BÁO CÁO THU HOẠCH MÔN : BÀI TẬP HÓA HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM KHOA HÓA HỌC BÁO CÁO THU HOẠCH MÔN : BÀI TẬP HÓA HỌC TÊN ĐỀ TÀI PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TẬP CHƯƠNG 7 – TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG – CÂN BẰNG HÓA HỌC HÓA 10 NÂNG CAO Giáo viên hướng dẫn: Thái Hoài Minh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trần Bảo Huy Phạm Vũ Ngọc Duy Nguyễn Minh Cường NHÓM 01 LỚP 3A THÁNG 102010

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM

KHOA HÓA HỌC



BÁO CÁO THU HOẠCH

MÔN : BÀI TẬP HÓA HỌC

TÊN ĐỀ TÀI

PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TẬP CHƯƠNG 7 – TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG – CÂN BẰNG HÓA HỌC

HÓA 10 NÂNG CAO

Giáo viên hướng dẫn: Thái Hoài Minh

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trần Bảo Huy

Phạm Vũ Ngọc Duy Nguyễn Minh Cường

NHÓM 01 - LỚP 3A THÁNG 10/2010

Trang 2

LỜI MỞ ĐẦU

Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học là một chương quan trọng trong chương trình kiến thức hóa học phổ thông nói chung

và lớp 10 nói riêng Học xong chương này, học sinh sẽ hiểu được cân bằng hóa học là gì? Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học, ý nghĩa của cân bằng hóa học trong công nghệ và đời sống Vì vậy, để giúp học sinh dễ học và khắc sâu kiến thức, chúng tôi xin giới thiệu một số dạng bài tập cơ bản cùng phương pháp giải trong chương TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG – CÂN BẰNG HÓA HỌC – LỚP 10 NÂNG CAO Trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những điều sơ sót, mong các bạn rộng lòng lượng thứ và đóng góp ý kiến để chúng tôi khắc phục và hoàn thiện hơn.

Trang 3

I DẠNG 1: XÁC ĐỊNH TỈ LỆ VẬN TỐC PHẢN ỨNG Ở HAI TRẠNG THÁI KHÁC NHAU

a) Nhận dạng : Cho phản ứng aA + bB → Sản phẩm

Tính vận tốc phản ứng hoặc số lần tăng lên hay hạ xuống của vận tốc ở hai trạng thái khác nhau khi thay đổi một trong các điều kiện : nồng độ, thể tích, áp suất hoặc nhiệt độ

b) Hướng giải : Ta có aA + bB → Sản phẩm

v = k CAa CBb (1)

Với : k là hằng số tốc độ phản ứng

CA, CB là nồng độ của A, B tại thời điểm đang xét

a, b là hệ số cân bằng của A, B

− Trường hợp 1: Thay đổi nồng độ chất phản ứng.

Ta chỉ cần thay đổi nồng độ mới của chất phản ứng vào (1) để được v2 sau đó lập tỉ lệ v 2 /v 1

− Trường hợp 2 : Thay đổi áp suất hoặc thể tích của hệ phản ứng.

Áp dụng phương trình Claperong – Mendeleep : PV = nRT

⇔ P = nRT / V

⇔ P = CRT Vì áp suất tỉ lệ thuận với nồng độ nên khi tăng hay giảm áp suất của hệ lên bao nhiêu lần thì nồng độ mỗi chất phản ứng cũng tăng hay giảm bấy nhiêu lần (chỉ áp dụng với chất khí hoặc chất lỏng tan trong dung dịch) Áp dụng tương tự trường hợp 1, ta tính được tỉ lệ v 2 /v 1

Vì thể tích tỉ lệ nghịch với nồng độ (CM = n/V) nên khi tăng hay giảm thể tích của hệ lên bao nhiêu lần thì nồng độ mỗi chất phản ứng cũng giảm hay tăng bấy nhiêu lần (chỉ áp dụng với chất khí hoặc chất lỏng tan trong dung dịch) Áp dụng tương tự trường hợp 1, ta tính được tỉ lệ v 2 /v 1

− Trường hợp 3 : Thay đổi nhiệt độ của hệ phản ứng.

Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng cũng tăng theo

Áp dụng phương trình thực nghiệm : v2 = v1 γ ∆ T / 10

(2) (Với ∆ T = T2 – T1) Với γ được định nghĩa như sau : Khi tăng nhiệt độ lên 10K mà tốc độ phản ứng tăng lên γ lần thì γ được gọi là hệ số nhiệt của tốc độ phản ứng

*Lưu ý : Phương trình (2) chỉ đúng khi nhiệt độ của hệ phản ứng thỏa mãn điều kiện (0oC ≤

toC ≤ 100oC)

c) Bài tập mẫu :

Bài mẫu 1.1: Cho phản ứng 2A + 3B → C + D

Tốc độ phản ứng tăng lên bao nhiêu lần khi nồng độ của B tăng 2 lần ?

A 2 lần B 4 lần C 8 lần D 9 lần

Trang 4

Giải:

Ta có: v1 = k CA2 CB3

v2 = k CA2 (2CB)3 = 8k CA2 CB3

Vậy v2 = 8v1⇒ Chọn C

Bài mẫu 1.2: Cho phản ứng sau: X2 + 2Y → 2XY

Khi tăng áp suất của hệ phản ứng lên 2 lần thì vận tốc của phản ứng sẽ tăng hay giảm bấy nhiêu lần?

A Tăng 4 lần B Tăng 8 lần C Giảm 8 lần D Giảm 4 lần

Giải:

Ta có: v1 = k CX2 CY2

Vì áp suất tỉ lệ thuận với nồng độ nên khi tăng hay giảm áp suất của hệ lên bao nhiêu lần thì nồng độ mỗi chất phản ứng cũng tăng hay giảm bấy nhiêu lần

Do đó : v2 = k 2CX2 (2CY)2 = 8 k CX2 CY2 = 8v1⇒ Chọn C

Bài mẫu 1.3: Khi nhiệt độ tăng 10oC thì tốc độ phản ứng tăng 4 lần Hỏi tốc độ phản ứng sẽ giảm bao nhiêu lần khi giảm nhiệt độ từ 70oC xuống 10oC?

Giải:

Ta có : Gọi γ là hệ số nhiệt của tốc độ phản ứng ⇒γ = 4

Khi giảm nhiệt độ từ 70oC xuống 10oC thì ∆ T = 10 – 70 = - 60 oC

Do đó v2 = v1 γ ∆T / 10

= v1 4 -60 / 10

= v1 / 4096 Vậy tốc độ phản ứng giảm 4096 lần

d) Bài tập tự giải:

Bài 1: Để hòa tan hết 1 mẫu kẽm trong dung dịch axit HCl ở 20oC thì cần 27 phút, cũng 1 mẫu kẽm đó tan hết trong axit trên ở 40oC chỉ trong 3 phút Hỏi hòa tan hết mẫu kẽm đó trong axit trên ở 55oC thì mất thời gian bao lâu

Bài 2 : Cho phản ứng X2 + 2Y → 2XY Khi tăng nồng độ của X2 lên 3 lần và giảm nồng độ của Y xuống 2 lần thì tốc độ phản ứng sẽ tăng hay giảm bao nhiêu lần?

Bài 3 : Cho phản ứng X2 + 2Y 2XY Biết rằng tất cả các chất đều ở thể khí và phản ứng xảy ra trong bình kín Khi tăng áp suất của hệ lên 4 lần thì tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghị sẽ tăng bấy nhiêu lần?

Bài 4 : Có phản ứng A + B → C Biết rằng nếu nồng độ ban đầu của chất A là 0.01M, của chất B là 0.002M thì sau 25 phút lượng chất C hình thành là 10% khối lượng hỗn hợp Nếu nồng độ chất A vẫn như cũ, nồng độ chất B là 0.01M thì sau bao lâu lượng chất C thu được cũng là 10%?

