Ý nghĩa của cân bằng hóa học

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 $\rightleftharpoons$ 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.

- 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.

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]  $\rightleftharpoons$ 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.

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 =[C]p.[D]q/[A]a.[B]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. Khi hệ phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng nếu ta thay đổi điều kiện nào đó thì cân bằng hoá học sẽ bị phá vỡ và hệ sẽ chuyển dịch đến một trạng thái cân bằng mới. Nguyên lí chuyển dịch cân bằng LơSatơlie: Khi ta thay đổi điều kiện nào đó của cân bằng hoá học thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều chống lại ảnh hưởng của sự thay đổi đó. Cụ thể là:

     + Nếu tăng nồng độ một chất thì CBHH sẽ chuyển dịch theo chiều mà chất đó là chất tham gia phản ứng, còn nếu giảm nồng độ của một chất thì CBHH sẽ chuyển dịch theo chiều sinh ra chất đó.

     + Khi tăng nhiệt độ thì cân bằng hoá học chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt [có ΔH > 0]. Còn khi giảm nhiệt độ thì CBHH sẽ chuyển dịch theo chiều của phản ứng toả nhiệt [có ΔH < 0>      + Khi tăng áp suất thì CBHH sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm số phân tử khí và ngược lại khi giảm áp suất thì CBHH sẽ chuyển dịch theo chiều làm tăng số phân tử khí. Như vậy áp suất chỉ ảnh hưởng đến các phản ứng có số phân tử khí ở 2 vế của phương trình khác nhau.
     + Chất xúc tác không làm chuyển dịch CBHH mà chỉ làm cho hệ nhanh đạt đến trạng thái cân bằng. Người đăng: trang Time: 2020-07-15 15:37:12

Bài 50: Cân bằng hóa học – Bài 2 trang 212 SGK Hóa học 10 Nâng cao. Cân bằng hóa học là gì? Tại sao nói cân bằng hóa học là cân bằng động? Hãy cho biết ý nghĩa của hằng số cân bằng Kc. Hằng số cân bằng Kc của một phản ứng có luôn luôn là một hằng số không?

Cân bằng hóa học là gì? Tại sao nói cân bằng hóa học là cân bằng động? Hãy cho biết ý nghĩa của hằng số cân bằng Kc. Hằng số cân bằng Kc của một phản ứng có luôn luôn là một hằng số không?

– 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 cân bằng 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 tốc độ bằng nhau [v1 = vn]. Điều này có nghĩa là trong một đơn vị thời gian số mol chất phản ứng giảm đi bao nhiêu theo phản ứng thuận lại được tạo ra bấy nhiêu lần theo phản ứng nghịch. Do đó cân bằng hóa học là cân bằng động.

Quảng cáo

– Ý nghĩa của hằng số cân bằng KC: Hằng số cân bằng Kc cho thấy tích nồng độ các sản phẩm phản ứng lớn hơn hay bé hơn tích nồng độ các chất phản ứng bao nhiêu lần. Mặt khác, vì nó cho biết lượng các chất phản ứng còn lại và lượng các sản phẩm tạo thành ở vị trí cân bằng, do đó biết hiệu suất của phản ứng.

– Hằng số cân bằng Kc của một phản ứng không luôn luôn là hằng số vì hằng số cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ. Tại một nhiệt độ, mỗi cân bằng hóa học có một hằng số cân bằng đặc trưng cho nó.

Trong phản ứng hóa học, 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] Thông thường, trạng thái này có kết quả khi phản ứng thuận tiến hành với tốc độ tương tự như phản ứng nghịch. Tốc độ phản ứng của các phản ứng thuận và nghịch thường không bằng không, nhưng bằng nhau. Do đó, không có thay đổi nào về nồng độ của chất phản ứng và [các] sản phẩm phản ứng. Trạng thái như vậy được gọi là trạng thái cân bằng động.[2][3]

Khái niệm cân bằng hóa học được phát triển sau khi Berthollet [1803] phát hiện ra rằng một số phản ứng hóa học có thể đảo ngược.[4] Đối với bất kỳ hỗn hợp phản ứng nào tồn tại ở trạng thái cân bằng, tốc độ của các phản ứng thuận và nghịch [ngược] là bằng nhau. Trong những điều sau đây phương trình hóa học với mũi tên chỉ cả hai cách để chỉ ra trạng thái cân bằng,[5] A và B là chất phản ứng, S và T là sản phẩm, và α, β, σ và τ là hệ số cân bằng hóa học của các chất phản ứng tương ứng và các sản phẩm:

α   A + β   B ⇌   S + τ   T

Vị trí nồng độ cân bằng của một phản ứng được cho là nằm "ở bên phải" nếu, ở trạng thái cân bằng, gần như tất cả các chất phản ứng được dùng hết. Ngược lại, vị trí cân bằng được gọi là "ở bên trái" nếu hầu như không có sản phẩm nào được hình thành từ các chất phản ứng.

Guldberg và Waage [1865], dựa trên ý tưởng của Berthollet, đã đề xuất định luật phản ứng khối lượng

forward reaction rate = k + A α B β backward reaction rate = k − S σ T τ {\displaystyle {\begin{aligned}{\text{forward reaction rate}}&=k_{+}{\ce {A}}^{\alpha }{\ce {B}}^{\beta }\\{\text{backward reaction rate}}&=k_{-}{\ce {S}}^{\sigma }{\ce {T}}^{\tau }\end{aligned}}}  

trong đó A, B, S và T là các khối lượng hoạt động và k + và k - là các hằng số tốc độ. Vì ở trạng thái cân bằng tốc độ thuận và nghịch đều bằng nhau:

k + { A } α { B } β = k − { S } σ { T } τ {\displaystyle k_{+}\left\{{\ce {A}}\right\}^{\alpha }\left\{{\ce {B}}\right\}^{\beta }=k_{-}\left\{{\ce {S}}\right\}^{\sigma }\left\{{\ce {T}}\right\}^{\tau }}  

và tỷ lệ của hằng số tốc độ cũng là một hằng số, hiện được gọi là hằng số cân bằng.

K c = k + k − = { S } σ { T } τ { A } α { B } β {\displaystyle K_{c}={\frac {k_{+}}{k_{-}}}={\frac {\{{\ce {S}}\}^{\sigma }\{{\ce {T}}\}^{\tau }}{\{{\ce {A}}\}^{\alpha }\{{\ce {B}}\}^{\beta }}}}  

1. ^ Atkins, Peter; De Paula, Julio [2006]. Atkins' Physical Chemistry [ấn bản 8]. W. H. Freeman. tr. 200–202. ISBN 0-7167-8759-8.
2. ^ Atkins, Peter W.; Jones, Loretta. Chemical Principles: The Quest for Insight [ấn bản 2]. ISBN 0-7167-9903-0.
3. ^ International Union of Pure and Applied Chemistry. "{{{title}}}". Toàn văn bản Giản Lược Thuật Ngữ Hoá Học.
4. ^ Berthollet, C.L. [1803]. Essai de statique chimique [Essay on chemical statics] [bằng tiếng Pháp]. Paris, France: Firmin Didot. On pp. 404–407, Berthellot mentions that when he accompanied Napoleon on his expedition to Egypt, he [Berthellot] visited Lake Natron and found sodium carbonate along its shores. He realized that this was a product of the reverse of the usual reaction Na2CO3 + CaCl2 → 2NaCl + CaCO3↓ and therefore that the final state of a reaction was a state of equilibrium between two opposing processes. From p. 405: " … la décomposition du muriate de soude continue donc jusqu'à ce qu'il se soit formé assez de muriate de chaux, parce que l'acide muriatique devant se partager entre les deux bases en raison de leur action, il arrive un terme où leurs forces se balancent." [… the decomposition of the sodium chloride thus continues until enough calcium chloride is formed, because the hydrochloric acid must be shared between the two bases in the ratio of their action [i.e., capacity to react]; it reaches an end [point] at which their forces are balanced.]
5. ^ The notation ⇌ was proposed in 1884 by the Dutch chemist Jacobus Henricus van 't Hoff. See: van 't Hoff, J.H. [1884]. Études de Dynamique Chemique [Studies of chemical dynamics] [bằng tiếng Pháp]. Amsterdam, Netherlands: Frederik Muller & Co. tr. 4–5. Van 't Hoff called reactions that didn't proceed to completion "limited reactions". From pp. 4–5: "Or M. Pfaundler a relié ces deux phénomênes … s'accomplit en même temps dans deux sens opposés." [Now Mr. Pfaundler has joined these two phenomena in a single concept by considering the observed limit as the result of two opposing reactions, driving the one in the example cited to the formation of sea salt [i.e., NaCl] and nitric acid, [and] the other to hydrochloric acid and sodium nitrate. This consideration, which experiment validates, justifies the expression "chemical equilibrium", which is used to characterize the final state of limited reactions. I would propose to translate this expression by the following symbol:

Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Cân_bằng_hóa_học&oldid=68493320”