MỞ ĐẦU

Phản ứng hoá học là quá trình biến đổi các chất đầu thành sản phẩm. Tuy nhiên, có nhiều phản ứng, các chất sản phẩm sinh ra lại có thể phản ứng được với nhau tạo thành chất đầu. Đối với những phản ứng này, làm thế nào để thu được nhiều sản phẩm hơn và làm tăng hiệu suất phản ứng?

Giải chi tiết:

Phản ứng hoá học là quá trình biến đổi các chất đầu thành sản phẩm. Tuy nhiên, có nhiều phản ứng, các chất sản phẩm sinh ra lại có thể phản ứng được với nhau tạo thành chất đầu. Đối với các phản ứng này, người ta thường vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier để chuyển dịch cân bằng theo mong muốn nhằm thu được nhiều sản phẩm hơn và làm tăng hiệu suất phản ứng.

I. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC

HOẠT ĐỘNG

Hai thí nghiệm sau đều được thực hiện ở cùng một điều kiện (bình kín dung tích 10 L, nhiệt độ 445 ^oC):

Thí nghiệm 1: Cho 1 mol H₂ và 1 mol I₂ vào bình kín. Kết quả thí nghiệm cho thấy dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì trong bình vẫn chỉ tạo ra 1,6 mol HI; còn dư 0,2 mol H₂ và 0,2 mol I₂.

Thí nghiệm 2: Thí nghiệm 2: Cho 2 mol HI vào bình. Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì trong bình vẫn chỉ tạo ra 0,2 mol H₂ và 0,2 mol I₂; còn dư 1,6 mol HI.

Thực hiện yêu cầu sau:

a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra trong thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2.

b) Trong cả hai thí nghiệm trên, dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì các chất đầu đều còn lại sau phản ứng, Giải thích.

Giải chi tiết:

a) Thí nghiệm 1: H₂(g) + I₂(g) 2HI(g)

Thí nghiệm 2: 2HI(g) H₂(g) + I₂(g)

b)

+ Ở thí nghiệm 1: khí H₂ tác dụng với I₂ tạo thành HI, đồng thời lại xảy ra phản ứng HI phân hủy tạo thành I₂ và H₂ nên dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì sau phản ứng các chất đầu H₂, I₂ vẫn còn.

+ Ở thí nghiệm 2 : khí HI phân hủy tạo thành H₂ và I₂, đồng thời lại xảy ra phản ứng khi H₂ và I₂ tạo thành HI nên dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì sau phản ứng chất đầu HI vẫn còn.

Câu hỏi 1 trang 7 sgk hóa học 11 kntt

Quá trình hình thành hang động, thạch nhũ là một ví dụ điển hình về phản ứng thuận nghịch trong tự nhiên.

Nước có chứa CO₂ chảy qua đá vôi, bào mòn đá tạo thành Ca(HCO₃)₂ (phản ứng thuận) góp phần hình thành các hang động. Hợp chất Ca(HCO₃)₂ trong nước lại bị phân hủy tạo ra CO₂ và CaCO₃ (phản ứng nghịch), hình thành các thạch nhũ, măng đá, cột đá.

Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra trong hai quá trình trên.

Giải chi tiết:

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

Câu hỏi 2 trang 8 sgk hóa học 11 kntt

Phản ứng xảy ra khi cho khí Cl₂ tác dụng với nước là một phản ứng thuận nghịch. Viết phương trình hóa học của phản ứng, xác định phản ứng thuận, phản ứng nghịch.

Giải chi tiết:

+ PTHH của phản ứng: Cl₂ + H₂O HCl + HClO

+ Phản ứng thuận: Cl₂ + H₂O HCl + HClO

+ Phản ứng nghịch: HCl + HClO Cl₂ + H₂O

Câu hỏi 3 trang 8 sgk hóa học 11 kntt

Nhận xét nào sau đây không đúng?

A. Trong phản ứng một chiều, chất sản phẩm không phản ứng được với nhau tạo thành chất đầu.

B. Trong phản ứng thuận nghịch, các chất sản phẩm có thể phản ứng với nhau để tạo thành chất đầu.

C. Phản ứng một chiều là phản ứng luôn xảy ra không hoàn toàn.

D. Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau trong cùng điều kiện.

Giải chi tiết:

Đáp án không đúng là: C. Phản ứng một chiều là phản ứng luôn xảy ra không hoàn toàn.

=> Phản ứng thuận nghịch là phản ứng luôn xảy ra không hoàn toàn.

II. CÂN BẰNG HÓA HỌC

HOẠT ĐỘNG

Xét phản ứng thuận nghịch: H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g).

Số liệu về sự thay đổi số mol các chất trong bình phản ứng ở thí nghiệm 1 được trình bảy trong Bảng 1.1 dưới đây:…

Giải chi tiết:

a.

b) Theo thời gian, số mol H₂ và I₂ giảm dần và từ thời điểm t₄, số mol của H₂ và I₂ không thay đổi nữa.