Trang 5

Bài 5 : Cho phản ứng thuận nghịch N2 (k) + 3H2 (k) 2NH3 (k) Tốc độ phản ứng thận thay đổi như thế nào khi tăng dung tích bình phản ứng gấp 2 lần (nhiệt độ bình không thay đổi)

Bài 6: Cho phương trình phản ứng sau: 2A + B → C Tốc độ phản ứng tại một thời điểm nào đó được tính bằng biểu thức : v = k.[A]2[B] Hằng số tốc độ k phụ thuộc vào:

A Nồng độ của chất A B Nồng độ của chất B

C Nhiệt độ của hệ phản ứng D Thời gian phản ứng xảy ra

II XÁC ĐỊNH CHIỀU DỊCH CHUYỂN CỦA PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH.

a) Nhận dạng : Cho phản ứng thuận nghịch aA + bB cC + dD ; ∆ H

Khi thay đổi nhiệt độ, nồng độ, áp suất cân bằng sẽ dịch chuyển như thế nào?

b) Hướng giải: Vận dụng nguyên lí Lechatelier để nhận xét và xác định chiều dịch chuyển của

phản ứng

Nguyên lí Lechatelier : Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng, khi chịu một tác động từ bân ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động từ bên ngoài đó.

− Trường hợp 1: Thay đổi nồng độ các chất.

Khi tăng nồng độ của 1 cấu tử trong hệ phản ứng ở trạng thái cân bằng thì cân bằng của phản ứng sẽ dịch chuyển theo chiều làm làm giảm nồng độ của cấu tử đó, và ngược lại

− Trường hợp 2 : Thay đổi nhiệt độ của hệ cân bằng.

Khi tăng nhiệt độ của hệ ở trạng thái cân bằng, cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều chống lại sự tăng nhiệt độ đó tức là chiều thu nhiệt (∆ H > 0), và ngược lại

− Trường hợp 3 : Thay đổi áp suất của hệ cân bằng.

Đối với phản ứng có chất khí tham gia và có sự chênh lệch tổng số mol khí ở 2 vế của phản ứng thì mới chịu ảnh hưởng của áp suất đến chuyển dịch cân bằng

Ta có phương trình Claperong – Mendeleep : PV = nRT

• Khi tăng áp suất bên ngoài → Hệ chuyển dịch theo chiều giảm áp suất → Số mol khí giảm

→ Chuyển dịch cân bằng về phí có tổng số mol khí thấp hơn

• Khi giảm áp suất bên ngoài → Hệ chuyển dịch theo chiều tăng áp suất → Số mol khí tăng

→ Chuyển dịch cân bằng về phí có tổng số mol khí cao hơn

− Trường hợp 4 : Thay đổi lượng chất xúc tác.

Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch với số lần bằng nhau nên hằng số cân bằng K không biến đổi nên không làm cân bằng chuyển dịch

c) Bài tập mẫu:

Bài mẫu 2.1 : (Trích ĐH khối A – 2009)

Trang 6

Cho cân bằng trong bình kín : 2NO2 (k) N2O4 (k)

(Màu nâu đỏ) (Không màu) Biết rằng khi hạ nhiệt độ của bình thì thì màu đỏ nhạt dần Phản ứng thuận nghịch có:

A ∆ H > 0, tỏa nhiệt B ∆ H < 0, tỏa nhiệt

C ∆ H > 0, thu nhiệt D ∆ H > 0, thu nhiệt

Giải:

Khi hạ nhiệt độ, cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều tăng nhiệt độ tức là chiều tỏa nhiệt Vậy chiều làm màu nâu đỏ nhạt dần là chiều thuận và cũng đồng thời là chiều tỏa nhiệt, ∆ H < 0

Do đó chọn B

Bài mẫu 2.2 : (Trích ĐH khối B – 2009)

Cho các cân bằng sau:

(1) 2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k)

(2) N2 (k) + 3H2 (k) 2NH3 (k)

(3) CO2 (k) + H2 (k) CO (k) + H2O (k)

(4) 2HI (k) H2 (k) + I2 (k)

Khi thay đổi áp suất, nhóm gồm các cân bằng hóa học không bị dịch chuyển là :

A (1) và (3) B (2) và (4) C (3) và (4) D (1) và (2)

Giải:

Xét cân bằng : aA (k) + bB (k) cC (k) + dD (k)

Khi tổng số mol khí ở 2 phía của cân bằng bằng nhau hay a + b = c + d thì áp suất không ảnh hưởng đến sự dịch chuyển cân bằng hóa học Do đó chọn C

Bài mẫu 2.3 : Cho phản ứng 2NO + O2 2NO2 ; ∆ H = -124 kJ/mol Hãy liệt kê các đại lượng có thể thay đổi để cân bằng dịch chuyển sang chiều thuận?

Giải:

Khi hệ đang ở trạng thái cân bằng Muốn dịch chuyển sang chiều thuận là chiều tăng nồng độ NO2, giảm nồng độ NO và O2 ; là chiều giảm tổng số mol khí ⇔ chiều giảm áp suất ; là chiều tỏa nhiệt Vậy áp dụng nguyên lí Lơchatelier muốn dịch chuyển sang chiều thuận ta chỉ cần làm ngược lại với những biến đổi đã nêu trên

Cụ thể như sau:

Thay đổi nồng độ : tăng nồng độ NO hoặc O2 ; giảm nồng độ NO2

Thay đổi áp suất : tăng áp suất của hệ phản ứng

Thay đổi nhiệt độ : hạ nhiệt độ của hệ phản ứng

d) Bài tập tự giải :

Trang 7

Bài 1: Xét cân bằng sau được thực hiện trong bình kín :

PCl5 (k) PCl3 (k) + Cl2 (k) ; ∆ H > 0 Hãy cho biết sự dịch chuyển của cân bằng trên khi thực hiện các thao tác sau:

a) Thổi khí Cl2 vào hệ phản ứng

b) Ngâm bình phản ứng vào nước đá

c) Tăng áp suất của bình phản ứng

Bài 2 : Trong công nghiệp sản xuất H2SO4, giai đoạn oxi hóa SO2 thành SO3 được biểu diễn bằng phương trình phản ứng :

2SO2 (k) + O2 (k) 2 SO3 (k) ; ∆ H < 0 Để tăng hiệu suất tạo ra SO3 người ta đã thực hiện giảm nồng độ khí O2 và tăng áp suất Cách làm như vậy có đúng không, giải thích?

Bài 3 : Phản ứng đạt trạng thái cân bằng trong bình kín:

2NaHCO3 (r) Na2CO3 (r) + H2O (k) + CO2 (k)

Nếu tăng thể tích của bình chứa thì số mol Na2CO3 thay đổi như thế nào? Vì sao?

Bài 4 : Trong phản ứng điều chế khí oxi trong phòng thí nghiệm bằng cách nhiệt phân muối

kali clorat, những biện pháp nào sau đây được sử dụng nhằm mục đích tăng tốc độ phản ứng?

1. Dùng chất xúc tác mangan đioxit (MnO2)

2 Nung hỗn hợp kali clorat và mangan đioxit ở nhiệt độ cao

3 Dùng phương pháp dời nước để thu khí oxi

4 Dùng kali clorat và mangan đioxit khan

Bài 5 : Cho phản ứng sau ở trang thái cân bằng:

H2 (k) + F2 (k) 2HF (k) H∆ < 0

Sự biến đổi nào sau đây không làm chuyển dịch cân bằng hoá học?

