dịch từ sách giáo khoa trung học phổ thông của mỹ,Cân bằng hóa học được mô tả bằng biểu thức hằng số cân bằng liên quan đến nồng độ chất phản ứng và sản phẩm.Giáo dục là nền tảng của mỗi quốc gia, do đó việc phát triển giáo dục luôn được quan tâm hàng đầu. Nước ta đang từng bước phát triển và đổi mới giáo dục để phù hợp với nền tri thức chung của thế giới. Chúng ta cần nhìn nhận các ưu điểm và hạn chế trong nền giáo dục của nước nhà để phát triển những ưu điểm và khắc phục những hạn chế đó. Bên cạnh đó cần phải tiếp thu những ưu điểm và nhược điểm trong nền giáo dục của nước bạn. Từ đó tiếp thu một cách có chọn lọc nền giáo dục của nước bạn, cụ thể ở đây là Mỹ. Sau đó hướng đến một nền giáo dục hoàn thiện hơn. Đó chính là lý do nhóm em thực hiện chủ đề này.
Chương 17: CÂN BẰNG HĨA HỌC • Ý tưởng lớn: Nhiều phản ứng trình đạt đến trạng thái cân hóa học, chất phản ứng sản phẩm hình thành với tốc độ 17.1: Trạng thái cân động: Cân hóa học ý tưởng mô tả biểu thức số cân liên quan đến nồng độ chất phản ứng sản phẩm 17.2: Các yếu tố ảnh hưởng đến cân hóa học : Khi thay đổi thực hệ thống trạng thái cân bằng, hệ thống chuyển sang vị trí cân 17.3: Sử dụng số cân bằng: Biểu thức số cân sử dụng để tính tốn nồng độ độ hòa tan Hóa chất: - Khơng có hoạt động khác người gây nhiễm khơng khí nhiều sử dụng xe giới - Vào số ngày Grand Canyon Arizona, du khách khơng thể nhìn sang phía bên hẻm núi khói bụi tạo California Mỗi ngày 50 triệu người Mỹ trải qua mức ozone có hại (03), thành phần sương khói - Bộ chuyển đổi xúc tác thay đổi phụ gia xăng dầu làm cho ô tô 40% so với thập kỷ trước Hoạt động khởi động: *Cân cân gì? => Cân điểm cân oppasing thay đổi hủy nhớ cache khác Cách tiến hành: Đọc hoàn thành mẫu an tồn phòng thí nghiệm Đo 20 mL nước bình chia độ đổ vào cốc 100 ml Cho 20 ml nước cất vào xilanh Thêm hai giọt màu thực phẩm vào cốc xilanh chứa nước lấy Thu hai ống thủy tinh có đường kính Địa điểm Một ống xi lanh chia độ ống lại cốc thủy tinh Làm việc với đối tác Với đầu ống ống đáy thùng chứa chúng, che đầu mở ống thủy tinh ngón tay trỏ bạn để nước bị mắc kẹt ống Đồng thời, di chuyển ống vào thùng chứa khác giải phóng vây bạn để giải phóng nước Lặp lại trình chuyển khoảng 25 lần Ghi lại quan sát bạn Phân tích: Mơ tả quan sát bạn trình chuyển giao Giải thích Kết cuối khác bạn có Yêu cầu bạn minh họa trạng thái cân bằng thủy tinh trình tiếp tục trình chuyển nhượng thời gian dài hơn? Yêu cầu: Bạn minh họa trạng thái cân bằng cách sử dụng ống thủy tinh có đường kính khác nhau? Giải thích? Tổ chức học tập: - Thay đổi ảnh hưởng đến trạng thái cân - Thực sau Có thể gập lại để giúp bạn tổ chức thông tin yếu tố ảnh hưởng cân BƯỚC 1: Gấp tờ giấy thành phần ba theo chiều ngang BƯỚC 2: mở gấp cạnh xuống khoảng cm BƯỚC 3: Mở vẽ đường dọc theo tất nếp gấp Dán nhãn cột sau: Thay đổi nồng độ,thay đôi nhiệt độ, thay đổi khối lượng áp suất NỀN TẢNG: Sử dụng Có thể gập lại với Mục 17.2 Khi bạn đọc phần này, tóm tắt cách thay đổi thay đổi trạng thái cân hệ thống Bao gồm phương trình mẫu Hóa học trực tuyến: (Truy cập glencoe.com để ) Nghiên cứu toàn chương trực tuyến Khám phá khái niệm chuyển động Tự kiểm tra câu đố