Cân bằng hóa học là gì? Tìm hiểu chi tiết từ A-Z

Bài báo cung cấp cho độc giả thông tin chi tiết nhất về cân bằng hóa học và cân bằng hóa học cũng như cách áp dụng nguyên tắc bằng hóa học. Hãy tìm hiểu với Nguyễn Tất Thành ngay bây giờ!

Cân bằng hóa học là gì? Phản ứng một chiều và phản ứng đảo ngược

Để hiểu sự cân bằng hóa học là gì, chúng ta sẽ tìm hiểu về phản ứng một chiều và phản ứng đảo ngược.

Bạn đang xem: Cân bằng hóa học là gì? Tìm hiểu chi tiết từ A-Z

Phản ứng một cách là gì?

Làm rõ khái niệm phản ứng một chiều, chúng tôi sẽ xem xét phản ứng sau:

2KCLO3 -> 2KCL + 3O2 (điều kiện: MnO2, nhiệt độ)

Khi làm nóng các tinh thể kali clorat (KCLO3), có một chất xúc tác dioxide (MnO2), KCLO3 sẽ phân hủy thành kali clorua (KCl) và oxy (O2). Cũng trong điều kiện đó, kali clorua (KCl) và oxy (O2) không thể phản ứng với nhau để tạo lại KCLO3. Do đó, phản ứng chỉ xảy ra theo một hướng từ trái sang phải, một phản ứng như vậy được gọi là phản ứng một chiều.

Trong phương trình hóa học của phản ứng một chiều, một mũi tên chỉ phản ứng.

Phản ứng radio

Để làm rõ khái niệm phản ứng đảo ngược? Chúng tôi sẽ xem xét phản ứng sau:

Cl2 + H2O ⇌ HCl + HCLO

Trong điều kiện bình thường, CL2 sẽ phản ứng với nước (H2O) để tạo thành HCl và HCLO, và HCl và HCL cũng hành động cùng nhau để tạo ra CL2 và H2O. Do đó, trong cùng một điều kiện, phản ứng xảy ra theo hai hướng ngược lại. Một phản ứng như vậy được gọi là phản ứng đảo ngược.

Trong phương trình hóa học của phản ứng đảo ngược, mọi người sử dụng mũi tên theo hướng ngược lại thay vì mũi tên cho phản ứng một chiều.

Cân bằng hóa học là gì?

Sách giáo khoa hóa học 10 (Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam) đã xác định chi tiết về cân bằng hóa học như sau: “Cân bằng hóa học là trạng thái phản ứng đảo ngược khi tốc độ phản ứng bằng nhau.

Để hiểu rõ hơn về khái niệm này, chúng tôi sẽ xem xét phản ứng đảo ngược sau:

H2 (k) + i2 (k) 2hi (k)

Thêm H2 và I2 vào một chai kín ở nhiệt độ cao và không đổi. Lúc đầu, tốc độ phản ứng (VT) lớn vì nồng độ lớn của H2 và I2, trong khi tốc độ phản ứng nghịch đảo (VN), vì nồng độ HI bằng không. Trong quá trình phản ứng, nồng độ H2 và I2 giảm nên VT giảm và Việt Nam sẽ tăng dần do nồng độ HI tăng. Tại một số điểm, VT trở nên bằng với Việt Nam, sau đó nồng độ của các chất trong phản ứng trên được giữ, nếu nhiệt độ không thay đổi. Trạng thái này của phản ứng đảo ngược được gọi là cân bằng hóa học.

Ở trạng thái cân bằng, nó không phải là phản ứng dừng, nhưng phản ứng và phản ứng ngược vẫn xảy ra nhưng ở tốc độ bằng nhau (VT = VN). Điều này có nghĩa là trong một thời gian, nồng độ của các chất phản ứng giảm nhiều như phản ứng được tạo ra bởi phản ứng. Do đó, cân bằng hóa học là sự cân bằng động.

