I. Phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học
1. Phản ứng một chiều
– Phản ứng một chiều là phản ứng chỉ xảy ra theo 1 chiều từ trái sang phải (dùng 1 mũi tên chỉ chiều phản ứng).
* Ví dụ: 
2. Phản ứng thuận nghịch
– Phản ứng thuận nghịc là những phản ứng trong cùng điều kiện kèm theo xảy ra theo 2 chiều trái ngược nhau ( dùng mũi tên 2 chiều chỉ phản ứng ) .
* Ví dụ:
3. Cân bằng hóa học
– Xét phản ứng thuận nghịch :
H2(k) + I2(k)
2HI(k)
– Sự biến đổi của tốc độ phản ứng thuận vtvà phản ứng nghịch vnđược xác định như đồ thị sau:– Khi vt = vnthì phản ứng đạt trạng thái cân bằng và được gọi là cân bằng hóa học, như vậy:
– Định nghĩa: Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.
– Cân bằng hóa học là một cân đối động .
– Ở trạng thái cân đối, trong hệ luôn luôn xuất hiện những chất phản ứng và những chất mẫu sản phẩm .
II. Sự chuyển dời cân đối hóa học
– Định nghĩa: Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là sự dịch chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác do tác động từ các yếu tố bên ngoài lên cân bằng
III. Các yếu tố ảnh hưởng đếncân bằng hóa học
1. Ảnh hưởng của nồng độ
– Thí nghiệm: C(r) + CO2(k)
CO(k)
– Khi tăng CO2thì cân đối vận động và di chuyển theo chiều thuận ( chiều làm giảm CO2 ) .
– Khi giảm CO2thì cân đối chuyển dời theo chiều nghịch ( chiều làm tăngCO2 ) .
Kết luận:
– Khi tăng hoặc giảm nồng độ một chất trong cân đối thì cân đối khi nào cũng chuyển dời theo chiều làm giảm ảnh hưởng tác động của việc tăng hoặc giảm nồng độ của chất đó .
– Lưu ý: Chất rắn không làm ảnh hưởng đến cân bằng của hệ.
2. Ảnh hưởng của áp suất
– Thí nghiệm: N2O4(khí, không màu)2NO2(khí, nâu đỏ)
– Khi P. tăng, cân đối vận động và di chuyển theo chiều làm giảm áp suất, hay chiều nghịch .
– Khi P giảm, cân đối chuyển dời theo chiều làm tăng áp suất, hay chiều thuận .
Kết luận:
– Khi tăng hoặc giảm áp suất chung của hệ cân đối thì cân đối khi nào cũng chuyển dời theo chiều làm giảm tác động ảnh hưởng của việc tăng hoặc giảm áp suất đó .
– Lưu ý: Khi số mol khí ở 2 vế bằng nhau (hoặc phản ứng không có chất khí) thì áp suất không ảnh hưởng đến cân bằng.
3. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Phản ứng thu nhiệt và phản ứng tỏa nhiệt :
– Phản ứng thu nhiệt là phản ứng lấy thêm nguồn năng lượng để tạo loại sản phẩm. Kí hiệuΔH > 0 .
– Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng mất bớt nguồn năng lượng. Kí hiệuΔH Thí nghiệm: N2O4(k)2NO2(k)ΔH = +58kJ
– Phản ứng thuận thu nhiệt vìΔH = + 58 kJ > 0
– Phản ứng nghịch tỏa nhiệt vìΔH = 58 kJ Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa-tơ-li-ê (Le Chatelier)
– Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân đối khi chịu một tác động ảnh hưởng từ bên ngoài như biến hóa nồng độ, nhiệt độ, áp suất thì cân đối sẽ vận động và di chuyển theo chiều làm giảm tác động ảnh hưởng bên ngoài đó
4. Vai trò của chất xúc tác
– Chất xúc tác không làm chuyển dời cân đối hóa học ( không ảnh hưởng tác động đến cân đối hóa học ) .
– Khi phản ứng thuận nghịch chưa ở trạng thái cân đối thì chất xúc tác có tính năng làm cho cân đối nhanh gọn được thiết lập hơn .
– Vai trò chất xúc tác là làm tăng vận tốc phản ứng thuận và phản ứng nghịch với số lần bằng nhau .
IV. Ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học trong sản xuất hóa học
– Xem xét 1 số ít ví dụ sau để thấy ý nghĩa của vận tốc phản ứng và cân đối hóa học trong sản xuất hóa học :
* Ví dụ 1: Sản suất axit sunfuric H2SO4
2SO2 ( k ) + O2 ( k ) 2SO3 ( k ) ΔH * Ví dụ 2:Sản xuất amoniac NH3
N2 ( k ) + 3H2 ( k ) 2NH3 ( k ) ΔH V. Bài tập về Cân bằng hóa học
*Bài 1 trang 162 SGK Hóa 10:Ý nào sau đây là đúng:
A. Bất cứ phản ứng nào cũng phải đạt đến trạng thái cân bằng hóa học.
B. Khi phản ứng thuận nghịch ở trạng thái cân đối thì phản ứng dừng lại .
C. Chỉ có những phản ứng thuận nghịch mới có trạng thái cân đối hóa học .
D. Ở trạng thái cân đối, khối lượng những chất ở hai vế của phương trình phản ứng phải bằng nhau .
° Lời giải bài 1 trang 162 SGK Hóa 10:
Chọn đáp án : C. Chỉ có những phản ứng thuận nghịch mới có trạng thái cân đối hóa học .
*Bài 2 trang 162 SGK Hóa 10:Hệ cân bằng sau được thực hiện trong bình kín:
2SO2 ( k ) + O2 ( k ) 2SO3 ( k ) ΔH ° Lời giải bài2 trang 162 SGK Hóa 10:
Chọn đáp án : C. Sự xuất hiện chất xúc tác .
– Chất xúc tác làm tăng vận tốc phản ứng thuận và vận tốc phản ứng nghịch với số lần bằng nhau. Do vậy, chất xúc tác không làm vận động và di chuyển cân đối hóa học hay không làm nồng độ những chất trong cân đối đổi khác .
* Bài 3 trang 163 SGK Hóa 10:Cân bằng hóa học là gì? Tại sao nói cân bằng hóa học là cân bằng động?
° Lời giải bài3 trang 163 SGK Hóa 10:
– Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi vận tốc phản ứng thuận bằng vận tốc phản ứng nghịch .
– Cân bằng hóa học là cân đối động vì : Ở trạng thái cân bằng không phải là phản ứng dừng lại, mà phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn xảy ra, nhưng vận tốc bằng nhau ( vthuận = vnghịch ) .
– Có nghĩa là trong một đơn vị chức năng thời hạn số mol chất phản ứng giảm đi bao nhiêu theo phản ứng thuận lại được tạo ra bấy nhiêu theo phản ứng nghịch. Do đó cân đối hóa học là cân đối động .
* Bài 4 trang 163 SGK Hóa 10:Thế nào là sự chuyển dịch cân bằng? Những yếu tố nào ảnh hưởng đến cân bằng hóa học? Chất xúc tác có ảnh hưởng đến cân bằng hóa học không? Vì sao?
° Lời giải bài 4 trang 163 SGK Hóa 10:
– Sự vận động và di chuyển cân đối hóa học là sự phá vỡ trạng thái cân đối cũ để chuyển sang một trạng thái cân đối mới do những yếu tố bên ngoài ảnh hưởng tác động lên cân đối .
– Những yếu tố làm chuyển dời cân đối là nhiệt độ, nồng độ và áp suất .
– Chất xúc tác không có ảnh hưởng tác động đến cân đối hóa học, vì chất xúc tác không làm đổi khác nồng độ những chất trong cân đối và cũng không làm biến hóa hằng số cân đối. Chất xúc tác làm tăng vận tốc phản ứng thuận và vận tốc phản ứng nghịch với số lần bằng nhau, nên nó có công dụng làm cho phản ứng thuận nghịch đạt tới trạng thái cân đối nhanh gọn hơn .
* Bài5 trang 163 SGK Hóa 10:Phát biểu nguyên lý Lơ Sa-tơ-li-ê và dựa vào cân bằng sau để minh họa:
C(r)+ CO2
2CO(k) ΔH>0
° Lời giải bài5 trang 163 SGK Hóa 10:
Nguyên lý Lơ Sa-tơ-li-ê:
– Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân đối khi chịu một tác động ảnh hưởng bên ngoài, như đổi khác nhiệt độ, nồng độ hay áp suất sẽ chuyển dời cân đối theo chiều giảm ảnh hưởng tác động bên ngoài đó .
Minh họa bằng cân đối sau :
C ( r ) + CO2 ( k ) 2CO ( k ) H > 0
– Nồng độ : Khi ta cho thêm vào một lượng khíCO2nồng độ trong hệ sẽ tăng lên làm cho cân đối chuyển dời theo chiều thuận ( từ trái sang phải ) tức là phản ứng chuyển dời theo chiều làm giảm nồng độCO2 .
– Nhiệt độ : Khi ta tăng nhiệt độ thấy cân đối vận động và di chuyển theo chiều thuận tức là phản ứng vận động và di chuyển theo chiều thu nhiệt .
– Áp suất : Khi ta tăng áp suất của hệ thấy cân đối vận động và di chuyển theo chiều nghịch ( từ phải sang trái ) tức là cân đối chuyển dời theo chiều làm giảm số mol phân tử khí ( giảm áp suất ) .
* Bài6 trang 163 SGK Hóa 10:Xét các hệ cân bằng sau trong một bình kín:
C ( r ) + H2O ( k ) CO ( k ) + H2 ( k ) ΔH > 0 ( 1 )
CO ( k ) + H2O ( k ) CO2 ( k ) + H2 ( k ) ΔH ° Lời giải bài 6 trang 163 SGK Hóa 10:
– Cân bằng trong bình kín :
C ( r ) + H2O ( k ) CO ( k ) + H2 ( k ) ΔH > 0 ( 1 )
CO ( k ) + H2O ( k ) CO2 ( k ) + H2 ( k ) ΔH
Cl2 + H2OHClO + HCl
Dưới tính năng của ánh sáng, HClO bị phân hủy theo phản ứng :
2HC lO2HCl + O2 .
Giải thích tại sao nước clo ( dung dịch clo trong nước ) không dữ gìn và bảo vệ được lâu .
– Nước Clo không dữ gìn và bảo vệ được lâu vìHClO không bền dưới ánh sáng nên bị phân hủy trọn vẹn tạo thành HCl và O2. Khi đó phản ứng vận động và di chuyển theo chiều thuận do nồng độ HClO giảm, Cl2tác dụng từ từ với H2O cho tới hết, HClO cũng bị phân hủy dần đến hết .