Theo thời gian, số mol HI tăng dần và từ thời điểm t₄, số mol HI cũng không thay đổi nữa.

c) Biểu thức định luật tác dụng khối lượng đối với phản ứng thuận: v_t = k_t[H₂].[I₂]

Biểu thức định luật tác dụng khối lượng đối với phản ứng nghịch: v_n = k_n[HI]²

Từ hai biểu thức cho thấy:

- Theo thời gian, số mol H₂, I₂ giảm dần nên [H₂] và [I₂] giảm, tốc độ phản ứng thuận giảm.

- Theo thời gian, số mol HI tăng dần nên [HI] tăng dần, tốc độ phản ứng nghịch tăng.

d) Từ thời điểm t₄ thì số mol các chất trong hệ phản ứng không thay đổi.

Câu hỏi 4 trang 9 sgk hóa học 11 kntt

Cho phản ứng: 2HI (g) ⇌ H₂ (g) + I₂ (g)

a) Vẽ dạng đồ thị biểu diễn tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch theo thời gian.

b) Xác định trên đồ thị thời điểm phản ứng trên bắt đầu đạt đến trạng thái cân bằng.

Giải chi tiết:

Câu hỏi 5 trang 9 sgk hóa học 11 kntt

Cho các nhận xét sau:

a) Ở trạng thái cân bằng, tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

b) Ở trạng thái cân bằng, các chất không phản ứng với nhau.

c) Ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất sản phẩm luôn lớn hơn nồng độ các chất đầu.

d) Ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không thay đổi.

Các nhận xét đúng là

A. (a) và (b). B. (b) và (c). C. (a) và (c). D. (a) và (d).

Giải chi tiết:

Đáp án đúng: D. (a) và (d).

HOẠT ĐỘNG

Tính giá trị K_C = ở mỗi thí nghiệm, nhận xét kết quả thu được.

Giải chi tiết:

• Thí nghiệm 1: K_C = 64,00;

• Thí nghiệm 2: K_C = 63, 99;

• Thí nghiệm 3: K_C = 64,08

=> Nhận xét: giá trị biểu thức K_C = thay đổi không đáng kể mặc dù nồng độ ban đầu và nồng độ các chất tại thời điểm cân bằng khác nhau.

Câu hỏi 6 trang 10 sgk hóa học 11 kntt

Viết biểu thức hằng số cân bằng cho các phản ứng sau:

a) Phản ứng tổng hợp ammonia: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

b) Phản ứng nung vôi: CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g)

Giải chi tiết:

a)

b) K_C = [CO₂]

Câu hỏi 7 trang 10 sgk hóa học 11 kntt

Ammonia (NH₃) được điều chế bằng phản ứng sau: N₂(g) + 3H₂(g) 2NH₃(g)

Ở t ^oC, nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng là:

[N₂] = 0,45 M; [H₂] = 0,14 m; [NH₃] = 0,62 M

Tính hằng số cân bằng của phản ứng trên tại t ^oC.

Giải chi tiết:

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG HÓA HỌC

THÍ NGHIỆM 1

Quan sát sự thay đổi màu sắc của khí trong các ống nghiệm và hoàn thành vào vở theo các mẫu bảng sau:…

Giải chi tiết:

THÍ NGHIỆM 2

Quan sát sự thay đổi màu sắc của dung dịch trong các ống nghiệm và hoàn thành vào vở theo các mẫu bảng sau:…

Giải chi tiết:

HOẠT ĐỘNG

Quan sát sự thay đổi màu sắc của dung dịch trong các ống nghiệm (Hình 1.4) và hoàn thành vào vở theo các mẫu bảng sau:…

Giải chi tiết:

Câu hỏi 8 trang 13 sgk hóa học 11 kntt

Cho các cân bằng sau:

CaCO₃(s) CaO(s) + CO₂(g) = 176 kJ (1)

2SO₂(g) + O₂(g) 2SO₃(g) = - 198 kJ (2)

Nếu tăng nhiệt độ, các cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nào? Giải thích

Giải chi tiết:

Nếu tăng nhiệt độ, cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ, túc là theo chiều thu nhiệt. Mặt khác, > 0, chiều thuận là chiều thu nhiệt, vì vậy nếu tăng nhiệt độ, cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều thuận.

Nếu tăng nhiệt độ, cân bằng (2) chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ, tức là chiều thu nhiệt. Mặt khác < 0, chiều thuận là chiều tỏa nhiệt, vì vậy nếu tăng nhiệt độ cân bằng (2) chuyển dịch theo chiều nghịch.