Các đặc điểm của phản ứng đảo ngược là các phản ứng không biến dạng thành các sản phẩm, vì vậy trong hệ thống cân bằng, luôn có các chất và sản phẩm phản ứng.

Ví dụ, thêm 0,5 mol/L H2 và 0,5 mol/L I2 vào một chai kín ở nhiệt độ 430 độ C. Nếu phản ứng là một chiều, H2 và I2 sẽ phản ứng với tạo thành 1 mol/L hi. Tuy nhiên, đây là một phản ứng đảo ngược, vì vậy nó chỉ thu được 0,786 mol/L HI và 0,107 mol/L H2 còn lại, 0,107 mol/L I2.

Cân bằng hóa học

Thực hiện thí nghiệm để cài đặt các công cụ bao gồm hai ống nhánh với các nhánh (a) và (b), được kết nối bằng một ống nhựa mềm, với một khóa K mở. Tiếp tục đổ đầy khí NO2 vào cả hai ống (A) và (B) ở nhiệt độ bình thường. Nút đóng của cả hai ống, bao gồm cả số dư sau:

2NO2 (k – màu nâu đỏ) ⇌ n2o4 (gas – không màu)

Màu sắc của hỗn hợp khí ở trạng thái cân bằng trong cả hai ống (a) và (b) là như nhau. Thực hiện khóa K để ngăn không khí trong hai ống khuếch tán với nhau. Ngâm ống (a) trong nước đá trong một thời gian sau đó để so sánh màu trong ống (a) với ống (b) nhận thấy rằng ống (a) có màu sáng hơn.

Khi làm mát ống (A), các phân tử NO2 trong ống đã phản ứng để tạo ra N2O4, làm giảm nồng độ NO2 và tăng nồng độ N2O4. Hiện tượng đó được gọi là cân bằng hóa học.

Kết luận: Sự thay đổi cân bằng hóa học là sự chuyển động từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái khác do tác động của các yếu tố bên ngoài đến trạng thái cân bằng. (Hóa học SGK 10, trang 158, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam).

Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học

Các yếu tố làm cho sự thay đổi cân bằng là nồng độ, áp suất và nhiệt độ. Chúng được gọi là các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học. Cụ thể như sau:

Ảnh hưởng của nồng độ

Xem thêm : Hướng dẫn cách vẽ cô giáo và học sinh chi tiết nhất (kèm video)

Xem xét hệ thống cân bằng sau trong bể kín ở nhiệt độ cao và không đổi:

C (r) + CO2 (k) ⇌ 2CO (k)

Khi hệ thống phản ứng ở trạng thái cân bằng, có nghĩa là VT = VN, nồng độ của các chất trong phản ứng không còn thay đổi nữa. Nếu chúng ta thêm một hệ thống CO2, nồng độ CO2 trong hệ thống sẽ tăng lên để lựa chọn đồng tính tại thời điểm VT với VN, tại thời điểm đó, trạng thái cân bằng được đặt. Ở trạng thái cân bằng mới, nồng độ của các chất sẽ khác với trạng thái cân bằng cũ.

Vì vậy, khi thêm CO2 vào hệ thống cân bằng, trạng thái cân bằng sẽ chuyển từ trái sang phải (theo hướng thỏa thuận), hướng làm giảm nồng độ CO2 được thêm vào. Chuyển động cân bằng xảy ra giống nhau khi chúng ta loại bỏ CO khỏi sự cân bằng, bởi vì sau đó VN

Kết luận: Khi tăng hoặc giảm nồng độ của một chất ở trạng thái cân bằng, trạng thái cân bằng luôn thay đổi theo hướng để giảm tác động của việc tăng hoặc giảm nồng độ của chất đó. Trong trường hợp hệ thống cân bằng là chất rắn ở dạng tinh khiết, việc bổ sung hoặc loại bỏ chất rắn không ảnh hưởng đến sự cân bằng, nghĩa là, sự cân bằng không di chuyển.

