Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học
Tốc độ phản ứng hóa học lớp 10 được biên soạn tóm tắt lý thuyết về tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học, bên cạnh đó đưa ra các dạng bài tập tốc độ phản ứng giúp các bạn học sinh luyện tập cũng như nâng cao khả năng giải bài tập. Mời các bạn tham khảo.
I/ Tốc độ phản ứng
Phần 1. Tóm tắt lý thuyết
1. Khái niệm
Tốc độ phản ứng là đại lượng đặc trưng cho độ biến thiên nồng độ của một trong các chất tham gia phản ứng hoặc sản phẩm tạo thành trong một đơn vị thời gian .
Công thức tính tốc độ trung bình của phản ứng : V =
[V] t = thời gian sau [t2] – thời gian đầu [t1]
Đối với chất tham gia [nồng độ giảm dần]: C = Cđầu – Csau
Đối với chất sản phẩm [nồng độ tăng dần]: C = Csau – Cđầu
Đối với phản ứng tổng quát dạng: aA + bB → cC + dD
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
- Ảnh hưởng của nồng độ: Tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ các chất tham gia phản ứng.
- Ảnh hưởng của áp suất: [Đối với phản ứng có chất khí tham gia]: Khi áp suất tăng, tốc độ phản ứng tăng [hoặc ngược lại ]
- Ảnh hưởng của nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng [hoặc ngược lại].
Thông thường, khi tăng nhiệt độ lên 100C thì tốc độ phản ứng tăng từ 2 đến 4 lần . Số lần tăng đó gọi là hệ số nhiệt độ [
[V1 và V2 là tốc độ phản ứng ở nhiệt độ t1 và t2 ]
Ảnh hưởng của diện tích bề mặt : [Đối với phản ứng có chất rắn tham gia ] : Khi diện tích bề mặt tăng , 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 .
II/ Cân bằng hóa học
1. Phản ứng một chiều
Là phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều xác định [không có chiều ngược lại]
aA + bB → cC + dD
2. Phản ứng thuận nghịch
Là phản ứng mà trong điều kiện xác định có thể đồng thời xảy ra theo hai chiều ngược nhau
[chiều thuận và chiều nghịch] aA + bB → cC + dD
3. Cân bằng hóa học
Là trạng thái của hệ phản ứng thuận nghịch, tại đó tốc độ phản ứng thuận và nghịch bằng nhau và nồng độ các chất không thay đổi nữa. Cân bằng hóa học là một cân bằng động .
4. Hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch [K]
Đối với hệ phản ứng thuận nghịch đồng thể [hệ chỉ gồm chất khí hoăc chất tan trong dung dịch] tổng quát dạng:
aA + bB → cC + dD
[Trong đó là nồng độ mol/l của các chất
Đối với hệ phản ứng thuận nghịch dị thể [hệ gồm chất rắn và khí] hoặc [hệ gồm chất rắn và chất tan trong dung dịch] thì nồng độ của chất rắn được coi là hằng số [không có trong biểu thức tính K]
5. Sự chuyển dịch cân bằng hóa học
a. Khái niệm: Sự chuyển dich cân bằng là sự phá vỡ trạng thái cân bằng cũ để chuyển sang trạng thái cân bằng mới do các yếu tố bên ngoài [nồng độ, nhiệt độ, áp suất] tác động lên cân bằng.
Nguyên lí chuyển dịch cân bằng [Lơ satơliê]: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng, khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi [nồng độ, nhiệt độ, áp suất]; cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó .
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học
- Khi tăng nồng độ một chất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ chất đó
- Khi giảm nồng độ một chất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng nồng độ chất đó
- Khi tăng nhiệt độ của hệ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt [ ΔH>0].
- Khi giảm nhiệt độ của hệ, cân bằng chuyển dịch theo chiều tỏa nhiệt [ΔH>> Xem thêm:
Hằng số cân bằng hóa học
Cân bằng trong hệ đồng thể
Hệ đồng thể là hệ gồm các chất có tính chất vật lý và tính chất hóa học như nhau ở tất cả các vị trí trong hệ. Ví dụ, hệ gồm các chất tan trong dung dịch, hệ gồm các chất khí.
Chẳng hạn, một phản ứng thuận nghịch được xảy ra như sau:
aA + bB ⇌ cC + dD
Trong đó, A, B, C, D là những chất tan trong dung dịch hoặc chất khí có phản ứng ở trạng thái cân bằng. Ta có:
K = \frac{[C]^c.[D]^d}{[A]^a.[B]^b}
[A], [B], [C], [D] là theo thứ tự là nồng độ mol/l của các chất A, B, C, D và a, b, c, d là hệ số của các chất trong phương trình phản ứng.
6 Cách Học Giỏi Hoá Giúp Bứt Phá Điểm Số Nâng Cao Thành Tích
Hằng số cân bằng K của phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ mà không phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng.
Nếu cân bằng hóa học được thiết lập giữa các chất khí thì các em có thể thay nồng độ các chất trong biểu thức tính K bằng áp suất riêng phần của hỗn hợp.
Cân bằng trong hệ dị thể
Khác với hệ đồng thể, hệ dị thể là hệ gồm các chất có tính chất vật lý và hóa học không giống nhau ở mọi vị trí ở trong hệ. Ví dụ, hệ bao gồm các chất tan trong nước và chất rắn, hệ bao gồm chất khí và chất rắn.
Các em hãy xét hệ cân bằng hóa học sau:
C_{[r] }+ CO_{2\ [k] } ⇌ 2CO_{ [k]}\\ K = \frac{[CO]^2}{[CO_2]}
Nồng độ các chất rắn được coi là hằng số.
Sự chuyển dịch cân bằng hóa học
Sự chuyển dịch cân bằng hóa học [Nguồn: Internet]Sự dịch chuyển cân bằng hóa học là sự phá vỡ trạng thái cân bằng cũ và chuyển sang trạng thái cân bằng mới. Nguyên nhân chính là do các yếu tố bên ngoài tác động đến cân bằng.
Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học
Yếu tố nồng độ
Các em hãy xét cân bằng hóa học sau:
C_{[r]} + CO_{2\ [k]} ⇌ 2CO_{[k]}
Khi CO2 tăng thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận [làm giảm CO2]. Ngược lại, khi giảm CO2 thì cân bằng này sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch, tức là chiều làm tăng CO2.
Vì thế, khi tăng hay giảm nồng độ một chất trong cân bằng hóa học thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động của chất đó theo hướng tăng hoặc giảm nồng độ. Các em cũng nên lưu ý, chất rắn là chất không làm ảnh hưởng đến cân bằng của hệ.
Yếu tố áp suất
Các em hãy xét cân bằng hóa học sau:
N_2O_{4\ [k]} ⇌ 2NO_{2\ [k]}
Khi áp suất tăng thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất. Khi áp suất giảm thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm tăng áp suất.
Như vậy, khi tăng hay giảm áp suất chung của hệ cân bằng thì cân bằng hóa học sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động của việc tăng hoặc giảm áp suất đó.
Các em cần lưu ý rằng, nếu số mol khí ở 2 vế bằng nhau [hoặc không có chất khí tham gia phản ứng] thì áp suất không ảnh hưởng đến cân bằng.
H_{2\ [k]} + I_{2 [k]} ⇌ 2HI_{ [k]}
Yếu tố nhiệt độ
Yếu tố nhiệt độ liên quan đến phản ứng thu nhiệt và phản ứng tỏa nhiệt. Cụ thể, phản ứng thu nhiệt là phản ứng lấy thêm năng lượng để tạo ra sản phẩm, được kí hiệu là ΔH>0. Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng giảm bớt năng lượng, được kí hiệu là ΔH 0
Phản ứng nghịch tỏa nhiệt vì ΔH= −58kJ < 0
Tóm lại, nhiệt độ có ảnh hưởng đến cân bằng hóa học. Khi nhiệt độ tăng, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt [để giảm tác động tăng nhiệt độ]. Khi nhiệt độ giảm, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều phản ứng tỏa nhiệt [để giảm tác động giảm nhiệt độ].
Phèn Chua Là Gì? Công Thức Hóa Học Của Phèn Chua
Theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa-tơ-li-ê thì một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng nếu chịu một tác động từ bên ngoài như sự biến đổi nồng độ, áp suất hay nhiệt độ thì cân bằng hóa học sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.
Yếu tố chất xúc tác
Chất xúc tác không ảnh hưởng đến cân bằng hóa học. Sự xuất hiện của chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch với số lần bằng nhau. Khi phản ứng chưa cân bằng thì chất xúc tác sẽ làm cho cân bằng được thiết lập nhanh hơn.
Ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học trong sản xuất hóa học
Trong sản xuất hóa học, các nhà hóa học có thể dựa vào các yếu tố làm ảnh hưởng đến phản ứng và cân bằng hóa học để chọn ra những chất sản xuất họa hóc hiệu quả, tăng tốc độ phản ứng hóa học hay quyết định chất tạo thành dựa trên phản ứng thuận nghịch của phương trình hóa học.
Cụ thể, ta xét ví dụ sản xuất Axit Sunfuric:
2SO2 [k] + O2 [k] ⇌ 2SO3 ∆H = -198kJ < 0.
Trong phản ứng trên, phản ứng sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch nếu tăng nhiệt độ [giảm hiệu suất phản ứng]. Do đó, để tăng hiệu suất phản ứng [phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận], các nhà hóa học tăng nồng độ Oxi cho phản ứng.
>>> Xem thêm: Tổng Hợp Các Công Thức Hóa Học Từ Lớp 8 Đến Lớp 12 Cần Nhớ
Bài tập cân bằng hóa học
Bài tập 1: Cho hệ cân bằng sau được thực hiện trong bình kín:
2SO2 [k] + O2 [k] ⇌ 2SO3 ∆H < 0
Yếu tố nào dưới đây không làm nồng độ các chất trong hệ cân bằng biến đổi?
a. Nhiệt độ
b. Áp suất
c. Chất xúc tác
d. Dung tích của bình
Lời giải: c là đáp án chính xác. Trong phản ứng thuận nghịch, chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng cả 2 chiều với tỷ lệ bằng nhau. Vì vậy, nồng độ các chất trong hệ cân bằng không bị biến đổi do chất xúc tác.
Bài tập 2: Cho Clo phản ứng với H2O theo phương trình phản ứng sau:
Cl2 + H2O ⇌ HClO + HCl
HClO bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng theo phương trình phản ứng:
2HClO ⇌ 2HCl + O2
Vì sao nước Clo không bảo quản được lâu?
Lời giải: Dưới tác dụng của ánh sáng, HClO không bền nên bị phân hủy hoàn toàn tạo thành HCl và O2. Khi đó phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận do nồng độ HClO giảm. Sau đó, HCl và O2 lại tiếp tục tác dụng với nhau tạo thành HClO. Theo thời gian, HClO bị phân hủy dần dần cho đến hết. Do đó, nước Clo không bảo quản được lâu.
Bài tập 3: Cho phương trình phản ứng:
4CuO [r] ⇌ 2Cu2O [r] + O2 [k] ∆H > 0
Để tăng hiệu suất chuyển hóa CuO thành Cu2O có những phương pháp nào?
Lời giải: Ta có thể thực hiện 2 phương pháp sau
- Tăng nhiệt độ phản ứng để phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận [do ∆H > 0]
- Giảm áp suất phản ứng bằng cách rút bớt khí Oxi
Cách Lập Công Thức Hóa Học Khi Biết Hóa Trị Nhanh Và Chính Xác
Học livestream trực tuyến Toán - Lý - Hóa - Văn - Anh - Sinh bứt phá điểm số 2022 – 2023 tại Marathon Education
Marathon Education là nền tảng học livestream trực tuyến Toán - Lý - Hóa - Văn - Anh - Sinh uy tín và chất lượng hàng đầu Việt Nam dành cho học sinh từ lớp 8 đến lớp 12. Với nội dung chương trình giảng dạy bám sát chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Marathon Education sẽ giúp các em lấy lại căn bản, bứt phá điểm số và nâng cao thành tích học tập.
Tại Marathon, các em sẽ được giảng dạy bởi các thầy cô thuộc TOP 1% giáo viên dạy giỏi toàn quốc. Các thầy cô đều có học vị từ Thạc Sĩ trở lên với hơn 10 năm kinh nghiệm giảng dạy và có nhiều thành tích xuất sắc trong giáo dục. Bằng phương pháp dạy sáng tạo, gần gũi, các thầy cô sẽ giúp các em tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng và dễ dàng.
Marathon Education còn có đội ngũ cố vấn học tập chuyên môn luôn theo sát quá trình học tập của các em, hỗ trợ các em giải đáp mọi thắc mắc trong quá trình học tập và cá nhân hóa lộ trình học tập của mình.
Với ứng dụng tích hợp thông tin dữ liệu cùng nền tảng công nghệ, mỗi lớp học của Marathon Education luôn đảm bảo đường truyền ổn định chống giật/lag tối đa với chất lượng hình ảnh và âm thanh tốt nhất.
Nhờ nền tảng học livestream trực tuyến mô phỏng lớp học offline, các em có thể tương tác trực tiếp với giáo viên dễ dàng như khi học tại trường.
Khi trở thành học viên tại Marathon Education, các em còn nhận được các sổ tay Toán – Lý – Hóa “siêu xịn” tổng hợp toàn bộ công thức và nội dung môn học được biên soạn chi tiết, kỹ lưỡng và chỉn chu giúp các em học tập và ghi nhớ kiến thức dễ dàng hơn.
Marathon Education cam kết đầu ra 8+ hoặc ít nhất tăng 3 điểm cho học viên. Nếu không đạt điểm số như cam kết, Marathon sẽ hoàn trả các em 100% học phí. Các em hãy nhanh tay đăng ký học livestream trực tuyến Toán – Lý – Hóa – Văn lớp 8 – lớp 12 năm học 2022 – 2023 tại Marathon Education ngay hôm nay để được hưởng mức học phí siêu ưu đãi lên đến 39% giảm từ 699K chỉ còn 399K.
Các khóa học online tại Marathon Education
Từ những thông tin mà các Marathon Education đã chia sẻ ở trên, chắc hẳn các em đã có đủ tự tin để trả lời câu hỏi cân bằng hóa học là gì cũng như nắm vững các yếu tố liên quan đến chuyển dịch cân bằng hóa học. Các em hãy cố gắng học thuộc, ghi nhớ toàn bộ lý thuyết liên quan đến cân bằng hóa học vì đây là kiến thức quan trọng sẽ hỗ trợ các em rất nhiều trong quá trình giải bài tập. Chúc các em học tập tốt!
Video liên quan