Câu hỏi 9 trang 13 sgk hóa học 11 kntt

Ester là hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, một số ester được sử dụng làm chất tạo mùi thơm cho các loại bánh, thực phẩm. Phản ứng điều chế ester là một phản ứng thuận nghịch:

CH₃COOH + C₂H₅OH CH₃COOC₂H₅ + H₂O

Hãy cho biết cân bằng chuyển dịch theo chiều nào nếu

a) Tăng nồng độ của C₂H₅OH

b) Giảm nồng độ của CH₃COOC₂H₅

Giải chi tiết:

a) Nếu tăng nồng độ của C₂H₅OH, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ của C₂H₅OH, tức là theo chiều thuận.

b) Nếu giảm nồng độ của CH₃COOC₂H₅, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng nồng độ của CH₃COOC₂H₅, tức là theo chiều thuận.

Câu hỏi 10 trang 14 sgk hóa học 11 kntt

Cho các cân bằng sau:

a) SO₂(g) + O₂(g) 2SO₃(g)

b) CO(g) + H₂O(g) H₂(g) + CO₂(g)

c) PCl₅(g) Cl₂(g) + PCl₃(g)

d) H₂(g) + I₂(g) 2HI(g)

Giải chi tiết:

a) Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất hay chiều làm giảm số mol khí, tức là theo chiều thuận (từ 3 phân tử khí tạo thành 2 phân tử khí).

b) Khi tăng áp suất, cân bằng không chuyển dịch theo chiều nào vì số mol khí ở hai vế của phản ứng bằng nhau.

c) Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất hay chiều làm giảm số mol khí, tức là theo chiều nghịch.

d) 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 hỏi 11 trang 14 sgk hóa học 11 kntt

Trong công nghiệp, khí hydrogen được điều chế như sau:

Cho hơi nước đi qua than nung nóng, thu được hỗn hợp khí CO và H₂ (gọi là khí than ướt):

C(s) + H₂O(g) CO(g) + H₂(g) = 130 kJ (1)

Trộn khí than ướt với hơi nước, cho hỗn hợp đi qua chất xúc tác Fe₂O₃ :

CO(s) + H₂O(g) CO₂ (g) + H₂(g) = - 42 kJ (2)

a) Vận dụng nguyên lí Le Chatelier, hãy cho biết cần tác động yếu tố nhiệt độ như thế nào để các cân bằng (1), (2) chuyển dịch theo chiều thuận.

b) Trong thực tế, ở phản ứng (2), lượng hơi nước được lấy dư nhiều (4 – 5 lần) so với khí carbon monoxide. Giải thích.

c) Nếu tăng áp suất, cân bằng (1), (2) chuyển dịch theo chiều nào? Giải thích.

Giải chi tiết:

a) Phản ứng (1) có > 0, chiều thuận là thu nhiệt, nên để cân bằng chuyển dịch về bên phải thì cần tăng nhiệt độ (thực tế phản ứng được thực hiện ở khoảng 1 000 ^oC)

Phản ứng (2) có < 0, chiều thuận là tỏa nhiệt, nên để cân bằng chuyển dịch về bên phải thì cần giảm nhiệt độ (thực tế phản ứng được thực hiện ở khoảng 450 ^oC, nhiệt độ không quá thấp để làm tăng tốc độ phản ứng).

b) Ở phản ứng (2), người ta lấy lượng hơi nước dư nhiều (thường dư 4 – 5 lần) so với khí carbon monoxide, tức là làm tăng nồng độ của hơi nước, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ của hơi nước, tức là theo chiều thuận.

c) Nếu tăng áp suất, các cân bằng (1), (2) không chuyển dịch theo chiều nào vì số mol khí ở cả hai vế bằng nhau.

Câu hỏi 12 trang 15 sgk hóa học 11 kntt

Trong cơ thể người, hemoglobin (Hb) kết hợp oxygen theo phản ứng thuận nghịch được biểu diễn đơn giản như sau:

Hb + O₂ HbO₂

Ở phổi, nồng độ oxygen lớn nên cân bằng trên chuyển dịch sang phải, hemoglobin kết hợp với oxygen. Khi đến các mô, nồng độ oxygen thấp, cân bằng trên chuyển dịch sang trái, giải phóng oxygen. Nếu thiếu oxygen ở não, con người có thể bị đau đầu, chóng mặt.

a) Vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier, em hãy đề xuất biện pháp để oxygen lên não được nhiều hơn?

b) Khi lên núi cao, một số người cũng gặp hiện tượng bị đau đầu, chóng mặt. Dựa vào cân bằng trên, em hãy giải thích hiện tượng này.

Giải chi tiết:

a) Để oxygen lên não được nhiều hơn thì nồng độ của dạng HbO₂ cần phải lớn. Để nồng độ HbO₂ lớn cần tăng nồng độ oxygen trong phổi để cân bằng trên chuyển dịch sang phải. Muốn vậy cần hít sâu để nồng độ oxygen trong phổi cao hơn.

b) Nguyên nhân là ở trên núi cao, áp suất riêng phần của oxygen giảm, theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng thì cân bằng trên sẽ chuyển dịch sang trái, gây ra sự thiếu oxygen trong các mô.