Ảnh hưởng của áp lực

Hãy xem xét hệ thống cân bằng cơ bản trong một xi lanh kín với pít -tông nhựa ở nhiệt độ bình thường và không đổi:

N2O4 (k) 2NO2 (k)

Thí nghiệm chứng minh rằng khi hệ thống ở trạng thái cân bằng, nếu áp suất chung sẽ tăng hệ thống, bằng cách đẩy pít tông vào để cho khối lượng chung của hệ thống giảm, số mol của NO2 sẽ giảm thời gian. Số lượng mol khí N2O4 sẽ tăng lên, có nghĩa là sự cân bằng của di chuyển theo hướng ngược lại.

Kết luận: Khi tăng hoặc giảm áp suất tổng thể của hệ thống cân bằng, trạng thái cân bằng luôn thay đổi theo hướng để giảm tác động của việc tăng hoặc giảm áp suất đó.

Do đó, nếu phản ứng có số mol khí ở hai bên của phương trình hóa học bằng nhau hoặc phản ứng không có khí, thì áp suất không ảnh hưởng đến sự cân bằng. Ví dụ, áp lực với trạng thái cân bằng sau:

H2 (k) + i2 (k) 2hi (k)

Fe2O3 (r) + 3CO (k) 2fe (r) + 3CO2 (k)

Ảnh hưởng của nhiệt độ

Để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hóa học, chúng ta cần biết khái niệm phản ứng bức xạ nhiệt và phản ứng thu thập nhiệt.

• Phản ứng bức xạ nhiệt: là một phản ứng hóa học thường đi kèm với sự giải phóng hoặc hấp thụ năng lượng ở dạng nhiệt. Ví dụ, để vôi cao làm việc với nước H2O, hỗn hợp tạo thành sôi.

• Phản ứng thu thập nhiệt: Một phản ứng hóa học Chúng ta phải liên tục cung cấp nhiệt cho phản ứng đó. Ví dụ: thực hiện đá vôi (CACO3) để sản xuất vôi.

Để chỉ ra lượng nhiệt kèm theo các phản ứng hóa học, mọi người sử dụng số lượng phản ứng, được tượng trưng là ΔH0 (giá trị dương).

Để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hóa học, hãy xem xét cân bằng trong các bể kín:

N2O4 (khí – không màu) 2NO2 (gas – màu nâu đỏ); ΔH = 58 kJ

Phản ứng thu thập nhiệt ΔH = 58 kJ> 0; Phản ứng radio với nhiệt phát xạ ΔH = -58 kJ

Kết luận:

• Khi nhiệt độ tăng, sự cân bằng của phản ứng nhiệt là dịch chuyển, nghĩa là hướng giảm tác động của việc tăng nhiệt độ và khi giảm nhiệt độ, cân bằng sự thay đổi theo hướng phản ứng nhiệt, hướng tác động của tác động của ảnh hưởng giảm nhiệt độ.

• Ba yếu tố tập trung, áp suất và nhiệt độ ảnh hưởng đến sự cân bằng hóa học đã được các nhà hóa học người Pháp H. le Chatelier tóm tắt theo nguyên tắc cân bằng của Satar: “Một phản ứng đảo ngược nằm ở trạng thái cân bằng khi chịu tác động từ bên ngoài như thay đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ, trạng thái cân bằng sẽ thay đổi theo hướng làm giảm tác động bên ngoài.” (Theo sách giáo khoa hóa học 10, trang 161).

Sự tham gia của các chất xúc tác

Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng và tốc độ phản ứng đạt đến số bằng nhau. Do đó, chất xúc tác không ảnh hưởng đến cân bằng hóa học. Khi phản ứng đảo ngược không ở trạng thái cân bằng, chất xúc tác có tác dụng làm cho việc cân bằng đặt nhanh hơn.

Xem thêm:

Ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học trong sản xuất hóa chất

Xem thêm : Soạn bài Quê hương lớp 3 trang 79 SGK tiếng Việt tập 1 đầy đủ, chi tiết nhất

Để xem ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học trong sản xuất hóa chất, chúng tôi lấy ví dụ sau:

Ví dụ: Trong việc sản xuất axit sunfuric, phải thực hiện phản ứng sau đây:

2SO2 (k) + o2 (k) ⇌ 2SO3 (k)

Trong phản ứng này, mọi người sử dụng oxy không khí.

Ở nhiệt độ bình thường, phản ứng xảy ra rất chậm. Do đó, để tăng tốc độ phản ứng, chất xúc tác phải được sử dụng và thực hiện phản ứng ở nhiệt độ cao. Bởi vì đây là phản ứng nhiệt, khi nhiệt độ tăng, sự cân bằng của sự thay đổi theo hướng ngược lại làm giảm hiệu quả của phản ứng. Để hạn chế hiệu ứng này, mọi người đã sử dụng dư lượng không khí, có nghĩa là tăng nồng độ oxy, khiến sự cân bằng di chuyển đúng hướng.

Tập thể dục về Cân bằng hóa chất Sách giáo khoa Hóa học 10 với các giải pháp chi tiết

Dựa trên kiến ​​thức lý thuyết về khỉ đã được tóm tắt từ sách giáo khoa 10 ở trên, vui lòng tiếp tục thực hành bài tập về nhà và so sánh với các câu trả lời chi tiết!

Bài 1 (Hóa học SGK 10, trang 162)

Điều nào sau đây là đúng:

A. Bất kỳ phản ứng phải đạt đến trạng thái cân bằng hóa học.

B. Khi phản ứng có thể đảo ngược ở trạng thái cân bằng, phản ứng dừng lại.

C. Chỉ có các phản ứng đảo ngược có trạng thái cân bằng hóa học.

D. Ở trạng thái cân bằng, khối lượng của các chất ở hai bên của phương trình phản ứng phải bằng nhau.

Đề xuất cho câu trả lời:

Câu trả lời đúng là C.

Bài 2 (Hóa học SGK, trang 162)

Hệ thống cân bằng sau được thực hiện trong các bình kín:

2SO2 (k) + o2 (k) ⇄ 2SO3 (k) h

Yếu tố nào sau đây không gây ra nồng độ của các chất trong hệ thống cân bằng?

A. Thay đổi nhiệt độ.

B. Chuyển đổi áp suất.

C. Sự hiện diện của chất xúc tác.

D. Thay đổi khả năng của bể phản ứng.

Đề xuất cho câu trả lời:

Câu trả lời là C. Sự hiện diện của chất xúc tác. Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng và tốc độ phản ứng nghịch đảo có cùng số lần. Do đó, chất xúc tác không làm thay đổi sự cân bằng hóa học hoặc không gây ra nồng độ của các chất trong sự thay đổi

Bài 3 (Hóa học SGK 10, trang 163)

Cân bằng hóa học là gì? Tại sao phải nói cân bằng hóa học là sự cân bằng động?

Đề xuất cho câu trả lời:

Cân bằng hóa học là trạng thái phản ứng đảo ngược khi tốc độ phản ứng bằng tốc độ phản ứng.

Cân bằng hóa học là sự cân bằng động bởi vì: ở trạng thái cân bằng không phải là phản ứng dừng, nhưng phản ứng đảo ngược và phản ứng đảo ngược vẫn xảy ra, nhưng tốc độ bằng nhau (V đồng thuận = V nghịch đảo). Điều này có nghĩa là trong một đơn vị thời gian, số lượng mol phản ứng giảm nhiều như phản ứng được tạo ra bởi phản ứng nghịch đảo. Do đó, cân bằng hóa học là cân bằng động.

Trên đây là một bản tóm tắt các chi tiết lý thuyết và một số bài tập cân bằng hóa học. Tôi chúc bạn xem xét hiệu quả và kết quả cao trong học tập!

Nguồn: https://truongnguyentatthanh.edu.vn
Danh mục: Giáo dục