Sử dụng cá nhân gia sư để làm việc vấn đề bước Truy cập Liên kết web để biết thêm thông tin, dự án hoạt động Tìm thử phòng thí nghiệm nhà, bột bắp, Độ hòa tan Phần 17.1: Trạng thái cân động: Cân hóa học mơ tả biểu thức số cân liên quan đến nồng độ chất phản ứng sản phẩm Liên kết đọc giới thực: Hãy tưởng tượng giằng co hai đội Bởi sợi dây họ khơng di chuyển, hai đội khơng kéo Trên thực tế, hai đội kéo, lực hai đội tác dụng ngược nhau, họ hồn tồn cân Cân gì? Thơng thường, phản ứng hóa học đạt đến điểm cân cân Nếu bạn thực Launch Lab trang trước, bạn thấy điểm cân đạt việc chuyển nước từ cốc sang cốc có chia độ từ xi lanh chia độ sang cốc có mỏ Hãy xem xét phản ứng cho hình thành amoniac từ nitơ hydro mà bạn đọc Chương 15 ∆ N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) G° = –33.1 kJ Amoniac quan trọng nông nghiệp loại phân bón phụ gia cho loại hạt thức ăn chăn ni Trong cơng nghiệp, ngun liệu thô để sản xuất nhiều sản phẩm nylon, Hình 17.1 Hình 17.1: Amoniac phản ứng với hai đầu phân tử sáu carbon để tạo thành diamine (1,6-diaminohexane) Đây bước hình thành nylon polymer Ở đây, sợi nylon, sử dụng sản xuất lốp xe, quấn vào ống Hình 17.2: Nồng độ chất phản ứng (H2và N2) lúc đầu giảm, nồng độ sản phẩm (NH3) tăng Sau đó, trước chất phản ứng sử dụng hết, tất nồng độ trở nên khơng đổi Điều xảy mol nitơ mol hydro, số mol thể hệ số phương trình hóa học, đặt bình phản ứng kín 723 K? Bởi phản ứng tự nhiên, nitơ hydro phản ứng Hình 17.2 Minh họa cho phản ứng Lưu ý nồng độ sản phẩm, NH3, bắt đầu tăng dần theo thời gian Các chất phản ứng, H N2, tiêu thụ phản ứng, nồng độ chúng giảm dần Tuy nhiên, sau thời gian, nồng độ H2, N2 NH3 khơng thay đổi Tất nồng độ trở nên không đổi, hiển thị đường ngang bên phải sơ đồ Nồng độ H2 Ny không khơng, khơng phải tất chất phản ứng ∆ chuyển đổi thành sản phẩm, G° cho phản ứng âm tính Kiểm tra đồ thị: Mô tả độ dốc đường cong cho chất phản ứng cho sản phẩm bên trái đường chấm dọc Làm để dốc khác bên phải đường chấm chấm? Phản ứng thuận nghịch cân hóa học Khi phản ứng dẫn đến chuyển đổi gần hoàn toàn chất phản ứng thành sản phẩm, nhà hóa học nói phản ứng hồn tất - hầu hết phản ứng không đến hoàn thành Các phản ứng dường dừng lại chúng đảo ngược Phản ứng thuận nghịch phản ứng hóa học xảy theo hai chiều thuận ngược N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3 (g) N2 (g) + 3H2 (g) ← 2NH3 (g) Các nhà hóa học kết hợp hai phương trình thành phương trình sử dụng mũi tên kép để hai phản ứng xảy N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 (g) Các chất phản ứng phản ứng thuận nằm bên trái mũi tên Các chất phản ứng phản ứng ngược bên phải mũi tên Trong phản ứng thuận, hydro nitơ kết hợp với tạo thành amoniac sản phẩm Trong phản ứng ngược, amoniac phân hủy thành prod dẫn hydro nitơ Hình 17.3: Tiến trình phản ứng sản xuất amoniac từ hydro nitơ thể a qua d Giải thích: Nghiên cứu sơ đồ để trả lời câu hỏi sau Trong một, làm để bạn biết phản ứng chưa bắt đầu? Trong b, chứng phản ứng ngược bắt đầu? So sánh c với d Làm để bạn biết trạng thái cân đạt được? a N2 (g) + 3H2 (g) b N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 (g) c