BÀI 1. KHÁI NIỆM VỀ CÂN BẰNG HOÁ HỌC
I. PHẢN ỨNG MỘT CHIỀU, PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH
1) Phản ứng 1 chiều:
- Trong điều kiện xác định, phản ứng xảy ra từ các chất tham gia phản ứng tạo thành chất sản phẩm và các chất sản phẩm không phản ứng được với nhau để tạo thành chất đầu được gọi là phản ứng một chiều.
- Kí hiệu: là một mũi tên chỉ chiều từ trái sang phải “ ”.
- Ví dụ: Fe (s) + 2HCl (aq) FeCl2 (aq) + H2 (g).
2) Phản ứng thuận nghịch:
- Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo hai chiều hướng ngược nhau trong cùng điều kiện.
- Kí hiệu là hai nửa mũi tên ngược chiều nhau “”
- Ví dụ:
- Trong thực tế, các phản ứng thuận nghịch xảy ra không hoàn toàn bởi vì trong cùng một điều kiện, các chất phản ứng tác dụng với nhau tạo thành các chất sản phẩm (phản ứng thuận), đồng thời các chất sản phẩm lại tác dụng với nhau tạo thành các chất ban đầu.
Ví dụ 1. Phản ứng nào sau đây là phản ứng thuận nghịch?
A. 2KClO3 2KCl + 3O2. B. N2(g) + O2(g) 2NO(g).
C. CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O. D. Fe + 2HCl → FeCl2 + H2.
Ví dụ 2. Hai thí nghiệm sau đều được thực hiện ở cùng một điều kiện (bình kín dung tích 10 L, nhiệt độ 445 oC):
Thí nghiệm 1: Cho 1 mol H2 và 1 mol I2 vào bình kín. Kết quả thí nghiệm cho thấy dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì trong bình vẫn chỉ tạo ra 1,6 mol HI; còn dư 0,2 mol H2 và 0,2 mol I2.
Thí nghiệm 2: Thí nghiệm 2: Cho 2 mol HI vào bình. Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì trong bình vẫn chỉ tạo ra 0,2 mol H2 và 0,2 mol I2; còn dư 1,6 mol HI.
Thực hiện yêu cầu sau:
a) Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2.
b) Trong cả hai thí nghiệm trên, dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì các chất đầu đều còn lại sau phản ứng. Giải thích.
Đáp án:
a) Phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra:
- Trong thí nghiệm 1: H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g).
- Trong thí nghiệm 2: 2HI(g) ⇌ H2(g) + I2(g).
b) Trong cả hai thí nghiệm trên, dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì các chất đầu đều còn lại sau phản ứng. Do hai phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch, trong cùng một điều kiện, các chất phản ứng tác dụng với nhau tạo thành các chất sản phẩm (phản ứng thuận), đồng thời các chất sản phẩm lại tác dụng với nhau tạo thành các chất ban đầu (phản ứng nghịch).
Ví dụ 3. Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong các trường hợp sau:
a) Phản ứng xảy ra khi cho khí Cl2 tác dụng với nước.
a) Quá trình hình thành hang động, thạch nhũ là một ví dụ điển hình về phản ứng thuận nghịch trong tự nhiên. Nước có chứa CO2 chảy qua đá vôi, bào mòn đá tạo thành Ca(HCO3)2 (phản ứng thuận) góp phần hình thành các hang động. Hợp chất Ca(HCO3)2 trong nước lại bị phân huỷ tạo ra CO2 và CaCO3 (phản ứng nghịch), hình thành các thạch nhũ, măng đá, cột đá.
Đáp án:
a) Cl2(aq) + H2O(l) ⇌ HCl(aq) + HClO(aq).
b) CO2(aq) + H2O(l) + CaCO3(s) ⇌ Ca(HCO3)2(aq).
Ví dụ 4. Nhận xét nào sau đây không đúng?
A. Trong phản ứng một chiều, chất sản phẩm không phản ứng được với nhau tạo thành chất đầu.
B. Trong phản ứng thuận nghịch, các chất sản phẩm có thể phản ứng với nhau để tạo thành chất đầu.
C. Phản ứng một chiều là phản ứng luôn xảy ra không hoàn toàn.
D. Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau trong cùng điều kiện.
II. CÂN BẰNG HÓA HỌC
1) Trạng thái cân bằng:
- Trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch là trạng thái mà tại đó tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch ().
- Cân bằng hóa học là một cân bằng động, phản ứng vẫn diễn ra theo 2 chiều nhưng với tốc độ bằng nhau nên ở trạng thái cân bằng nồng độ các chất không thay đổi.
