tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Vận tốc phản ứng. Phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học Hiệu ứng nhiệt của phản ứng: là nhiệt lượng (Q) tỏa ra hay thu vào khi xảy ra phản ứng. Nguyên lý chuyển dịch cân bằng (nguyên lý Lơ Sa-tơ-li-ê) Dạng: Tốc độ phản ứng – các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc Dạng: Cân bằng hóa học
Trần Đình Thiêm. Kỹ Sư Tài Năng Điều Khiển Tự Động. ĐHBK Hà Nội. Tổng hợp và sưu tầm. Trang 1 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC Nội dung tóm tắt: Tốc Độ Phản Ứng I/ Khái niệm về tốc độ phản ứng hóa học Tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian. II/ Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. + Ảnh hưởng của nồng độ: Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng. + Ảnh hưởng của áp suất: Đối với phản ứng có chất khí, khi tăng áp suất, tốc độ phản ứng tăng. + Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng. + Ảnh hưởng của diện tích bề mặt: Khi tăng diện tích bề mặt chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng. + Ảnh hưởng của chất xúc tác: Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng không bị tiêu hao trong phản ứng. III/ Vận tốc phản ứng. Phản ứng hóa học: mA + nB → pC + qD Ban đầu: nồng độ của A là C 1 , sau thời gian ∆t giây nồng độ của A là C 2 . Vậytốcđộphảnứnglà:V =− ∆C ∆t . Tổng quát: V = k . [A] m . [B] n k: hằng số tốc độ Cân Bằng Hóa Học I/ Phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học Phản ứng thuận nghịch: là phản ứng hóa học xảy ra theo 2 chiều ngược nhau ở cùng điều kiện. Ví dụ: 2SO 2 + O 2 ⇌ 2SO 3 Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. II/ Hiệu ứng nhiệt của phản ứng: là nhiệt lượng (Q) tỏa ra hay thu vào khi xảy ra phản ứng. - Phản ứng tỏa nhiệt: + Q - Phản ứng thu nhiệt : - Q - Phản ứng tỏa nhiệt: ∆H < 0 - Phản ứng thu nhiệt : ∆H > 0 III/ Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học Nguyên lý chuyển dịch cân bằng (nguyên lý Lơ Sa-tơ-li-ê) Một phản ứng hóa học đạt đến trạng thái cân bằng, nếu có một tác động bên ngoài như sự thay đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ, phản ứng sẽ chuyển dời theo chiều chống lại tác động đó. 1) Ảnh hưởng của nồng độ: Khi tăng nồng độ của chất A thì cân bằng chuyển dịch về phía làm giảm nồng độ của chất A và ngược lại. Chú ý: Trong hệ cân bằng có chất rắn (ở dạng nguyên chất), thì việc thêm hoặc bớt lượng chất rắn không ảnh hưởng đến cân bằng, nghĩa là cân bằng không chuyển dịch. 2) Ảnh hưởng của áp suất: Khi tăng áp suất chung của hệ thì cân bằng chuyển dịch về phía làm giảm áp suất tức là làm giảm số phân tử khí. Chú ý: Khi hệ cân bằng có số mol khí ở 2 vế của phương trình hóa học bằng nhau hoặc trong hệ không có chất khí thì việc tăng hoặc giảm áp chung không làm cho cân bằng chuyển dịch. 3) Ảnh hưởng của nhiệt độ: - Khi tăng nhiệt độ của hệ thì cân bằng chuyển dịch về phía làm giảm nhiệt độ, nghĩa là cân bằng chuyển dịch về phía thu nhiệt. - Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch về phía làm tăng nhiệt độ, nghĩa là cân bằng chuyển dịch về phía tỏa nhiệt. 4) Vai trò của xúc tác: Chất xúc tác làm cho cân bằng được thiết lập nhanh chóng hơn, không làm cân bằng chuyển dịch khi hệ cân bằng DẠNG TOÁN CƠ BẢN Dạng: Tốc độ phản ứng – các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc Trần Đình Thiêm. Kỹ Sư Tài Năng Điều Khiển Tự Động. ĐHBK Hà Nội. Tổng hợp và sưu tầm. Trang 2 Chúý:−Tínhvtheocôngthứcv=− ∆C ∆t Đối với phản ứng mà hệ số tỉ lệ của các chất là khác nhau, dạng: aA + bB → cC + dD V = 1 a . ∆C ∆t = 1 b . ∆C ∆t = 1 c . ∆C ∆t = 1 d . ∆C ∆t - Ở bài toán về cân bằng, có thể dùng trực tiếp nồng độ mol do xem các chất trong hệ cân bằng có chung thể tích. - Khi đề bài cho số mol mà không cho thể tích chung thì được phép dùng số mol để tính trong biểu thức K C, nhưng nếu đã cho thể tích của hệ, thì dù là chất khí (hoặc hơi) cũng phải đổi số mol sang nồng độ sau đó mới được phép thay thế vào biểu thức tính K C . - K C được tính với các chất tại thời điểm cân bằng. Dạng: Cân bằng hóa học - Xúc tác không ảnh hưởng đến sự chuyển dịch cân bằng, mặc dù xúc tác có ảnh hưởng lớn tới tốc độ phản ứng. Chất xúc tác sẽ làm tăng tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch là như nhau => nó chỉ làm cho phản ứng nhanh chóng đạt tới trạng thái cân bằng hóa học mà thôi. - Hai yếu tố lượng chất và nhiệt độ có vai trò ảnh hưởng tới cả các phản ứng ở pha khí, lỏng và rắn. - Yếu tố áp suất chỉ có vai trò với chất khí, mà không có vai trò với chất lỏng, rắn. - Khi tăng nồng độ một chất nào đó trong cân bằng, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều phản ứng làm giảm nồng độ của chất đó và ngược lại. - Nếu phản ứng thuận thu nhiệt (∆H pư thuận > 0), sự tăng nhiệt độ dẫn tới việc cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, tức là về hướng tạo ra nhiều sản phẩm hơn. - Nếu phản ứng thuận tỏa nhiệt (∆H pư thuận < 0), sự tăng nhiệt độ dẫn tới việc cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch, tức là về hướng tạo ra các chất đầu. - Với phản ứng liên quan đến chất khí, và khi số mol chất khí có sự thay đổi tức là ∆n ≠ 0, thì khi tăng áp suất chung cho hệ cân bằng, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều phản ứng tạo ra số mol chất khí ít hơn và ngược lại. II, BÀI TẬP. Câu 1: Cho các phát biểu sau: 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng là: Nhiệt độ, nồng độ, áp suất, chất xúc tác, diện tích bề mặt. 2. Cân bằng hóa học là cân bằng động. 3. Khi thay đổi trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch, cân bằng sẽ chuyển dịch về phía chống lại sự thay đổi đó. 4. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học là: Nhiệt độ, nồng độ, áp suất, . Các phát biểu đúng là A. 1,2, 3, 4. B. 1,3, 4. C. 1,2,4 D. 2, 3, 4. Câu 2: Cho các phát biểu sau: 1. Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo 2 chiều ngược nhau. 2. Phản ứng bất thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo 1 chiều xác định. 3. Cân bằng hóa học là trạng thái mà phản ứng đã xảy ra hoàn toàn. 4. Khi phản ứng thuận nghịch đạt trạng thái cân bằng hóa học, lượng các chất sẽ không đổi. 5. Khi phản ứng thuận nghịch đạt trạng thái cân bằng hóa học, phản ứng dừng lại. Các phát biểu sai là A. 2, 3. B. 3, 4. C. 3, 5. D. 4, 5. Câu 3: Trong phản ứng tổng hợp amoniac: N 2 (k) + 3H 2 (k) o xt,t 2NH 3 (k) H < 0. Để tăng hiệu suất phản ứng tổng hợp phải A. Giảm nhiệt độ và áp suất B. Tăng nhiệt độ và áp suất C. Tăng nhiệt độ và giảm áp suất D. Giảm nhiệt độ vừa phải và tăng áp suất Câu 4:Cho phản ứng thuận nghịch ở trạng thái cân bằng: 4 NH 3 (k) + 3 O 2 (k) o xt,t 2 N 2 (k) + 6 H 2 O (h) H <0. Trần Đình Thiêm. Kỹ Sư Tài Năng Điều Khiển Tự Động. ĐHBK Hà Nội. Tổng hợp và sưu tầm. Trang 3 Cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận khi: A. Tăng nhiệt độ B. Thêm chất xúc tác. C. Tăng áp suất D. Loại bỏ hơi nước Câu 5: Cho phản ứng: 2 SO 2 + O 2 o xt,t 2SO 3 , Vận tốc phản ứng thay đổi bao nhiêu lần nếu thể tích hỗn hợp giảm đi 3 lần? A. 3 B. 6 C. 9 D. 27 Câu 6: Cho phản ứng: 2 SO 2 + O 2 o xt,t 2SO 3 . Tốc độ phản ứng tăng lên 4 lần khi: A. Tăng nồng độ SO 2 lên 2 lần B. Tăng nồng độ SO 2 lên 4 lần C. Tăng nồng độ O 2 lên 2 lần D. Tăng đồng thời nồng độ SO 2 và O 2 lên 2 lần Câu 7: Cho phản ứng : H 2 + I 2 o xt,t 2 HI. Ở t o C, hằng số cân bằng của phản ứng bằng 40. Nếu nồng độ ban đầu của H 2 và I 2 đều bằng 0,01 mol/l thì % của chúng đã chuyển thành HI là: A. 76% . B. 46% C. 24% . D. 14,6%. Câu 8: Cho các phản ứng sau: 1. H 2(k) + I 2(r) o xt,t 2 HI (k) , H >0 2. 2NO (k) + O 2(k) o xt,t 2 NO 2 (k) , H <0 3. CO(k) + Cl 2 (k) o xt,t COCl 2(k) , H <0 4. CaCO 3(r) o xt,t CaO (r) + CO 2(k) , H >0 Khi giảm nhiệt độ hoặc tăng áp suất các cân bằng nào trên đây đều chuyển dịch theo chiều thuận A. 1,2. B. 1,3,4. C. 2,3. D. tất cả đều sai. Câu 9: Vận tốc của phản ứng sẽ tăng lên bao nhiêu lần khi tăng nhiệt độ từ 0 o C đến 40 o C, biết khi tăng nhiệt độ lên 10 o C thì tốc độ phản ứng tăng lên gấp đôi. A. 2 lần. B. 4 lần. C. 8 lần. D. 16 lần. Câu 10: Hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng là giá trị nào sau đây? Biết rằng khi tăng nhiệt độ lên thêm 50 0 C thì tốc độ phản ứng tăng lên 1024 lần. A. 2,0. B. 2,5. C. 3,0. D. 4,0. Câu 11: Người ta đã sử dụng nhiệt độ của phản ứng đốt cháy than đá để nung vôi, biện pháp kỹ thuật nào sau đây không được sử dụng để tăng tốc độ phản ứng nung vôi? A. Đập nhỏ đá vôi với kích thước khoảng 10cm. B. Tăng nhiệt độ phản ứng lên khoảng 900 0 C. C. Tăng nồng độ khí cacbonic. D. Thổi không khí nén vào lò nung vôi. Câu 12: Cho các cân bằng hoá học: N 2 (k) + 3H 2 (k) o xt,t 2NH 3 (k) (1) H 2 (k) + I 2 (k) o xt,t 2HI (k) (2) 2SO 2 (k) + O 2 (k) o xt,t 2SO 3 (k) (3) 2NO 2 (k) o xt,t N 2 O 4 (k) (4) Khi thay đổi áp suất những cân bằng hóa học bị chuyển dịch là: A. (1), (2), (3). B. (2), (3), (4). C. (1), (3), (4). D. (1), (2), (4). Câu 13: Cho các cân bằng sau: (1) 2SO 2 (k) + O 2 (k) o xt,t 2SO 3 (k) (2) N 2 (k) + 3H 2 (k) o xt,t 2NH 3 (k) (3) CO 2 (k) + H 2 (k) o xt,t CO (k) + H 2 O (k) (4) 2HI (k) o xt,t H 2 (k) + I 2 (k) Khi thay đổi áp suất, nhóm gồm các cân bằng hoá học đều không bị chuyển dịch là A. (1) và (2). B. (1) và (3). C. (3) và (4). D. (2) và (4). Câu 14: Cho cân bằng (trong bình kín) sau: CO (k) + H 2 O (k) o xt,t CO 2 (k) + H 2 (k) ΔH < 0 Trong các yếu tố: (1) tăng nhiệt độ; (2) thêm một lượng hơi nước; (3) thêm một lượng H 2 ; (4) tăng áp suất chung của hệ; (5) dùng chất xúc tác. Dãy gồm các yếu tố đều làm thay đổi cân bằng của hệ là: A. (1), (4), (5). B. (1), (2), (3). C. (2), (3), (4). D. (1), (2), (4). Câu 15: Cho cân bằng hoá học: 2SO 2 + O 2 o xt,t 2SO 3 . Phản ứng thuận là phản ứng toả nhiệt. Phát biểu đúng là: Trần Đình Thiêm. Kỹ Sư Tài Năng Điều Khiển Tự Động. ĐHBK Hà Nội. Tổng hợp và sưu tầm. Trang 4 A. Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ. B. Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch khi giảm nồng độ O 2 . C. Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi giảm áp suất hệ phản ứng. D. Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch khi giảm nồng độ SO 3 . Câu 16: Cho cân bằng hoá học: N 2 (k) + 3H 2 (k) o xt,t 2NH 3 (k); phản ứng thuận là phản ứng toả nhiệt. Cân bằng hoá học không bị chuyển dịch khi A. thay đổi áp suất của hệ. B. thay đổi nồng độ N 2 . C. thay đổi nhiệt độ. D. thêm chất xúc tác Fe. Câu 17: Một phản ứng đơn giản xảy ra trong bình kín: 2NO(k) + O 2 (k) o xt,t 2NO 2 (k). Giữ nguyên nhiệt độ, nén hỗn hợp phản ứng xuống còn 1/3 thể tích. Kết luận nào sau đây không đúng: A. Tốc độ phản ứng thuận tăng 27 lần. B. Tốc độ phản ứng nghịch tăng 9 lần. C. Cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận. D. Hằng số cân bằng tăng lên. Câu 18: Cho cân bằng sau: SO 2 + H 2 O o xt,t H + + HSO 3 - . Khi thêm vào dung dịch một ít muối NaHSO 4 (không làm thay đổi thể tích) thì cân bằng trên sẽ A. không xác định. B. không chuyển dịch theo chiều nào. C. chuyển dịch theo chiều nghịch. D. chuyển dịch theo chiều thuận. Câu 19: Cho các cân bằng sau: (1) 2SO2 (k) + O2 (k) o xt,t 2SO3 (k) (2) N2 (k) + 3H2 (k) o xt,t 2NH3 (k) (3) CO2 (k) + H2 (k) o xt,t CO (k) + H2O (k) (4) 2HI (k) o xt,t H2 (k) + I2 (k) (5) CH 3 COOH (l) + C 2 H 5 OH (l) o xt,t CH 3 COOC 2 H 5 (l) + H2O (l) Khi thay đổi áp suất, nhóm gồm các cân bằng hoá học đều không bị chuyển dịch là A. (1) và (2). B. (3) và (4). C. (3), (4) và (5). D. (2), (4) và (5). Câu 20: Trong phòng thí nghiệm người ta điều chế NO 2 bằng cách cho Cu tác dụng với HNO 3 đặc khi đun nóng. NO 2 có thể chuyển thành N 2 O 4 theo cân bằng: 2 NO 2 o xt,t N 2 O 4 Cho biết NO 2 là khí có màu nâu và N 2 O 4 là khí không màu. Khi ngâm bình chứa NO 2 vào chậu nước đá thấy màu trong bình khí nhạt dần. Hỏi phản ứng thuận trong cân bằng trên là A. Toả nhiệt. B. Thu nhiệt. C. Không toả hay thu nhiệt. D. Một phương án khác. Câu 21: Trong bình kín 2 lít chứa 2 mol N 2 và 8 mol H 2 . Thực hiện phản ứng tổng hợp NH 3 đến khi đạt trạng thái cân bằng thấy áp suất sau bằng 0,8 lần áp suất ban đầu ( nhiệt độ không đổi). Hằng số cân bằng của hệ là A. 0,128. B. 0,75. C. 0,25. D. 1,25. Câu 22: Cho phản ứng N 2 (k) + 3H 2 (k) ⇌ 2NH 3 (k) H = -92kJ (ở 450 0 C, 300 atm). Để cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch, cần A. giảm nhiệt độ và giảm áp suất. B. Giảm nhiệt độ và tăng áp suất. C. Tăng nhiệt độ và giảm áp suất. D. Tăng nhiệt độ và tăng áp suất. Câu 23: Cho các cân bằng: H 2 (k) + I 2 (k) o xt,t 2HI(k) (1) 2NO(k) + O 2 (k) o xt,t 2NO 2 (k) (2) CO(k) + Cl 2 (k) o xt,t COCl 2 (k) (3) CaCO 3 (r) o xt,t CaO(r) + CO 2 (k) (4) 3Fe(r) + 4H 2 O(k) o xt,t Fe 3 O 4 (r) + 4H 2 (k) (5) Các cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng áp suất là: A. 1, 4. B. 1, 5. C. 2, 3, 5. D. 2, 3. Câu 24: Cho các phản ứng: H 2 (k) + I 2 (k) o xt,t 2HI (k) (1); 2SO 2 (k) + O 2 (k) o xt,t 2SO 3 (k) (2). Trần Đình Thiêm. Kỹ Sư Tài Năng Điều Khiển Tự Động. ĐHBK Hà Nội. Tổng hợp và sưu tầm. Trang 5 3H 2 (k) + N 2 (k) o xt,t 2NH 3 (k) (3); N 2 O 4 (k) o xt,t 2NO 2(k) (4). Các phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận khi ta tăng áp suất của hệ là A.(2),(3). B.(2),(4). C.(3),(4). D.(1),(2). Câu 25: Thực hiện phản ứng tổng hợp amoniac N 2 + 3H 2 2NH 3 . Nồng độ mol ban đầu của các chất như sau : [N 2 ] = 1 mol/l ; [H 2 ] = 1,2 mol/l. Khi phản ứng đạt cân bằng nồng độ mol của [NH 3 ] = 0,2 mol/l. Hiệu suất của phản ứng là A. 43%. B. 10%. C. 30%. D. 25%. Câu 26: Cân bằng phản ứng H 2 + I 2 o xt,t 2HI H<0 được thiết lập ở t 0 C khi nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng là [H 2 ] = 0,8mol/l; [I 2 ] = 0,6 mol/l; [HI] = 0,96 mol/l. Hằng số K có giá trị là A. 1,92.10 -2 . B. 1,82.10 -2 . C. 1,92. D. 1,82. Câu 27: Ở nhiệt độ thích hợp, N 2 và H 2 p . ứ với nhau tạo thành amôniăc. Khi đạt trạng thái cân bằng nồng độ của các chất như sau: [N 2 ] = 3 mol/lít; [H 2 ] = 9 mol/lít; [NH 3 ] = 5 mol/lít.Hằng số cân bằng của p . ứ là: A. 0.024 B. 0.01143 C. 0.0026 D. 0.0084 Câu 28: Trong một bình kín, ở nhiệt độ không đổi, người ta trộn 512 gam khí SO 2 và 128 gam O 2 . Khi có cân bằng khí SO 2 còn lại bằng 20% lượng ban đầu. Nếu áp suất ban đầu là 3 atm thì áp suất lúc cân bằng là bao nhiêu? A. 2,3 atm B. 2,2 atm C. 1,1 atm D. 1,15 atm Câu 29: Biết rằng khi nhiệt độ tăng lên 10 0 C thì tốc độ của một phản ứng hóa học tăng lên 3 lần. Hỏi tốc độ của phản ứng tăng lên bao nhiêu lần khi nâng nhiệt độ từ 14 0 C lên 54 0 C: A. Tăng 12 lần B. Tăng 9 lần C. Tăng 81 lần D. Tăng 243 lần Câu 30: Cho cân bằng: 2SO 2 + O 2 2SO 3 Cho 8,96 lit hỗn hợp A gồm SO 2 , O 2 . Thực hiện phản ứng rồi cho qua dung dịch Ba(OH) 2 thì thu được 6,63 gam kết tủa. H = ? A. 66,67 B. 33,33 C. 100 D. 50 Câu 31: Trong các cặp phản ứng sau, cặp nào có tốc độ phản ứng lớn nhất: A. Fe + dd HCl 0,1M B. Fe + dd HCl 0,2M C. Fe + dd HCl 0,3M D. Fe + dd HCl 20% (d= 1.2 g/ml) Câu 32: Cho phương trình phản ứng hóa học sau đây: Al + HNO 3 Al(NO 3 ) 3 + N 2 O + NO + NH 4 NO 3 + H 2 O. Tỉ lệ mol N 2 O : NO : NH 4 NO 3 là 1:1:1. Sau khi cân bằng . Tổng hệ số nguyên nhỏ nhất của phương trình hóa học trên là: A. 152 B. 131 C. 149 D. 154 , o t xt . Tự Động. ĐHBK Hà Nội. Tổng hợp và sưu tầm. Trang 1 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC Nội dung tóm tắt: Tốc Độ Phản Ứng I/ Khái niệm về tốc độ phản ứng hóa học Tốc độ phản ứng là độ. chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng. + Ảnh hưởng của chất xúc tác: Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng không bị tiêu hao trong phản ứng. III/ Vận tốc phản ứng. Phản ứng hóa học: . nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. II/ Hiệu ứng nhiệt của phản ứng: là nhiệt lượng (Q) tỏa ra hay thu vào khi xảy ra phản ứng. - Phản ứng tỏa nhiệt: + Q - Phản ứng thu