N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 (g) d N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 (g) Làm để đảo ngược phản ứng ảnh hưởng đến việc sản xuất amoniac? Hình 17.3a cho thấy hỗn hợp nitơ hydro giống phản ứng bắt đầu với tốc độ ban đầu, xác định Khơng có amoniac có mặt, xảy phản ứng thuận N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3 (g) Khi hydro nitơ kết hợp với tạo thành amoniac, trọng tâm chúng giảm, Hình 17.3b Nhớ lại từ Chương 16 tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng Sự giảm nồng độ chất phản ứng làm cho tốc độ phản ứng phường chậm lại Ngay có amoniac, phản ứng ngược xảy ra, từ từ, với tốc độ tăng dần nồng độ amoniac tăng N2 (g) + 3H2 (g) ← 2NH3 (g) Khi phản ứng xảy ra, tốc độ phản ứng thuận tiếp tục giảm tốc độ phản ứng ngược tiếp tục tăng hai tốc độ Tại thời điểm đó, amoniac sản xuất với tốc độ bị phân hủy, nồng độ N 2, H2 NH3 khơng đổi, Hình 17.3c 17.3d Hệ thống đạt đến trạng thái cân cân Cân từ có nghĩa trình đối lập cân Cân hóa học trạng thái phản ứng thuận nghịch cân chúng diễn với tốc độ Phản ứng chuyển tiếp tốc độ = Phản ứng ngược tốc độ Bạn nhận phản ứng tạo thành amoniac đạt đến trạng thái cân hóa học phương trình hóa học viết mũi tên kép N2(g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (g) Ở trạng thái cân bằng, nồng độ chất phản ứng sản phẩm stant, Hình 17.3c 17.3d Tuy nhiên, điều khơng có nghĩa số lượng nồng độ chất phản ứng sản phẩm Đó trường hợp Trên thực tế, khơng có bất thường nồng độ cân chất phản ứng sản phẩm khác theo hệ số từ triệu trở lên Kiểm tra đọc: Giải thích ý nghĩa mũi tên kép hóa học phương trình Kết nối với Vật lý: Bản chất động trạng thái cân Một cú đẩy kéo vào vật thể lực Khi bạn đẩy cửa kéo dây xích chó, bạn dùng lực Khi hai nhiều lực tác dụng lên vật theo hướng, chúng cộng lại với Một lực trừ lực lực ngược chiều Do đó, chiến giằng co, hai đội kéo lên sợi dây với lực nhau, lực kết có độ lớn sợi dây không di chuyển Hệ thống cho trạng thái cân Tương tự, người bập bênh Hình 17.4a đại diện cho hệ thống trạng thái cân Các lực ngược chiều hai đầu bập bênh gọi lực cân Thay vào đó, lực có cường độ lớn lực kia, lực kết hợp lớn gọi lực không cân Một lực cưỡng không cân làm cho vật thể tăng tốc, xảy Hình 17.4b Hình17.4: Trong một, tất lực cân hoàn hảo, vị trí bập bênh ổn định Trong b, lực không cân bên trái làm cho bập bênh thay đổi vị trí Giải thích tương tự mặt cân hóa học (7)Giả sử có số người bị giới hạn hai tòa nhà, kết nối lối người qua lại tòa nhà Số lượng người tòa nhà không đổi chủ số lượng người bên tòa nhà qua tòa nhà theo hướng ngược lại Cùng người tòa nhà Áp dụng cho câu trả lời cân hóa học? Giống lực đối lập nhau, trạng thái cân trạng thái hành động, khơng hành động Ví dụ, xem xét tương tự này: Lối lắp kính, Hình 17.5, kết nối hai tòa nhà Giả sử tất lối vào lối cho tòa nhà, ngoại trừ lối đi, đóng lại ngày Và giả sử số người băng qua đường theo hướng Với trường hợp này, số người tòa nhà khơng đổi người tiếp tục giao hai tòa nhà Lưu ý số người hai tòa nhà khơng thiết phải Cân yêu cầu số người qua lối theo hướng với số người qua hướng ngược lại Bản chất động trạng thái cân hóa học minh họa cách đặt