- Ví dụ: Cho phản ứng thuận nghịch:
+.
+ Thời điểm ban đầu:
+
2) Hằng số cân bằng:
a) Biểu thức của hằng số cân bằng:
- Cho phản ứng thuận nghịch: aA + bB cC + dD
+ Thực nghiệm cho thấy: hằng số cân bằng KC của một phản ứng thuận nghịch chỉ phụ thuộc nhiệt độ và bản chất của phản ứng.
+ Đối với phản ứng có chất rắn tham gia, không biểu diễn nồng độ của chất rắn trong biểu thức hằng số cân bằng. Ví dụ: C (s) + CO2 (g) 2CO (g) .
b) Ý nghĩa của hằng số cân bằng:
- Hằng số cân bằng KC phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của phản ứng.
- KC càng lớn thì phản ứng thuận càng chiếm ưu thế, KC càng nhỏ thì phản ứng nghịch càng chiếm ưu thế.
Ví dụ 1. Xét phản ứng thuận nghịch: H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g).
Số liệu về sự thay đổi số mol các chất trong bình phản ứng ở thí nghiệm 1 được trình bày trong Bảng 1.1 dưới đây:
Bảng 1.1. Số mol các chất trong bình phản ứng của thí nghiệm 1 thay đổi theo thời gian
Thực hiện các yêu cầu:
a) Vẽ đồ thị biểu diễn sự thay đổi số mol các chất theo thời gian.
b) Từ đồ thị, nhận xét về sự thay đổi số mol của các chất theo thời gian.
c) Viết biểu thức định luật tác dụng khối lượng đối với phản ứng thuận và phản ứng nghịch, từ đó dự đoán sự thay đổi tốc độ của mỗi phản ứng theo thời gian (biết các phản ứng này đều là phản ứng đơn giản).
d) Bắt đầu từ thời điểm nào thì số mol các chất trong hệ phản ứng không thay đổi nữa?
Đáp án:
a) Đồ thị:
b) Số mol H2 và I2 giảm dần từ 1,0 → 0,2 mol trong khoảng thời gian từ t0 đến t4; số mol không đổi bằng 0,2 mol từ t4 trở đi.
Số mol HI tăng dần từ 0 → 1,6 mol trong khoảng thời gian từ t0 đến t4; số mol không đổi bằng 1,6 mol từ t4 trở đi.
c) Biểu thức định luật tác dụng khối lượng: đối với phản ứng thuận: v = k.[H2].[I2]; với phản ứng nghịch: v = k.[HI]2. Theo thời gian, tốc độ phản ứng thuận giảm dần; tốc độ phản ứng nghịch tăng dần đến khi tốc độ hai phản ứng bằng nhau.
d) Bắt đầu từ thời điểm t4 thì số mol các chất trong hệ phản ứng không thay đổi nữa.
Ví dụ 2. Cho phản ứng: 2HI(g) ⇌ H2(g) + I2(g).
a) Vẽ dạng đồ thị biểu diễn tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch theo thời gian.
b) Xác định trên đồ thị thời điểm phản ứng trên bắt đầu đạt đến trạng thái cân bằng.
a) Đồ thị:
b) Phản ứng bắt đầu đạt trạng thái cân bằng được biểu biễn tại điểm A trên đồ thị.
Ví dụ 3. Cho các nhận xét sau:
a) Ở trạng thái cân bằng, tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.
b) Ở trạng thái cân bằng, các chất không phản ứng với nhau.
c) Ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất sản phẩm luôn lớn hơn nồng độ các chất đầu.
d) Ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không thay đổi.
Các nhận xét đúng là
A. (a) và (b). B. (b) và (c). C. (a) và (c). D. (a) và (d).
Ví dụ 4. Xét phản ứng thuận nghịch: H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)
Thực hiện phản ứng trên ở trong bình kín, ở nhiệt độ 445oC với các nồng độ ban đầu khác nhau. Số liệu về nồng độ các chất ở thời điểm ban đầu và trạng thái cân bằng trong các thí nghiệm được trình bày trong Bảng 1.2.
Bảng 1.2. Nồng độ các chất của phản ứng H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) ở thời điểm ban đầu và ở trạng thái cân bằng.
Tính giá trị  ở mỗi thí nghiệm, nhận xét kết quả thu được.
Đáp án:
- Thí nghiệm 1:
 
- Thí nghiệm 2:
  
- Thí nghiệm 3:
  
Nhận xét: Hằng số cân bằng KC ở mỗi thí nghiệm bằng nhau.
