Chủ đề 16: Các yếu tố gây nên sự chuyển dịch cân bằng hóa học

CÁC YẾU TỐ GÂY ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG HÓA HỌC

1. Biểu thức xác định hằng số cân bằng

Xét phản ứng tổng quát  aA + bB ⇌ cC + dD
                     

Trong đó : [A], [B], [C], [D] là nồng độ mol các chất A, B, C, D.
                  a, b, c, d là hệ số tương ứng của các chất.
Lưu ý: Nếu có chất rắn thì chất đó không gây ảnh hưởng đến hằng số cân bằng. Trong biểu thức xác định hằng số cân bằng không có sự tham gia của chất đó.

2. Các yếu tố gây chuyển dịch cân bằng hóa học

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 của các yếu tố bên ngoài.
Những yếu tố làm dịch chuyển cân bằng hóa học là: nhiệt độ, nồng độ, áp suất.
Lưu ý: Chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng hóa học.
Nguyên lý dịch chuyển cân bằng: "Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài, như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó"

Chủ đề 15: Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

CÁC YẾU TỐ GÂY ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG

1. Biểu thức của tốc độ phản ứng
"Tốc độ phản ứng hóa học là độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian."
Xét phản ứng tổng quát:  A + B → C + D

2. Các yếu tố làm thay đổi tốc độ phản ứng.
a. Nhiệt độ
- Khi nhiệt độ cao thì phản ứng hóa học diễn ra nhanh hơn.
b. Áp suất
- Khi áp suất của hệ tăng thì tốc độ của phản ứng tăng.
Chú ý: Đối với các phản ứng mà chất tham gia không phải chất khí thì sự thay đổi áp suất không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.
c. Nồng độ
- Ở một nhiệt độ xác định. Khi nồng độ của các chất tham gia tăng thì tốc độ phản ứng cũng tăng.
d. Diện tích tiếp xúc
- Đối với các phản ứng có chất tham gia là chất rắn, kích thước chất rắn càng nhỏ thì phản ứng diễn ra càng nhanh.
e. Chất xúc tác
- Đối với một số phản ứng, để phản ứng có thể diễn ra thì cần sự có mặt của chất xúc tác. Vì vậy mà tốc độ phản ứng phụ thuộc vào chất xúc tác.
Kết luận: Tốc độ của một phản ứng hóa học phụ thuộc vào các yếu tố : nhiệt độ, áp suất, nồng độ, diện tích tiếp xúc và chất xúc tác.

Bài 38: Cân bằng hóa học

CÂN BẰNG HÓA HỌC

I. Cân bằng hóa học:

1. Phản ứng thuận nghịch:

-      Phản ứng một chiều (phản ứng hoàn toàn): là phản ứng hóa học xảy ra cho đến khi có ít nhất một chất tham gia phản ứng hết.

       Ví dụ:                 2KClO₃  2KCl + 3O₂ 

_-         Phản ứng thuận nghịch (phản ứng không hoàn toàn): là phản ứng có thể xảy ra theo hai chiều ngược nhau trong cùng một điều kiện.

       Ví dụ:                    Fe_3O4(r) + 4H₂₍k) ↔3Fe(r) + 4H_2O(k)

Phản ứng theo chiều mũi tên từ trái sang phải được gọi là phản ứng thuận. Phản ứng theo chiều ngược lại được gọi là phản ứng nghịch.

* Đặc điểm của phản ứng thuận nghịch là: không có chất ban đầu nào tham gia phản ứng hết, hỗn hợp phản ứng lúc nào cũng có đủ các chất của phương trình phản ứng, hay nói cách khác phản ứng không có thời điểm kết thúc mà chỉ đạt đến trạng thái cân bằng hóa học.

2. Trạng thái cân bằng hóa học

a. Định nghĩa: Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch tại đó tốc độ phản ứng của hai chiều là bằng nhau hay nồng độ các chất không thay đổi nữa ứng với điều kiện bên ngoài xác định.

-         Trạng thái cân bằng ứng với ΔG = 0

II. Hằng số cân bằng

Xét phản ứng đồng thể đơn giản tổng quát:         aA + bB ⇄ cC + dD

- Khi hệ đạt trạng thái cân bằng:    v­_t = v_n                                       

            Với k_t, k_n là hằng số tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch.

