Cân bằng hóa học là trạng thái mà cả chất phản ứng và sản phẩm đều có nồng độ không có xu hướng thay đổi theo thời gian, do đó không có sự thay đổi có thể quan sát được về tính chất của hệ thống
1. Một số khái niệm Cân bằng hóa học
– Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo 2 chiều thuận và nghịch trong cùng điều kiện.
Bạn đang xem: Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học
– Cân bằng hoá học là trạng thái của hệ phản ứng thuận nghịch mà ở đó tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.
– Cân bằng hoá học là cân bằng động vì tại trạng thái cân bằng, phản ứng thuận và nghịch vẫn tiếp tục xảy ra nhưng với tốc độ bằng nhau nên không làm thay đổi nồng độ của các chất trong hệ phản ứng.
– Biểu thức tính hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch: nA + mB ↔ pC + qD là:
Kcb =p.q/a.b
Chú ý: hằng số tốc độ của phản ứng cũng như hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch chỉ phụ thuộc vào yếu tố nhiệt độ.
2. Sự chuyển dịch cân bằng hoá học
Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng hóa học gồm: Nồng độ, nhiệt độ, áp suất[ chỉ xét những pư có mặt chất khí]. Chú ý chất xúc tác không ảnh hưởng tới cân bằng hóa học mà chỉ làm tăng tốc độ phản ứng, làm pư nhanh đạt tới trạng thái cân bằng
Nguyên lý chuyển dịch cân bằng: Cân bằng chuyển dịch theo chiều chống lại các tác động từ bên ngoài.+>> Nếu tăng nồng độ của chất A thì pư chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng đọ chất A và ngược lại+>> Nếu tăng áp suất của hệ thì cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất[ Chiều có ít số mol khí hơn] và ngược lại+>> Nếu tăng nhiệt độ thì pư chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độẢnh hưởng của nhiệt độ đến sự dịch chuyển cân bằng
Các hằng số KP, KC, KN đều phụ thuộc vào nhiệt độ nên khi T thay đổi thì các hằng số cân bằng thay đổi theo.Một hệ đang ở trạng thái cân bằng nếu ta tăng nhiệt độ của hệ thì cân bằng dịch chuyển theo chiều thu nhiệt, khi nhiệt độ của hệ giảm thì cân bằng dịch chuyển theo chiều tỏa nhiệt.
Ví dụ 1: N2[k] + 3H2[k] ⇔ 2NH3[k] ∆Ho = -92,6kJ.
Vì ∆H0 3[k] ⇔ CaO[r] + CO2[k] có ∆Ho > 0
Nếu tăng nhiệt độ của hệ thì cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận [chiều thu nhiệt], ngược lại khi giảm nhiệt độ xuống thì cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch [chiều tỏa nhiệt]. Vậy để thu được CaO có hiệu suất cao cần nhiệt độ cao.
Vậy một hệ đang ở trạng thái cân bằng nếu ta thay đổi nhiệt độ của hệ thì cân bằng của phản ứng sẽ dịch chuyển theo chiều của phản ứng nào có tác dụng chống lại sự thay đổi đó.
Ảnh hưởng của áp suất đến sự dịch chuyển cân bằng
Ta có KP = KN. P∆n
Vì KP không phụ thuộc vào P, nên khi thay đổi thì KP = const nên:
– Nếu ∆n > 0: khi tăng P → KN phải giảm [để giữ KP = const] ⇒ chuyển dịch cân bằng theo chiều nghịch [làm giảm số mol khí] và ngược lại.
Xem thêm: Ý Nghĩa Và Cách Mua Sim Mobifone Đầu Số 0939 Của Mạng Nào, Sim Mobifone
– Nếu ∆n N phải tăng [để giữ KP = const] ⇒ chuyển dịch cân bằng theo chiều thuận [làm giảm số mol khí] và ngược lại khi giảm P → KN phải giảm cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch [làm tăng số mol khí].
– Nếu ∆n = 0 ⇒ không ảnh hưởng đến sự chuyển dịch cân bằng.
* Nhận xét: kết quả của sự chuyển dịch cân bằng chống lại sự thay đổi bên ngoài:
+ Nếu P tăng ⇒ cân bằng dịch chuyển theo chiều P giảm [giảm số mol khí ∆n 0].
Ví dụ 1:
N2[k] + 3H2[k] ⇔ 2NH3[k]
Có ∆n = 2 – [3 + 1] = -2 0.
Nếu tăng áp suất chung của hệ P, cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận là chiều làm giảm số mol khí, nghĩa là chiều tạo thành NH3 [hiệu suất phản ứng tăng]; nếu ta giảm P thì cân bằng dịch chuyển theo chiều tăng số phân tử khí nghĩa là theo chiều tạo thành N2 và H2 nghĩa là hiệu suất phản ứng giảm. Vì vậy trong công nghiệp, phản ứng tổng hợp NH3 được duy trì ở áp suất 500 – 1000atm và nhiệt độ ở 400 – 500oC.
Ví dụ 2:
CO[k] + H2O[k] ⇔ CO2[k] + H2[k]
Ta có ∆n = [1 + 1] – [1 + 1] = 0 ⇒ P không ảnh hưởng đến sự chuyển dịch cân bằng.
Ảnh hưởng của nồng độ đến sự dịch chuyển cân bằng
Xét phản ứng: aA + bB ⇔ cC + dD
Có KC = const ở T = const
Nếu tăng , cân bằng dịch chuyển theo chiều tăng , [để giữ KC = const] ⇒ cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận làm giảm , .
Nếu giảm , cân bằng dịch chuyển theo chiều giảm , [để giữ KC = const] ⇒cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch làm tăng , .
Tương tự khi tăng nồng độ sản phẩm cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ sản phẩm [chiều nghịch] và làm tăng nồng độ chất tham gia để giữ cho KC=const, hoặc ngược lại.
Vậy khi hệ đang ở trạng thái cân bằng, nếu ta thay đổi nồng độ của một trong các chất thì cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều chống lại sự thay đổi đó.
Ví dụ: C[r] + CO2[k] ⇔ 2CO[k] ở T = const, để giữ cho KC = const
Nếu ta tăng nồng độ chất tham gia CO2, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận làm giảm nồng độ CO2 và tạo ta thêm CO2.
Nếu ta giảm nồng độ chất tham gia CO2, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch làm tăng nồng độ CO2 và làm giảm bớt CO.
Xem thêm: Hướng Dẫn Cách Hủy Gói Cước Vinaphone, Tắt Gia Hạn Gói Cước 3G Vinaphone
Nếu tăng nồng độ CO, cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch làm giảm nồng độ CO và làm tăng thêm nồng độ CO2 và ngược lại.
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
\[K_C=\dfrac{\left[C\right]^c\left[D\right]^d}{\left[A\right]^a\left[B\right]^b}\]
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"
Bài 50: Cân bằng hóa học – Bài 4 trang 213 SGK Hóa học 10 Nâng cao. Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là gì? 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?
Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là gì? 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?
– Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là sự di chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác do tác động của các yếu tố bên ngoài lên cân bằng.
– Những yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học là: nồng độ, áp suất và nhiệt độ.
– Chất xúc tác không ảnh hưởng đến cân bằng hóa học vì chất xúc tác không làm biến đổi nồng độ các chất trong cân bằng và cũng không làm biến đổi hằng số cân bằng. Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch với số lần bằng nhau nên có tác dụng làm cho phản ứng thuận nghịch đạt tới trạng thái cân bằng nhanh chóng hơn.
09:27:1418/02/2022
Các phản ứng hóa học đều thuộc một trong 2 dạng phản ứng: Phản ứng một chiều và phản ứng thuận nghịch.
Nội dung bài này sẽ giúp các em biết cân bằng hóa học là gì? Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học và nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier.
I. Phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học
1. Phản ứng một chiều
- Là phản ứng chỉ xảy ra một chiều từ trái sang phải.
* Ví dụ: KClO3 2KCl + 3O2
- 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
- Là những phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau trong cùng điều kiện.
* Ví dụ: Cl2 + H2O ⇌ HCl + HClO
- Chiều mũi tên từ trái sang phải là chiều phản ứng thuận.
- Chiều mũi tên từ phải sang trái là chiều phản ứng nghịch.
- Trong phương trình hóa học của phản ứng thuận nghịch, người ta dùng hai mũi tên ngược chiều nhau.
3. Cân bằng hóa học
- Là trạng thái của phản ứng thuận nghịch, ở đó, trong cùng một đơn vị thời gian có bao nhiêu phân tử chất sản phẩm được hình thành từ những chất ban đầu thì có bấy nhiêu phân tử chất sản phẩm phản ứng với nhau để tạo thành chất ban đầu.
⇒ Trạng thái này của phản ứng thuận nghịch được gọi là cân bằng hóa học.
II. Sự chuyển dịch cân bằng
- Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là sự di chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác do tác động của các yếu tố từ bên ngoài lên cân bằng.
III. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học
1. Ảnh hưởng của nồng độ
- Khi tăng hoặc giảm nồng độ một chất trong cân bằng thì cân bằng bao giờ cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm 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
- Khi tăng hoặc giảm áp suất chung của hệ cân bằng thì cân bằng bao giờ cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động 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 năng lượng để tạo sản phẩm. Kí hiệu ΔH > 0.
- Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng mất bớt năng lượng. Kí hiệu ΔH < 0.
* Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt [giảm tác động tăng nhiệt độ]. Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng tỏa nhiệt [giảm tác động giảm nhiệt độ].
* Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier [Lơ Sa-tơ-li-ê]: 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.
4. Vai trò của chất xúc tác
- Chất xúc tác không ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.
- Vai trò chất xúc tác là làm tăng tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch với số lần bằng nhau.
- Khi chưa cân bằng thì chất xúc tác làm cho cân bằng thiết lập nhanh hơn.
IV. Ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học trong sản xuất hóa học
- Dựa vào những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học và cân bằng hóa học để chọn lọc nâng cao hiệu suất trong sản xuất hóa học.
* Ví dụ: trong sản xuất H2SO4 phải dùng trục tiếp phản ứng:
2SO2 [k] + O2 [k] ⇌ 2SO3 ∆H = -198kJ < 0.
- Phản ứng tỏa nhiệt, nên khi tăng nhiệt độ cân bằng chuyển theo chiều nghịch giảm hiệu suất phản ứng. Để cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận người ta tăng nồng độ oxi [dùng lượng dư không khí].
Trên đây KhoiA.Vn đã giới thiệu với các em về Cân bằng hóa học là gì? Các yếu tố ảnh hướng tới sự cân bằng hóa học, nguyên lý Le Chatelier. Hy vọng bài viết giúp các em hiểu rõ hơn. Nếu có câu hỏi hay góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết, chúc các em thành công.