Nội dung về cân bằng hóa học trong chương trình hóa học mới có sự mở rộng và liên hệ cao hơn so với chương trình cũ. Đặc biệt, các kiến thức và bài tập về hằng số cân bằng KC là nội dung kiến thức mở rộng và nâng cao hơn. Để giúp học sinh có định hướng trong việc học, quá trình tìm hiểu tôi đã xây dựng đề tài “Xây dựng hệ thống câu hỏi, bài tập về cân bằng hóa học” trong chương trình hóa học 11.
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Mục đích việc dạy học trường phổ thông trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức phổ thông, để sở mà rèn luyện tư cho người học lẽ kiến thức coi nguyên liệu tư Việc rèn luyện kỹ kiến thức vô cần thiết cho học sinh lẽ sở tiền đề cho học sinh tiếp cận kiến thức hơn, đòi hỏi mức độ tư cao Đặc biệt nội dung chương trình phổ thơng mới, có số kiến thức đưa vào cho học sinh tiếp cận mức độ hơn, địi hỏi liên hệ nhiều Qua yêu cầu học sinh cần nắm nội dung kiến thức biết cách vận dụng kiến thức vào việc giải vấn đề thực tế đưa Nội dung cân hóa học chương trình hóa học có mở rộng liên hệ cao so với chương trình cũ Đặc biệt, kiến thức tập số cân KC nội dung kiến thức mở rộng nâng cao Để giúp học sinh có định hướng việc học, q trình tìm hiểu tơi xây dựng đề tài “Xây dựng hệ thống câu hỏi, tập cân hóa học” chương trình hóa học 11 PHẦN II: NỘI DUNG A Cơ sở lí thuyết I Cân hóa học số cân Cân hóa học gì? + Cân hóa học trạng thái phản ứng thuận nghịch tốc độ phản ứng thuận tốc độ phản ứng nghịch + Như vậy, trạng thái cân phản ứng hóa học xảy Cân hóa học cân động Nhưng tốc độ phản ứng thuận nghịch nên nồng độ chất trạng thái cân không đổi Hằng số cân Xét cân bằng: aA + bB ⇌ mM + nN [M ]m [N ]n Biểu thức: K C a b [A] [B] Lưu ý: - Hằng số cân phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ - Trong biểu thức KC, nồng độ chất rắn không đưa vào biểu thức II Các yếu tố ảnh hưởng đến cân hóa học Nhiệt độ: + Khi tăng nhiệt độ phản ứng cân chuyển dịch phía phản ứng thu nhiệt + Khi giảm nhiệt độ phản ứng cân chuyển dịch phía phản ứng tỏa nhiệt Áp suất + Khi tăng áp suất phản ứng cân chuyển dịch phía làm giảm số phân tử khí + Khi giảm áp suất phản ứng cân chuyển dịch phía làm tăng số phân tử khí Nồng độ + Khi tăng nồng độ chất phản ứng cân chuyển dịch phía làm giảm nồng độ chất + Khi giảm nồng độ chất phản ứng cân chuyển dịch phía làm tăng nồng độ chất Chất xúc tác Chất xúc tác khơng làm thay đổi trạng thái cân hóa học Bản thân xúc tác làm cho phản ứng nhanh đạt đến trạng thái cân (tăng tốc độ phản ứng thuận nghịch) B Hệ thống câu hỏi tập I Câu hỏi lý thuyết Câu hỏi trạng thái cân số cân Câu 1: Một phản ứng thuận nghịch đạt đến trạng thái