            - Vì k_t và k_n là những hằng số ở nhiệt độ xác định nên K_c cũng là hằng số ở nhiệt độ xác định. Hằng số K_c được gọi là hằng số cân bằng biểu diễn theo nồng độ.

            - Trường hợp cân bằng được thiết lập giữa các chất khí, ta có thể thay nồng độ các chất bằng áp suất riêng phần của các chất đó trong biểu thức tính hằng số cân bằng:            

            => K_p = K_c (RT)^∆n   Trong đó:     Δn = ∑n _{khí(sản phẩm)} - ∑n _{khí(chất đầu)}

                                                                   R = 0,082 ℓ.atm/mol⁰K

=> Khi Δn = 0 ( phản ứng không có chất khí hoặc số mol khí không đổi) thì K_p = K_c

TD: Ở 375⁰C, phản ứng thuận nghịch dưới đây có hằng số cân bằng:

                                         N₂ (k) + 3H₂ (k) ⇄ 2NH₃ (k) , K_p = 4,3.10^-4

Nồng độ ban đầu(M):       1                3

Xác định nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng ?

Giải:

Tính hằng số cân bằng theo nồng độ:

K_c = K_p (RT)^-∆n  = 4,3.10^-4 (0,082.(375+273))^-(2-(1+3)) = 1,214

            Thiết lập 3 dòng:

                                                      N₂ (k) + 3H₂ (k) ⇄ 2NH₃ (k) 

Ban đầu (M):                                   1               3                   0

Phản ứng:                                        x             3x                  2x

Cân bằng:                                     1-x           3-3x               2x

Tại cân bằng, quan hệ được thiết lập:

 (Điều kiện: 0 < x < 1 )

Nghiệm phù hợp của phương trình trên là x = 0,558.

Vậy nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng là:

[N₂] = 1 – x               =          0,4420    M

[H₂] = 3 – 3x                         =          1,3260    M

[NH₃] = 2x                 =          1,1160    M

II. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học:

1. Sự chuyển dịch cân bằng:

Nếu hệ đang ở trạng thái cân bằng mà ta thay đổi một trong các thông số trạng thái của hệ (p, C, T…) thì nói chung hệ thức trên sẽ thay đổi () và hệ sẽ trở nên không cân bằng, tức là v_t  v_n. Phản ứng xảy ra (theo chiều thuận hoặc chiều nghịch) cho đến khi hệ đạt trạng thái cân bằng mới, tương ứng với các điều kiện mới.

Sự chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác dưới ảnh hưởng của tác động bên ngoài lên hệ được gọi là sự chuyển dịch cân bằng.

2. Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Châtelier (1850 – 1936)

            Một hệ đang ở trạng thái cân bằng nếu ta thay đổi một trong các thông số trạng thái của hệ (nồng độ, nhiệt độ, áp suất) thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều nào có tác dụng chống lại sự thay đổi trên.

a. Ảnh hưởng của nồng độ tới sự chuyển dịch cân bằng

Xét phản ứng:           Fe³⁺ + 3SCN^- ⇄ Fe(SCN)₃            

                                                                        Đỏ                  

  Khi hệ đạt trạng thái cân bằng:            v_t  = v_n

  Nếu tăng nồng độ Fe³⁺ lên 2 lần:                                                                            

         Khi tăng nồng độ Fe³⁺, v_t tăng lên làm tăng nồng độ của Fe(SCN)₃ (màu đỏ của dung dịch đậm hơn) → cân bằng đã chuyển dịch theo chiều thuận → nồng độ Fe³⁺ ↓.

Bài 36: Tốc độ phản ứng hóa học

TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG

1. Khái niệm và biểu thức tính

- Tốc độ phản ứng hóa học là đại lượng đặc trưng cho sự nhanh hay chậm của phản ứng và được xác định bằng độ biến thiên nồng độ của chất trong một đơn vị thời gian

- Các biểu thức tính tốc độ của phản ứng:

 Δv = ΔC/Δt (1)

ΔC: độ biến thiên nồng độ của chất (lấy trị tuyệt đối)

Δt: khoảng thời gian xảy ra sự biến thiên nồng độ.