khối lượng tinh thể iot vào hai bình liên kết với nhau, Hình 17.6a Bình bên trái chứa đồng vị iốt tạo thành hồn tồn từ đồng vị khơng hoạt động I-127 Bình bên phải chứa phân tử iốt tạo thành từ đồng vị phóng xạ I-131 Các đếm xạ cho thấy khác biệt mức độ phóng xạ bình Mỗi bình hệ thống khép kín Khơng có chất phản ứng sản phẩm nhập rời Ở 298 K atm, trạng thái cân thiết lập hai bình: I2(r) ⇌ I2(h) Trong trình chuyển tiếp, gọi thăng hoa, phân tử iốt thay đổi trực tiếp từ pha rắn sang pha khí Trong q trình ngược lại, phân tử iốt khí trở lại pha rắn Một trạng thái cân rắn thiết lập bình Khi khóa ống nối hai bình mở ra, Hình 17.6b, iốt truyền qua lại hai bình Sau khoảng thời gian, số đọc đếm xạ bình bên trái chứa nhiều I-131 mol phóng xạ bình bên phải pha pha rắn Bằng chứng cho thấy phân tử iốt liên tục thay đổi từ pha rắn sang pha khí theo quy trình chuyển tiếp phân tử iốt dạng khí chuyển đổi trở lại pha rắn theo quy trình ngược lại Các số đọc không đổi hai độ lệch xạ cho thấy trạng thái cân thiết lập thể tích kết hợp hai bình (8)Hình 17.6 a Các phân tử iốt phóng xạ chất rắn bình bên phải tách khỏi iốt khơng phóng xạ bình bên trái Lưu ý đọc hình xạ b Sau khóa vòi mở thời gian, hình xạ cho thấy phân tử phóng xạ nằm hai bình Các hạt phải di chuyển qua lại bình pha rắn pha khí TỪ VỰNG NGUỒN GỐC Hồn thành xuất phát từ hồn thành động từ Latin, có nghĩa có tất phần, yếu tố bước cần thiết Biểu cân Một số hệ thống hóa học có xu hướng phản ứng Những người khác đến hoàn thành Phần lớn phản ứng đạt đến trạng thái cân với số chất phản ứng không phát Nếu chất phản ứng khơng tiêu thụ hết, lượng sản phẩm sản xuất lượng dự đốn theo phương trình hóa học cân Theo phương trình phản ứng tạo amoniac, nên tạo mol amoniac mol nitơ mol hydro phản ứng Tuy nhiên, phản ứng đạt đến trạng thái cân bằng, thu mol amoniac Định luật cân hóa học Năm 1864, nhà hóa học người Na Uy Cato Maximilian Guldberg Peter Waage đề xuất phát triển trái với định luật trạng thái cân hóa học, nhiệt độ định, hệ thống hóa học đạt đến trạng thái tỷ lệ cụ thể chất phản ứng nồng độ sản phẩm có giá trị khơng đổi Phương trình tổng quát cho phản ứng trạng thái cân sau: aA + bB cC + dD Nếu định luật cân hóa học áp dụng cho phản ứng này, thu tỷ lệ sau: Biểu thức số cân Kcb = [C ]c [ D ]d [ A]a [ B]b [A] [B] nồng độ mol chất phản ứng [C] [D] số molnồng độ sản phẩm Các số mũ a, b, c d hệ số phương trình cân Biểu thức số cân tỷ lệ nồng độ mol sản phẩm với nồng độ mol chất phản ứng với nồng độ nâng lên công suất hệ số phương trình hóa học cân Hằng số cân bằng, Kcb, giá trị số tỷ lệ nồng độ sản phẩm với nồng độ chất phản ứng, với nồng độ nâng lên cơng suất hệ số phương trình cân Giá trị Keq không đổi nhiệt độ xác định (9) Làm bạn giải thích kích thước số cân bằng? Hãy nhớ lại phân số có tử số lớn mẫu số có giá trị lớn Và phân số có tử số nhỏ mẫu số có giá trị nhỏ Ví dụ, so sánh tỷ lệ 5/1 1/5 Năm số lớn phần năm Vì nồng độ sản phẩm nằm tử số biểu thức cân bằng, Keq lớn mặt số có nghĩa hỗn hợp cân chứa nhiều sản phẩm chất phản ứng Tương tự, Keq nhỏ mặt số có nghĩa hỗn hợp cân chứa nhiều chất phản ứng sản phẩm Kcb > 1: Sản phẩm ưa chuộng trạng thái cân Kcb