A Thay đổi áp suất C Thay đổi nhiệt độ

B. Thay đổi nồng độ khí H2 hoặc F2 D Thay đổi nồng độ khí HF

III DẠNG III : TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ CÂN BẰNG CÁC CHẤT TỪ HẰNG SỐ CÂN BẰNG VÀ NGƯỢC LẠI.

a) Nhận dạng : Cho phản ứng thuận nghịch aA + bB cC + dD ; KC

Tính nồng độ các chất tại thời điểm cân bằng hoặc hằng số cân bằng

b) Hướng dẫn : Xét phản ứng thuận nghịch aA + bB cC + dD

 Hằng số cân bằng nồng độ được tính:

K C = ( [A] a [B] b ) / ( [C] c [D] d )

Trang 8

Trong đó : [A] ; [B] ; [C] ; [D] là nồng độ cân bằng các chất tương ứng, đối với chất rắn coi như tinh khiết và nồng độ bằng 1

K C chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của các chất.

 Nếu A, B, C, D ở trạng thái khí thì hằng số cân bằng áp suất được tính như sau:

K P = ( P A a P B b ) / ( P C c P D d )

Trong đó : PA ; PB ; PC ; PD là áp suất riêng phần của mỗi chất tương ứng Áp suất riêng phần của mỗi chất được tính theo áp suất toàn phần của hệ theo công thức sau:

P i = P χ i ; trong đó χ i = n i / Σ n

Với ni là số mol của chất i ; Σ n là tổng số mol của các chất trong hệ tại thời điểm cân bằng c) Bài tập mẫu:

Bài mẫu 3.1 : Cho phản ứng : CO2 (k) + H2 (k) CO (k) + H2O (k)

Ở một nhiệt độ nào đó, hàng số cân bằng nồng độ là 2 Khi đó nồng độ của CO2 là 0.1M, nồng độ của H2 là 0.2M Vậy nồng độ cân bằng của CO là:

A 0.14M B 0.15M C 0.1M D 0.2M

Giải :

Ta có : CO2 (k) + H2 (k) CO (k) + H2O (k)

[ cân bằng] 0.1M 0.2M xM xM

Ta có biểu thức hàng số cân bằng nồng độ :

K = x2 / (0.1 0.2) = 2 ⇔ x = 0.2

Vậy chọn D

Bài mẫu 3.2: (Trích CĐ A – 2009)

Cho các cân bằng sau :

(1) I2 (k) + H2 (k) 2HI (k)

(2) 1/2H2 (k) + 1/2I2 (k) HI (k)

(3) HI (k) 1/2I2 (k) + 1/2H2 (k)

(4) 2HI (k) I2 (k) + H2 (k)

(5) 1/4H2 (k) + 1/4I2 (k) 1/2HI (k)

Ở nhiệt độ xác định, nếu KC của cân bằng (1) bằng 64 thì KC = 0.125 là của cân bằng nào?

A (5) B (2) C (3) D (4)

Giải :

Ta có : I2 (k) + H2 (k) 2HI (k) ; KC (1) = 64

1/2H2 (k) + 1/2I2 (k) HI (k) ; KC (2) = √ KC (1) = 8

Trang 9

Nhận xét 0.125 = 1/8 , do đó để KC = 0.125 thì cân bằng phải ngược với cân bằng (2) Vậy chon đáp án C

Bài mẫu 3.3 : Hằng số cân bằng của phản ứng điều chế NH3

N2 (k) + 3H2 (k) 2NH3 (k)

Ở 500oC bằng 1,5.10-5 atm-2 Tính xem có bao nhiêu phần trăm hỗn hợp ban đầu ( N2 + 3H2

) đã chuyển thành amoniac nếu phản ứng thưc hiện ở 500 atm và 1000 atm Cho nhận xét về kết quả

Giải:

Theo đầu bài ta có ở trạng thái cân bằng:

KP = PNH32 / ( PN2 PH23 ) = 1,5 10-5 (1)

PH2 = 3 PN2 (2)

PN2 + PH2 + PNH3 = P (3)

Từ (2) và (3) ta có : PN2 = (P - PNH3) / 4 (4)

PH2 = 3(P - PNH3) / 4 (5) Thay (4) và (5) vào (1) ta được : PNH3 / (P - PNH3)2 = 1,26 10-3

Khi P = 500 atm ⇒ 1,26 10-3 PNH32 – 2,26 PNH3 + 315 = 0 (6)

Khi P = 1000 atm ⇒ 1,26 10-3 PNH32 – 3,52 PNH3 + 1,26 10-3 = 0 (7)

Giải phương trình (6) và (7), chon nghiệm thích hợp, ta có:

Khi P = 500 atm ⇒ PNH3 = 152 atm

Khi P = 1000 atm ⇒ PNH3 = 424 atm

Gọi α là số phần trăm hỗn hợp ban đầu đã chuyển hóa thành NH3 khi P = 500 atm

β là số phần trăm hỗn hợp ban đầu đã chuyển hóa thành NH3 khi P = 1000 atm

Ta có: N2 (k) + 3H2 (k) 2NH3 (k)

Ban đầu: 1 3 0

Phản ứng: α 3α 2α

Cân bằng: 1- α 3 - 3α 2α

Tổng số mol sau phản ứng là : Σ n = 4 - 2α

Suy ra : 2α / (4 - 2α ) = 152 / 500 ⇒α = 46.62%

Tương tự : 2β / (4 - 2β ) = 424 / 1000 ⇒β = 59.55%

Nhận xét: β > α , vậy sự tăng áp suất làm cân bằng dịch chuyển sang chiều thuận, đúng như nguyên lí Lơchatelier

d) Bài tập tự giải :

Trang 10

Bài 1 : Viết biểu thức tính hằng số cân bằng cho các phản ứng sau.

a) CaCO2 (r) CaO (r) + CO2 (k)

b) Cu2O (r) + ½ O2 (k) 2CuO (r)

Bài 2 : Cho các cân bằng sau 2SO2 (k) + O2 (k) 2SO3 (k)

SO2 (k) + ½ O2 (k) 2SO3 (k) 2SO3 (k) SO2 (k) + ½ O2 (k) Hãy cho biết mối liên hệ giữa 3 hằng số cân bằng ứng với 3 cân bằng trên

Bài 3 : Cho phản ứng:

CH3COOH + C3H7OH CH3COOC3H7 + H2O

Axit axetic ancol izopropylic izopropyl axetat nước

Nếu ban đầu người ta cho 1 mol axit axetic tác dụng với 1 mol ancol izopropylic thì cân bằng sẽ đạt được khi có 0,6 mol izopropyl axetat được tạo thành

Lúc đó người ta thêm 1 mol axit axetic vào hỗn hợp phản ứng, cân bằng sẽ phá vỡ và dịch chuyển đến trạng thái cân bằng mới Hỏi khi cân bằng mới được thiết lập, số mol mỗi chất trong hỗn hợp là bao nhiêu?

Bài 4 : Thực hiện phản ứng trong bình kín 0,5 lit với 1 mol khí N2 và 4 mol khí H2 và 1 ít bột xúc tác Khi phản ứng cân bằng thì áp suất trong bình bằng 0,8 lần áp suất ban đầu khi chưa xảy

ra phản ứng ở cùng nhiệt độ Tính hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra trong bình

Bài 5 : Ở 2400oC có phản ứng thuận nghịch :

N2 + O2 2NO ; KC = 3,5 10-4

Biết lúc cân bằng, nồng độ mol của N2 và O2 lần lượt là 5M và 7M Nồng độ mol của NO lúc cân bằng là bao nhiêu?

IV KẾT LUẬN SƯ PHẠM:

 Chương tốc độ phản ứng – cân bằng hóa học là một chương thiên về lí thuyết Vì vậy, muốn hoàn thành tốt bài tập ở chương này cần chú ý nắm vững lí thuyết và xác định đúng những đại

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	150,14 KB