Với phản ứng: xA + yB → sản phẩm thì:

v = k.[A]^x.[B]^y (2)

2. Các yếu tố có ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng

a. Nhiệt độ

- Nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng và ngược lại vì khi tăng nhiệt độ, tốc độ chuyển động nhiệt của các phân tử tăng → các phân tử va chạm với nhau nhiều hơn và mạnh hơn → phản ứng xảy ra nhanh hơn. Thông thường khi nhiệt độ tăng lên 10⁰C thì tốc độ phản ứng tăng từ 2 đến 4 lần.

- Nếu tăng nhiệt độ phản ứng lên t⁰C thì tốc độ phản ứng tăng α^t/10 (với α là hệ số nhiệt độ - số lần tăng tốc độ khi nhiệt độ tăng lên 10⁰C).

b. Nồng độ các chất tham gia phản ứng

     Nồng độ chất tham gia phản ứng tăng thì tốc độ phản ứng tăng (điều này được thấy rõ theo biểu thức (2) vì khi nồng độ chất tham gia phản ứng tăng thì va chạm giữa các phân tử chất tăng → va chạm hiệu quả tăng.

c. Áp suất

- Áp suất chỉ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng có mặt của chất khí.

- Nếu áp suất tăng (nồng độ chất tham gia phản ứng tăng) thì tốc độ phản ứng tăng.

d. Diện tích tiếp xúc bề mặt

- Diện tích tiếp xúc bề mặt tăng thì tốc độ phản ứng tăng

- Diện tích tiếp xúc tỷ lệ nghịch với kích thước của chất rắn.

e. Xúc tác

     Chất xúc tác làm tăng tốc độ của phản ứng. Chất kìm hãm làm giảm tốc độ phản ứng.

     Ngoài các yếu tố trên thì có nhiều yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như: môi trường thực hiện phản ứng; tốc độ khuấy trộn..

Chủ đề 14: Axit sunfuric đặc tác dụng với kim loại-Phương pháp giải theo bảo toàn electron

AXIT SUNFURIC ĐẶC TÁC DỤNG VỚI KIM LOẠI

I. Phản ứng giữa kim loại và axit sunfuric đặc.
(Chỉ xét các kim loại không phản ứng với nước)
- Axit sunfuric đặc thể hiện tính oxi hóa rất mạnh ở nhiệt độ cao. Vì vậy khi kim loại tác dụng với axit đặc, nóng đều tạo thành muối với số oxi hóa cao nhất đồng thời tạo các sản phẩm khử như SO₂, S hoặc H₂S.
1. Kim loại là Fe, Cu, Ag.
- Đối với các kim loại có tính khử yếu và trung bình như Fe, Cu, Ag khi tác dụng với axit H₂SO₄ đặc, nóng thì sản phẩm khử tạo thành là SO₂.
Ví dụ:     Cu + 2H₂SO_{4 đặc, nóng} → CuSO₄ + SO₂↑ + H₂O

          2Fe + 6H₂SO_{4 đặc, nóng} → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O

2. Kim loại là Mg, Al, Zn, Cr.
- Đối với các kim loại có tính khử manh như Mg, Al, Zn, Cr khi tác dụng với axit H₂SO₄ đặc, nóng thì sản phẩm khử tạo thành có thể là SO₂; S hoặc H₂S.
Ví dụ:     2Al + 6H₂SO_{4 đặc, nóng} → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O
               2Al + 4H₂SO_{4 đặc, nóng} → Al₂(SO₄)₃ + S↓ + 4H₂O

          8Al + 15H₂SO_{4 đặc, nóng} → 4Al₂(SO₄)₃ + 3H₂S + 12H₂O

II. Phương pháp bảo toàn electron
- Đối với các "bài toán hỗn hợp kim loại tác dụng với axit sunfuric đặc" hoặc "bài toán kim loại tác dụng với axit sunfuric đặc tạo ra hỗn hợp sản phẩm khử" việc giải bằng phương trình hóa học trở nên khó khăn hơn. Đối với các bài toán mà có xẩy ra sự oxi hóa-khử chúng ta có thể áp dụng phương pháp giải "Bảo toàn electron" để có thể dễ dàng giải được bài toán.
1. Các bước giải theo phương pháp bảo toàn electron.
     B1. Xác định sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố.
    B2. Viết và cân bằng các quá trình nhường và nhận electron ở các nguyên tố bị thay đổi số oxi hóa.
    B3. Áp dụng biểu thức ∑e 'nhường'  = ∑e 'nhận'
2. Ví dụ
Cho 12 gam hỗn hợp A gồm 2 kim loại Fe và Cu tác dụng với một lượng dư axit H₂SO₄ đặc, nóng. Sau phản ứng thu được 5,6 lít khí SO₂ (đktc). Tính khối lượng mỗi muối tạo thành trong hỗn hợp sản phẩm. 

Hướng dẫn giải:

Fe   →   Fe+3 +3e  x                      3x Cu   →  Cu+2 + 2e  y                       2y

S+6  +2e   →  S+4             0.5         0.25

m_Fe2(SO4)3 = 0.05*400=20 gam

m_CuSO4 = 0.1*160=16 gam

Chủ đề 13: Axit sunfuric loãng

 AXIT SUNFURIC LOÃNG

- Axit sunfuric loãng có đầy đủ tính chất của một axit: làm đổi màu chất chỉ thị; tác dụng với kim loại, oxit bazơ, bazơ, muối.

1. Làm đổi màu chất chỉ thị

- Nhỏ một giọt axit sunfuric loãng lên giấy quỳ tím thì quỳ hóa đỏ.

2. Tác dụng với kim loại

                           Kim loại + H₂SO₄ → Muối sunfat + H₂↑

Điều kiện: Kim loại phải đứng trước H trong dãy điện hóa.

Ví dụ:   2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

             Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

             Cu + H₂SO₄ : không phản ứng.

             Ag + H₂SO₄ : không phản ứng.

3. Tác dụng với bazơ

                           Bazơ + H₂SO₄ → Muối sunfat + H₂O

Ví dụ:  2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

4. Tác dụng với oxit bazơ

                           Oxit bazơ + H₂SO₄ → Muối sunfat + H₂O

Ví dụ: CaO + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂O

5. Tác dụng với muối

                           Muối + H₂SO₄ → Muối sunfat + Axit mới

Điều kiện: Sản phẩm tạo thành phải có chất kết tủa hoặc bay hơi.

Ví dụ:  BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl

            CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄ + CO₂↑ + H₂O

Chủ đề 12: SO2 tác dụng với dung dịch kiềm

DẠNG TOÁN SO₂ TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH KIỀM

	NaOH/KOH	Ca(OH)2/Ba(OH)2
Xét sản phẩm muối tạo thành dựa vào tỉ số T	Đặt T = nOH/nSO2    (nOH = nNaOH)    + T = 2 : chỉ tạo muối Na2SO3    + T = 1 : chỉ tạo muối NaHSO3    + 1 < T < 2 : tạo cả muối NaHSO3 và Na2SO3  Muối NaHSO3 và Na2SO3 đều tan.	Đặt T = nOH/nSO2  (nOH = 2nCa(OH)2)       + T = 1 : chỉ tạo muối Ca(HSO3)2       + T = 2 : chỉ tạo muối CaSO3       + 1 < T < 2: tạo cả muối CaSO3 và Ca(HSO3)2 Muối Ca(HSO3)2 là muối tan, CaSO3 là muối không tan.
Xét sản phẩm dựa vào dữ kiện có trong đề ra.	- Hấp thụ SO2 vào NaOH dư ⇒ chỉ chứa muối Na2CO3. - Hấp thụ hoàn toàn SO2 vào NaOH, khi đun nóng dung dịch thấy có khí thoát ra ⇒ sp có chứa muối Na(HSO3).	- Hấp thụ SO2 vào nước vôi dư thì chỉ tạo muối CaSO3 - Hấp thụ SO2 vào nước vôi trong thấy có kết tủa, lọc bỏ kết tủa rồi đun nóng dung dịch thấy xuất hiện thêm kết tủa CaSO3 và Ca(HSO3)2.
PTHH	SO2+2NaOH → Na2SO3 + H2O (1) SO2 + NaOH → NaHSO3 (2)	Ca(OH)2 + SO­2 → CaSO3↓ + H2O (1) Ca(OH)2 + 2SO2 → Ca(HSO3)2 (2)