cân A Phản ứng thuận kết thúc B Phản ứng nghịch kết thúc C Tốc độ phản ứng thuận nghịch D Nồng độ chất tham gia phản ứng chất sản phẩm Câu 2: Phát biểu sau phản ứng trạng thái cân không ? A Các phản ứng thuận phản ứng nghịch diễn với tốc độ B Nồng độ chất phản ứng chất sản phẩm không thay đổi C Nồng độ chất phản ứng nồng độ chất sản phẩm D Các phản ứng thuận nghịch tiếp tục xảy Câu 3: Cho phát biểu sau: (a) Ở trạng thái cân bằng, tốc độ phản ứng thuận tốc độ phản ứng nghịch (b) Ở trạng thái cân bằng, chất không phản ứng với (c) Ở trạng thái cân bằng, nồng độ chất sản phẩm lớn nồng độ chất đầu (d) Ở trạng thái cân bằng, nồng độ chất không thay đổi Số phát biểu A B C D Câu 4: Quan sát hình 1.2 chọn phát biểu ? A Cả hai đồ thị mô tả phản ứng đạt đến trạng thái cân B Cả hai đồ thị không mô tả phản ứng đạt đến trạng thái cân C Chỉ đồ thị (a) mô tả phản ứng đạt trạng thái cân D Chỉ đồ thị (b) mô tả phản ứng đạt trạng thái cân Câu 5: Hằng số cân phản ứng xác định phụ thuộc vào A nhiệt độ B áp suất C chất xúc tác D nồng độ Câu 6: Cho phản ứng sau: C (s) + 2H2 (g) ⇌ CH4 (g) Biểu thức sau biểu thức số cân KC phản ứng ? [CH ] [H ] A K C [CH ] [C ].[H ]2 B K C [CH ] [C ].[H ] C K C [CH ] [H ]2 D K C Câu 7: Cho phản ứng hóa học sau CH3COOH (l) + CH3OH (l) ⇌ CH3COOCH3 (l) + H2O (l) Biểu thức số cân phản ứng [CH 3COOCH ].[H O] [CH 3COOH].[CH 3OH ] [CH 3COOH ].[CH 3OH ] C K C [CH 3COOCH ] A K C [CH 3COOCH ] B K C [CH 3COOH].[CH 3OH ] [CH 3COOH ].[CH 3OH ] D K C [CH3COOCH ].[H 2O] Câu 8: Cho phản ứng hóa học sau 3Fe (s) + 4H2O (g) ⇌ Fe3O4 (s) + 4H2 (g) Biểu thức số cân phản ứng [H ]4 [Fe3O4 ] K A C [Fe]3 [H 2O]4 4.[H ] C K C 4.[H 2O] [H ]4 K B C [H 2O]4 4.[H ].[Fe3O4 ] D K C 4.[H 2O].3.[Fe] Câu 9: Cho cân sau: (1) H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2HI (g) ; 1 H2 (g) + I2 (g) ⇌ HI (g) 2 1 (3) HI (g) ⇌ H2 (g) + I2 (g) ; 2 (2) (4) 2HI (g) ⇌ H2 (g) + I2 (g) (5) H2 (g) + I2 (s) ⇌ 2HI (g) Ở nhiệt độ xác định, KC cân (1) 64 KC 0,125 cân A (2) B (5) C (3) D (4) Câu 10: Cho phản ứng: A (g) ⇌ B (g) Hằng số cân phản ứng K C = 1,0.103 Tại thời điểm cân bằng, nồng độ chất A 1,0.10-3 Hỏi nồng độ chất B thời điểm cân A 1,0.10-3M B 1,0M C 2,0M D 1,0.103M Câu hỏi yếu tố ảnh hưởng đến cân hóa học Câu 11: Yếu tố sau luôn không làm chuyển dịch cân hệ phản ứng? A Nhiệt độ B Áp suất C Nồng độ D Chất xúc tác Câu 12: Xét cân sau : 2SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2SO3 (g) Nếu tăng nồng độ SO2 (các điều kiện khác giữ khơng đổi) cân chuyển dịch theo chiều ? A Chuyển dịch theo chiều thuận B Chuyển dịch theo chiều nghịch C Không thay đổi D Có thể chuyển dịch theo chiều thuận nghịch tùy thuộc lượng SO2 thêm vào Câu 13: Xét cân sau : H2 (g) + 1/2O2 (g) ⇌ H2O (l) ΔrHo298 = -286 kJ Đối với phản ứng trên, cân bị ảnh hướng tăng nhiệt độ ( điều kiện khác giữ không đổi) ? A Cân chuyển dịch theo chiều thuận B Chuyển dịch theo chiều nghịch C Không thay đổi D Khơng dự đốn Câu 14: Phản ứng sau tăng áp suất cân chuyển dịch theo chiều nghịch (các điều kiện khác giữ không đổi) ? A CaCO3 (s) ⇌ CaO (s) + CO2 (g) B CO (g) + H2O (g) ⇌ H2 (g) + CO2 (g) C 2H2 (g) + O2 (g) ⇌ 2H2O (l) D C (s) + O2 (g) ⇌ CO2 (g) Câu 15: Cho cân hóa học sau : H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2HI (g) ΔrHo298 = -9,6 kJ Nhận xét sau không đúng? A Khi tăng nhiệt độ cân chuyển dịch theo chiều nghịch B Ở nhiệt độ không đổi, tăng áp suất cân khơng bị chuyển dịch C Ở nhiệt độ không đổi, tăng nồng độ H2 I2 giá trị số cân tăng D Ở trạng thái cân bằng, tốc độ phản ứng thuận tốc độ phản ứng nghịch Câu 16: Cho cân hoá học: PCl5 (g) ⇌ PCl3 (g) + Cl2 (g); ΔH > Cân chuyển dịch theo chiều thuận A thêm PCl3 vào hệ phản ứng B tăng áp suất hệ phản ứng C tăng nhiệt độ hệ phản ứng D thêm Cl2 vào hệ phản ứng Câu 17: Cho cân hóa học: N2 (g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (g) ΔH < Cân chuyển dịch theo chiều thuận A tăng nhiệt độ hệ phản ứng B giảm áp suất hệ phản ứng C tăng áp suất hệ phản ứng D thêm chất xúc tác vào hệ phản ứng Câu 18: Cho cân hóa học: CaCO3 (s) ⇌ CaO (s) + CO2 (g) ΔrHo298 = 176 kJ Tác động sau vào hệ cân để cân cho chuyển dịch theo chiều thuận? A Tăng nồng độ khí CO2 B Tăng áp suất C Giảm nhiệt độ D Tăng nhiệt độ Câu 19: Cho hệ cân bình kín: N2(g) + O2(g) ⇌ 2NO (g) H > Cân chuyển dịch theo chiều thuận A tăng nhiệt độ hệ B giảm áp suất hệ C thêm khí NO vào hệ D thêm chất xúc tác vào hệ Câu 30: Cho cân hoá học: H2 (g) + I2 (g) 2⇌ HI (g); H > Cân không bị chuyển dịch A giảm nồng độ HI B giảm áp suất chung hệ C tăng nhiệt độ hệ D tăng nồng độ H2 Câu 21: Hệ cân sau thực bình kín: CO (g) + H2O (g) ⇌ H2 (g) + CO2 (g) ΔrHo298 = -42 kJ Cân chuyển dịch theo chiều thuận A cho chất xúc tác vào hệ B thêm khí H2 vào hệ C giảm nhiệt độ hệ D tăng áp suất chung hệ Câu 22: Cho cân sau: (I) 2HI (g) ⇄ H2 (g) + I2 (g); (II) CaCO3 (s) ⇄ CaO (s) + CO2 (g); (III) FeO (s) + CO (g) ⇄ Fe (s) + CO2 (g); (IV) 2SO2 (g) + O2 (g) ⇄ 2SO3 (g) Khi giảm áp suất hệ, số cân bị chuyển dịch theo chiều nghịch A B C D Câu 23: Cho cân bằng: 2SO2 (g) + O2 (g) ⇄ 2SO3 (g) Khi tăng nhiệt độ tỉ khối hỗn hợp khí so với H2 giảm Phát biểu nói cân A Phản ứng thuận thu nhiệt, cân dịch chuyển theo chiều nghịch tăng nhiệt độ B Phản ứng nghịch toả nhiệt, cân dịch chuyển theo chiều thuận tăng nhiệt độ C Phản ứng nghịch thu nhiệt, cân dịch chuyển theo chiều thuận tăng nhiệt độ D Phản ứng thuận toả nhiệt, cân dịch chuyển theo chiều nghịch tăng nhiệt độ Câu 24: Xét cân sau piston nhiệt độ không đổi : N2 (g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (g) Nếu nén piston cân chuyển dịch theo chiều ? A Chuyển dịch theo chiều thuận B Chuyển dịch theo chiều nghịch C Khơng thay đổi D Có thể chuyển dịch theo chiều thuận nghịch tùy thuộc piston nén nhanh hay chậm Câu 25: Cho cân sau: 4NH3 (g) + 5O2 (g) ⇌ 4NH3 (g) + 6H2O (g) ΔrHo298 = -905 kJ Yếu tố sau cần tác động để cân chuyển dịch sang phải? A Giảm nhiệt độ B Giảm nồng độ O2 C Tăng áp suất D Thêm xúc tác Pt II Bài tập tính toán số cân Câu 26: Xét cân sau: H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2HI (g) a Hồn thành bảng thơng tin sau: Nhiệt độ (oC) [H2] (mol.L-1) [I2] (mol.L-1) [HI] (mol.L-1) KC 25 0,0355 0,0388 0,9220 …………… 340 …………… 0,0455 0,3870 9,6 445 0,0485 0,0468 …………… 50,2 b Cho biết nhiệt độ tăng cân chuyển dịch theo chiều ? Vì ? Câu 27: Xét phản ứng: H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2HI (g) Một hỗn hợp phản ứng chứa bình kín dung tích 3,67 lít nhiệt độ T oC ; ban đầu chứa 0,763 gam H2 96,9 gam I2 Ở trạng thái cân bằng, bình chứa 90,4 gam HI Tính giá trị KC phản ứng ToC ? Câu 28: Hằng số cân KC phản ứng: H2(g) + Br2(g) ⇌ 2HBr(g) 730oC 2,18.106 Cho 3,20 mol HBr vào bình phản ứng dung tích 12,0 lít 730°C Tính nồng độ H 2, Br2 HBr trạng thái cân bằng? Câu 29: Cho 5,6 gam CO 5,4 gam H2O vào bình kín dung tích khơng đổi 10 lít Nung nóng bình thời gian 830oC để hệ đạt đến trạng thái cân bằng: CO (g) + H2O (g) ⇄ CO2 (g) + H2 (g) (hằng số cân KC = 1) Hãy tính nồng độ CO, H2O trạng thái cân bằng? Câu 30: Cho cân hóa học sau: CO (g) + H2O (g) ⇌ H2 (g) + CO2 (g) Ở 700oC, số cân phản ứng K C = 8,3 Cho mol khí CO mol nước vào bình kín dung tíc 10 lít giữ 700oC Tính nồng độ chất trạng thái cân Câu 31: Trong bình kín tích khơng đổi lít, người ta thêm vào 17,6 gam khí CO2 3,2 gam khí H2 Ở 850oC, cân thiết lập với số cân KC = CO2 (g) + H2 (g) ⇌ CO (g) + H2O (g) Hãy tính nồng độ chất trạng thái cân bằng? Câu 32: Cân phản ứng: N2 (g) + O2 (g) ⇌ 2NO (g) thiết lập toC có số cân KC = 40 Biết ban đầu nồng độ N2 O2 0,01 mol.L-1 a Xác định nồng độ chất trạng thái cân b Tính hiệu suất phản ứng? Câu 33: Cho phản ứng xảy bình kín thể tích lít sau: CO (g) + H2O (g) ⇌ CO2 (g) + H2 (g) Ở toC có số cân phản ứng, KC=1 Khi phản ứng đạt trạng thái cân nồng độ H 2O 0,03 mol.L-1, nồng độ CO2 0,04 mol.L-1 a Hãy tính nồng độ ban đầu CO? b Giả sử ban đầu nồng độ CO 1M, để 90% lượng carbon oxide chuyển hóa thành carbon dioxide cần đưa hệ phản ứng mol H2O? Câu 34: Khi thực phản ứng ester hoá mol CH 3COOH mol C2H5OH, lượng ester lớn thu 2/3 mol Để đạt hiệu suất cực đại 90% (tính theo axit) tiến hành este hố mol CH3COOH cần dùng x mol C2H5OH (cho phản ứng nhiệt độ) Tính x? Câu 35: Xét cân phản ứng: H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2HI (g) Ở nhiệt độ xác định, số cân phản ứng 49 Giả sử lượng I2 ban đầu mol Hỏi cần phải dùng mol H2 để 90% lượng I2 chuyển hóa thành HI? III Câu hỏi liên hệ thực tiễn, vận dụng kiến thức Câu 36: Carbon oxide thay oxygen hemoglobin bị oxi hóa theo phản ứng: HbO2 (aq) + CO (aq) ⇌ HbCO (aq) + O2 (aq) Tại nhiệt độ trung bình thể, số cân phản ứng KC = 170 Giả sử hỗn hợp khơng khí bị nhiễm carbon oxide mức 0,1% (theo thể tích) Coi khơng khí chứa 20,0% oxygen theo thể tích; tỉ lệ oxygen carbon oxide hòa tan máu giống với tỉ lệ chúng khơng khí Cho biết tỉ lệ HBCO so với HBO màu bao nhiêu? Em có nhận xét độc tính CO? Câu 37: Oxygen dẫn truyền vào thể khả liên kết oxygen với hồng cầu máu theo cân sau: HbH+ (aq) + O2 (aq) ⇌ HbO2 (aq) + H+ (aq) Độ pH máu người bình thường kiểm sốt chặt chẽ khoảng 7,35 đến 7,45 Dựa vào cân giải thích việc kiểm sốt pH máu người lại quan trọng? Điều xảy với khả vận chuyển oxygen hồng cần máu trở nên acid (một tình trạng nguy hiểm gọi nhiễm toan hay nhiễm độc acid)? IV Đáp án tham khảo câu hỏi tập Đáp án câu hỏi trắc nghiệm: Câu Đáp án C Câu Đáp án D Câu 11 Đáp án D Câu 16 Đáp án C Câu 21 Đáp án C C A B B A C A 10 B Gợi ý số câu tự luận: 12 13 14 15 A B A C 17 18 19 20 C D A B 22 23 24 25 C D A A [HbCO][O2 ] [HbO2 ][CO] [HbCO] [CO] Rút ra: =KC = 170.0,01/20 = 0,85 [HbO2 ] [O2 ] Câu 36: KC = Như vậy, nồng độ CO nhỏ so với nồng độ O làm lượng đáng kể HbO2 chuyển thành HbCO, dẫn tới việc làm giảm khả vận chuyển O máu cách nghiêm trọng Câu 37: Oxygen dẫn truyền vào thể khả liên kết oxygen với hồng cầu máu theo cân sau: HbH+ (aq) + O2 (aq) ⇌ HbO2 (aq) + H+ (aq) Dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân bằng, nồng độ H+ tăng cân chuyển dịch theo chiều nghịch, giảm nồng độ H+ cân chuyển dịch theo chiều thuận Vì pH máu thấp (nồng độ H+ cao) cân chuyển dịch sang trái, điều khiến máu chứa HbO2 nên khả vận chuyển oxygen hồng cầu giảm PHẦN III: KẾT LUẬN Việc củng cố, nâng cao kiến thức rèn luyện kỹ cho học sinh việc cần thực thường xuyên q trình dạy học hố học Đặc biệt dạy học kiến thức chương trình THPT việc củng cố kiến thức lý thuyết giúp học sinh liên hệ vận dụng kiến thức cần thiết Mặc dù cố gắng trình thực đề tài không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến quý vị đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện