ong noi loc
New member
- Xu
- 26
BÀI CÂN BẰNG HÓA HỌC
PHẦN I
I - PHẢN ỨNG MỘT CHIỀU, PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌCPHẦN I

1. Phản ứng một chiều
Xét phản ứng:
2KClO3 → 2KCl + 3O2
Khi đun nóng các tinh thể KClO3 có mặt chất xúc tác MnO2, KClO3 phân hủy thành KCl và O2. Cũng trong điều kiện đó, KCl và O2 không phản ứng được với nhau tạo lại KClO3, nghĩa là phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều từ trái sang phải. Phản ứng như thế được gọi là phản ứng một chiều. Trong phương trình hóa học của phản ứng một chiều, người ta dùng một mũi tên chỉ chiều phản ứng.
2. Phản ứng thuận nghịch
Xét phản ứng:
Cl[SUB]2 [/SUB]+ H2O ⇌ HCl + HClO
Ở điều kiện thường, Cl2 phản ứng với H2O tạo thành HCl và HClO, đồng thời HCl và HClO sinh ra cũng tác dụng được với nhau tạo lại Cl2 và H2O, nghĩa là trong cùng điều kiện phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau. Phản ứng như thế được gọi là phản ứng thuận nghịch.
Trong phương trình hóa học của phản ứng thuận nghịch, người ta dùng hai mũi tên ngược chiều nhau thay cho một mũi tên đối với phản ứng một chiều. Chiều mũi tên từ trái sang phải là chiều phản ứng thuận, chiều mũi tên từ phải sang trái là chiều phản ứng nghịch.
3. Cân bằng hóa học
Xét phản ứng thuận nghịch sau:
H2 (k) +I2 (k) ⇌ 2HI (k)
Cho H2 và I2 vào trong một bình kín ở nhiệt độ cao và không đổi. Lúc đầu tốc độ phản ứng thuận (vt) lớn vì nồng độ H2 và I2 lớn, trong khi đó tốc độ phản ứng nghịch (vn) bằng không, vì nồng độ HI bằng không. Trong quá trình diễn ra phản ứng nồng độ H2 và I2 giảm dần nên vt giảm dần, còn vn tăng dần, vì nồng độ HI tăng dần. Đến một lúc nào đó vt bằng vn, khi đó nồng độ các chất trong phản ứng thuận nghịch trên đây được giữ nguyên, nếu nhiệt độ không biến đổi. Trạng thái này của phản ứng thuận nghịch được gọi là cân bằng hóa học.
Ở trạng thái cân bằng, phản ứng không dừng lại, mà phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn xảy ra, nhưng với tốc độ bằng nhau (vt=vn). Điều này có nghĩa là trong cùng một đơn vị thời gian, nồng độ các chất phản ứng giảm đi bao nhiêu theo phản ứng thuận lại được tạo ra bấy nhiêu theo phản ứng nghịch. Do đó, cân bằng hóa học là cân bằng động.
Kết luận: Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.
Đặc điểm của phản ứng thuận nghịch là các chất phản ứng không chuyển hóa hoàn toàn thành các sản phẩm, nên trong hệ cân bằng có mặt các chất phản ứng và các sản phẩm.
Thí dụ, cho 0,500 mol/l H2 và 0,500 mol/l I2 vào trong một bình kín ở nhiệt độ 430[SUP]o[/SUP]C. Nếu phản ứng là một chiều thì H2 và I2 sẽ phản ứng hết tạo thành 1,000 mol/l HI. Nhưng đây là phản ứng thuận nghịch, nên chỉ thu được 0,786 mol/l HI và còn lại 0,107 mol/l H2, 0,107 mol/l H2.
Tình hình tương tự khi đun nóng 1,000 mol/l HI trong bình kín ở 430[SUP]o[/SUP]C. Kết quả cũng chỉ tạo thành 0,107 mol/l H2 và còn lại 0,786 mol/l HI.
II - HẰNG SỐ CÂN BẰNG
1. Cân bằng trong hệ đồng thể
Xét hệ cân bằng sau:
N2O4 (k) ⇌ 2NO2 (k) (1)
Nghiên cứu thực nghiệm hệ cân bằng này ở 25[SUP]o[/SUP]C, người ta đã thu được các số liệu trong bảng 7.2.Bảng 7.2
Hệ cân bằng N2O4 (k) ⇌2NO2 (k) ở 25[SUP]o[/SUP]C

Từ các số liệu trong bảng 7.2 ta thấy tỉ số nồng độ lúc cân bằng: [NO2][SUP]2 [/SUP]/[N2O4] hầu như không đổi với giá trị trung bình là 4,63.10[SUP]−3[/SUP], dù cho nồng độ ban đầu của N[SUB]2[/SUB]O[SUB]4[/SUB] và NO[SUB]2[/SUB] biến đổi. Giá trị không đổi này được xác định ở 25[SUP]o[/SUP]C và nồng độ các chất lúc cân bằng, nên được gọi là hằng số cân bằng của phản ứng ở 25[SUP]o[/SUP]C. Hằng số cân bằng được kí hiệu bằng chữ K. Đối với phản ứng (1) ta có biểu thức của hằng số cân bằng như sau:
Kc=[NO2][SUP]2 [/SUP]/[N2O4] = 4,63.10[SUP]−3[/SUP] ở 25[SUP]o[/SUP]C
Trong đó: [NO2] và [N2O4] là nồng độ mol/l của NO2 và N2O4 ở trạng thái cân bằng. Số mũ 2 ở nồng độ NO2 và số mũ 1 ở nồng độ N2O4 ứng đúng với hệ số tỉ lượng của chúng trong phương trình hóa học của phản ứng (1).
Hằng số cân bằng Kc của phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.
Một cách tổng quát, nếu có phản ứng thuận nghịch sau:
aA+bB⇌cC+dD
A, B,C và D là những chất khí hoặc những chất tan trong dung dịch.Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có:
Kc=[C][SUP]c[/SUP][D][SUP]d[/SUP] / [A][SUP]a[/SUP][SUP]b[/SUP]
Trong đó: [A], , [C] và [D] là nồng độ mol/l của các chất A,B, C và D ở trạng thái cân bằng: a, b, c và d là hệ số tỉ lượng các chất trong phương trình hóa học của phản ứng. Nồng độ các sản phẩm (ở vế phải phương trình hóa học) được đặt ở tử số, còn nồng độ các chất phản ứng (ở vế trái phương trình hóa học) được đặt ở mẫu số.
2. Cân bằng trong hệ dị thể
Xét hệ cân bằng sau:
C(r) + CO2 (k) ⇌ 2CO (k)
Nồng độ của chất rắn được coi là hằng số, nên nó không có mặt trong biểu thức hằng số cân bằng Kc. Đối với cân bằng trên ta có:
Kc=[CO][SUP]2 [/SUP]/ [CO2]
Giá trị hằng số cân bằng có ý nghĩa rất lớn, vì nó cho biết lượng các chất phản ứng còn lại và lượng các sản phẩm được tạo thành ở vị trí cân bằng, do đó biết được hiệu suất của phản ứng. Thí dụ:
CaCO3 (r) ⇌ CaO (r) + CO2 (k) ; Kc=[CO2]
Ở 880[SUP]o[/SUP]C, Kc=1,06.10[SUP]−2[/SUP], nên [CO2]=1,06.10[SUP]−2[/SUP] mol/l.
Vậy ở nhiệt độ cao hơn, khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, lượng CO2 (đồng thời lượng CaO) tạo thành theo phản ứng nhiều hơn nghĩa là ở nhiệt độ cao hơn hiệu suất chuyển hóa CaCO3 thành CaO và CO2 lớn hơn.