Ví dụ 5. Viết biểu thức hằng số cân bằng cho các phản ứng sau:
a) Phản ứng tổng hợp ammonia: N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g).
b) Phản ứng nung vôi: CaCO3(s) ⇌ CaO(s) + CO2(g).
Đáp án:
a)
b)
Ví dụ 6. Cho hai phản ứng thuận nghịch sau:
(1) H2(g) + I2(g) 2HI(g)
(2) H2(g) + I2(g) HI(g)
a) Viết biểu thức tính hằng số cân bằng (KC) của hai phản ứng trên và cho biết chúng có bằng nhau không?
b) Nếu hằng số cân bằng của phản ứng (1) bằng 64 thì hằng số cân bằng của phản ứng (2) bằng bao nhiêu xét ở cùng nhiệt độ?
Đáp án:
(a) ; Hai hằng số cân bằng này không bằng nhau.
(b) Theo ý (a) ta có: KC(1) = (KC(2))2 khi KC(1) = 64 thì KC(2) = 8.
Ví dụ 7. Hằng số cân bằng KC của một phản ứng thuận nghịch phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây?
A. Nồng độ. B. Nhiệt độ. C. Áp suất. D. Chất xúc tác.
Ví dụ 8. Methanol (CH3OH) là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp hoá học. Dựa vào hằng số cân bằng của các phản ứng ở 25°C, hãy lựa chọn phản ứng thích hợp để điều chế CH3OH. Giải thích?
(1) CO(g) +2H2(g)  CH3OH(g)  KC = 2,26.104 
(2) CO2(g) + 3H2(g)  CH3OH(g) + H2O(g)  KC = 8,27.10−1 
Đáp án:
Phản ứng (1) là phản ứng thuận nghịch có KC = 2,26.104 rất lớn so với 1 nên phản ứng thuận diễn ra thuận lợi hơn rất nhiều so với phản ứng nghịch các chất ở trạng thái cân bằng chủ yếu là chất sản phẩm Phản ứng (1) thích hợp để điều chế CH3OH trong công nghiệp.
III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỚNG ĐẾN CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG HÓA HỌC
1) Ảnh hưởng của nhiệt độ:
+ Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều (, phản ứng tỏa nhiệt).
+ Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều (, phản ứng thu nhiệt).
2) Ảnh hưởng của nồng độ:
+ Khi tăng nồng độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ chất đó.
+ Khi giảm nồng độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng nồng độ chất đó.
(Lưu ý: Tăng hay giảm lượng chất rắn không làm chuyển dịch cân bằng)
3) Ảnh hưởng của áp suất:
+ Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm số mol khí.
+ Khi giảm áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng số mol khí.
(Lưu ý: Đối với hệ phản ứng thuận nghịch mà có tổng số phân tử khí ở phản ứng thuận bằng tổng số phân tử khí ở phản ứng nghịch, thì áp suất không làm chuyển dịch cân bằng.)
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.
5. 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 sự tác động từ bên ngoài làm thay đổi nồng độ, nhiệt độ, áp suất thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động đó.
- Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier có ý nghĩa rất lớn khi được vận dụng vào kĩ thuật công nghiệp hóa học. Người ta có thể thay đổi các điều kiện để chuyển dịch cân bằng theo mong muốn, làm tăng hiệu suất phản ứng.
Ví dụ 1. Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển dịch cân bằng:
(Màu nâu đỏ) (Không màu)
Chuẩn bị: 3 ống nghiệm (1), (2), (3) chứa khí NO2 (có màu giống nhau), 1 cốc nước đá, 1 cốc nước nóng (70 – 80oC).
+ Ống nghiệm 1: Dùng để so sánh.
+ Ống nghiệm 2: Ngâm vào cốc nước đá khoảng 1 – 2 phút
+ Ống nghiệm 3: Ngâm vào cốc nước nóng khoảng 1 – 2 phút
Lưu ý: NO2 là khí độc, chú ý nút kín ống nghiệm.
Quan sát sự thay đổi màu sắc của khí trong các ống nghiệm và hoàn thành vào vở theo mẫu bảng sau:
Tác động
Hiện tượng
Chiều chuyển dịch cân bằng (thuận/ nghịch)
Chiều chuyển dịch cân bằng (toả nhiệt/ thu nhiệt)
Tăng nhiệt độ
Giảm nhiệt độ
- Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển dịch cân bằng:
Chuẩn bị: dung dịch CH3COONa 0,5M, phenolphthalein; cốc nước nóng, cốc nước đá, 3 ống nghiệm.
Tiến hành:
- Cho khoảng 10 mL dung dịch CH3COONa 0,5 M vào cốc thuỷ tinh, thêm 1 – 2 giọt phenolphthalein, khuấy đều.
- Chia dung dịch thu được vào 3 ống nghiệm. Ống nghiệm (1) để so sánh, ống nghiệm (2) ngâm vào cốc nước đá, ống nghiệm (3) ngâm vào cốc nước nóng.
Quan sát sự thay đổi màu sắc của dung dịch trong các ống nghiệm và hoàn thành vào vở theo mẫu bảng sau:
Tác động
Hiện tượng
Chiều chuyển dịch cân bằng (thuận/ nghịch)
Chiều chuyển dịch cân bằng (toả nhiệt/ thu nhiệt)
Tăng nhiệt độ
Giảm nhiệt độ
Đáp án:
Thí nghiệm 1:
Tác động
Hiện tượng
Chiều chuyển dịch cân bằng (thuận/ nghịch)
Chiều chuyển dịch cân bằng (toả nhiệt/ thu nhiệt)
Tăng nhiệt độ
Màu khí trong ống nghiệm đậm dần lên
Nghịch
Thu nhiệt
Giảm nhiệt độ
Màu khí trong ống nghiệm nhạt dần đi
Thuận
Toả nhiệt
Thí nghiệm 2:
Tác động
Hiện tượng
Chiều chuyển dịch cân bằng (thuận/ nghịch)
Chiều chuyển dịch cân bằng (toả nhiệt/ thu nhiệt)
Tăng nhiệt độ
Dung dịch trong ống nghiệm đậm màu hơn
Thuận
Thu nhiệt
Giảm nhiệt độ
Dung dịch trong ống nghiệm nhạt màu hơn
Nghịch
Toả nhiệt
Ví dụ 2. Cho các cân bằng sau:
CaCO3(s) ⇌ CaO(s) + CO2(g)       
2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)        
Nếu tăng nhiệt độ, các cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nào? Giải thích.
Đáp án:
1.  > 0 ⇒ Chiều thuận thu nhiệt.
Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, tức là chiều phản ứng thu nhiệt, nghĩa là chiều làm giảm tác động của việc tăng nhiệt độ.
2.  < 0 ⇒ Chiều thuận toả nhiệt.
Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch, tức là chiều phản ứng thu nhiệt, nghĩa là chiều làm giảm tác động của việc tăng nhiệt độ.
Ví dụ 3. Thí nghiệm: Ảnh hưởng của nồng độ đến sự chuyển dịch cân bằng:
- Cho một vài giọt phenolphthalein vào dung dịch CH3COONa, lắc đều, dung dịch có màu hồng nhạt.
- Chia dung dịch thu được vào ba ống nghiệm với thể tích gần bằng nhau.
+ Ống (1) để so sánh; ống (2) thêm vài tinh thể CH3COONa; ống 3 thêm một vài giọt dung dịch CH3COOH.
Quan sát sự thay đổi màu sắc của dung dịch trong các ống nghiệm (Hình 1.4) và hoàn thành vào vở theo mẫu bảng sau:
Tác động
Hiện tượng
Chiều chuyển dịch cân bằng (thuận/ nghịch)
Chiều chuyển dịch cân bằng (tăng/ giảm nồng độ)
Tăng nồng độ CH3COONa
Tăng nồng độ CH3COOH
Đáp án:
Tác động
Hiện tượng
Chiều chuyển dịch cân bằng (thuận/ nghịch)
Chiều chuyển dịch cân bằng (tăng/ giảm nồng độ)
Tăng nồng độ CH3COONa
Dung dịch trong ống nghiệm đậm màu hơn
Thuận
Giảm nồng độ CH3COONa
Tăng nồng độ CH3COOH
Dung dịch trong ống nghiệm nhạt màu hơn
Nghịch
Giảm nồng độ CH3COOH
Ví dụ 4. Ester là hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, một số ester được dùng làm chất tạo mùi thơm cho các loại bánh, thực phẩm. Phản ứng điều chế ester là một phản ứng thuận nghịch:
CH3COOH(l) + C2H5OH(l) ⇌ CH3COOC2H5(l) + H2O(l)
Hãy cho biết cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nào nếu
a) Tăng nồng độ của C2H5OH.
b) Giảm nồng độ của CH3COOC2H5.
Đáp án:
a) Tăng nồng độ của C2H5OH, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận, tức chiều làm giảm nồng độ của C2H5OH.
b) Giảm nồng độ của CH3COOC2H5, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận, tức chiều làm tăng nồng độ CH3COOC2H5.
Ví dụ 5. Cho các cân bằng sau:
a) 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)
b) CO(g) + H2O(g) ