản ứng tổng hợp HI
Hướng dẫn:
Nồng độ của H2 và I2 ban đầu đề là 0,03 mol/l. Chúng phản ứng với nhau theo phương trình:
H2 + I2 → 2HI
a)Lúc cân bằng: Nồng độ HI là 0,04mol/l. Như vậy đã có:
&r
Arr;Nồng độ cân bằng của H2 và I2 là:
==0,03 – 0,02 =0,01 (mol/l) b)Hằng số cân bằng K của phản ứng tổng hợp HI.
c)KC =
B. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1. Cho phản ứng thuận nghịch sau:
2Na
HCO3 (r) ⇋ Na2CO3 (r) + CO2(k) + H2O (k) ΔH = 129k
J
Có thể dùng những biện pháp gì để chuyển hóa nhanh và hoàn toàn Na
HCO3 thành Na2CO3.
Lời giải:
Đáp án:
Nhận thấy chiều thuận của phản ứng có ΔH = 129k
J > 0: thu nhiệt và có số mol khí tăng lên.
Vây biện pháp để cân bằng chuyển dịch hoàn toàn theo chiều thuận là
- Đun nóng (tăng nhiệt độ).
- Giảm áp suất bằng cách thực hiện phản ứng trong bình hở.
Câu 2. Cho phản ứng: 2SO2 (k) + O2 (k) ⇋ 2SO3 (k) ΔH 2
b) Giảm nồng độ O2
c) Giảm áp suất
d) Tăng nhiệt độ.
Lời giải:
Đáp án:
a) Khi tăng nồng độ SO2 thì cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận nghĩa là chiều làm giảm nồng độ SO2.
b) Khi giảm nồng độ O2 thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch nghĩa là chiều tạo ra O2.
c) Khi giảm áp suất thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch nghĩa là chiều tăng số mol khí.
d) Khi tăng nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch nghĩa là chiêu phản ứng thu nhiệt.
Câu 3. Sản xuất amoniac trong công nghiệp dựa trên phương trình hóa học sau:
2N2(k) + 3H2(k) ⇋ 2NH3(k) ΔH = -92k
J
Cân bằng hóa học sẽ chuyển dịch về phía tạo ra amoniac nhiều hơn khi thực hiện. những biện pháp kĩ thuật nào? Giải thích.
Lời giải:
Đáp án:
Để thu được nhiều amoniac, hiệu quả kinh tế cao có thể dùng các biện pháp kĩ thuật sau đây:
- Tăng nồng độ N2 và H2.
- Tăng áp suất chung của hệ lên khoảng 100 atm, vì phản ứng thuận có sự giảm thể tích khí.
- Dùng nhiệt độ phản ứng thích hợp khoảng 400 - 450o
C và chất xúc tác để tăng tốc độ phản ứng tạo thành NH3. Chú ý rằng chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng.
- Tận dụng nhiệt của phản ứng sinh ra để sấy nóng hỗn hợp N2 và H2.
- Tách NH3 ra khỏi hỗn hợp cân bằng và sử dụng lại N2 và H2 còn dư.
Câu 4. Sự tăng áp suất ảnh hưởng như thế nào đến trạng thái cân bằng của các phản ứng hóa học sau:
a) 3O2 (k) ⇋ 2O3 (k)
b) H2(k) + Br2(k) ⇋ 2HBr(k)
c) N2O4(k) ⇋ 2NO2(k)
Lời giải:
Đáp án:
Để đánh giá tác động của áp suất cần so sánh sự biến đổi của thể tích khí trước và sau phản ứng. Nếu sau phản ứng có sự giảm thể tích thì áp suất tăng làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận và ngược lại, áp suất không có ảnh hưởng tới cân bằng của các phản ứng không thay đổi thể tích khí.
3O2 (k) ⇋ 2O3 (k)
Phản ứng (a) có sự giảm thể tích, cân bằng chuyển theo chiều thuận khi áp suất tăng.
H2(k) + Br2(k) ⇋ 2HBr(k)
Phản ứng (b) không có sự thay đổi thể tích, cân bằng không phụ thuộc vào áp suất.
c) N2O4(k) ⇋ 2NO2(k)
Phản ứng (c) có sự tăng thể tích, cân bằng chuyển theo chiều nghịch khi áp suất tăng.
Câu 5. Cho phản ứng: CO (k) + Cl2 (k) ⇋ COCl2 (k) được thực hiện trong bình kín ở nhiệt độ không đổi, nồng độ ban đầu của CO và Cl2 bằng nhau và bằng 0,4M.
a) Tính hằng số cân bằng của phản ứng biết rằng khi hệ đạt trạng thái cân bằng thì chỉ còn 50% lượng CO ban đầu.
b) Sau khi cân bằng được thiết lập ta thêm 0,1 mol CO vào 1 lít hỗn hợp. Tính nồng độ các chất lúc cân bằng mới được thiết lập.
b)Hằng số cân bằng K của phản ứng tổng hợp HI.
c)KC =
B. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1. Cho phản ứng thuận nghịch sau:
2Na
HCO3 (r) ⇋ Na2CO3 (r) + CO2(k) + H2O (k) ΔH = 129k
J
Có thể dùng những biện pháp gì để chuyển hóa nhanh và hoàn toàn Na
HCO3 thành Na2CO3.
Lời giải:
Đáp án:
Nhận thấy chiều thuận của phản ứng có ΔH = 129k
J > 0: thu nhiệt và có số mol khí tăng lên.
Vây biện pháp để cân bằng chuyển dịch hoàn toàn theo chiều thuận là
- Đun nóng (tăng nhiệt độ).
- Giảm áp suất bằng cách thực hiện phản ứng trong bình hở.
Câu 2. Cho phản ứng: 2SO2 (k) + O2 (k) ⇋ 2SO3 (k) ΔH 2
b) Giảm nồng độ O2
c) Giảm áp suất
d) Tăng nhiệt độ.
Lời giải:
Đáp án:
a) Khi tăng nồng độ SO2 thì cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận nghĩa là chiều làm giảm nồng độ SO2.
b) Khi giảm nồng độ O2 thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch nghĩa là chiều tạo ra O2.
c) Khi giảm áp suất thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch nghĩa là chiều tăng số mol khí.
d) Khi tăng nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch nghĩa là chiêu phản ứng thu nhiệt.
Câu 3. Sản xuất amoniac trong công nghiệp dựa trên phương trình hóa học sau:
2N2(k) + 3H2(k) ⇋ 2NH3(k) ΔH = -92k
J
Cân bằng hóa học sẽ chuyển dịch về phía tạo ra amoniac nhiều hơn khi thực hiện. những biện pháp kĩ thuật nào? Giải thích.
Lời giải:
Đáp án:
Để thu được nhiều amoniac, hiệu quả kinh tế cao có thể dùng các biện pháp kĩ thuật sau đây:
- Tăng nồng độ N2 và H2.
- Tăng áp suất chung của hệ lên khoảng 100 atm, vì phản ứng thuận có sự giảm thể tích khí.
- Dùng nhiệt độ phản ứng thích hợp khoảng 400 - 450o
C và chất xúc tác để tăng tốc độ phản ứng tạo thành NH3. Chú ý rằng chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng.
- Tận dụng nhiệt của phản ứng sinh ra để sấy nóng hỗn hợp N2 và H2.
- Tách NH3 ra khỏi hỗn hợp cân bằng và sử dụng lại N2 và H2 còn dư.
Câu 4. Sự tăng áp suất ảnh hưởng như thế nào đến trạng thái cân bằng của các phản ứng hóa học sau:
a) 3O2 (k) ⇋ 2O3 (k)
b) H2(k) + Br2(k) ⇋ 2HBr(k)
c) N2O4(k) ⇋ 2NO2(k)
Lời giải:
Đáp án:
Để đánh giá tác động của áp suất cần so sánh sự biến đổi của thể tích khí trước và sau phản ứng. Nếu sau phản ứng có sự giảm thể tích thì áp suất tăng làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận và ngược lại, áp suất không có ảnh hưởng tới cân bằng của các phản ứng không thay đổi thể tích khí.
3O2 (k) ⇋ 2O3 (k)
Phản ứng (a) có sự giảm thể tích, cân bằng chuyển theo chiều thuận khi áp suất tăng.
H2(k) + Br2(k) ⇋ 2HBr(k)
Phản ứng (b) không có sự thay đổi thể tích, cân bằng không phụ thuộc vào áp suất.
c) N2O4(k) ⇋ 2NO2(k)
Phản ứng (c) có sự tăng thể tích, cân bằng chuyển theo chiều nghịch khi áp suất tăng.
Câu 5. Cho phản ứng: CO (k) + Cl2 (k) ⇋ COCl2 (k) được thực hiện trong bình kín ở nhiệt độ không đổi, nồng độ ban đầu của CO và Cl2 bằng nhau và bằng 0,4M.
a) Tính hằng số cân bằng của phản ứng biết rằng khi hệ đạt trạng thái cân bằng thì chỉ còn 50% lượng CO ban đầu.
b) Sau khi cân bằng được thiết lập ta thêm 0,1 mol CO vào 1 lít hỗn hợp. Tính nồng độ các chất lúc cân bằng mới được thiết lập.
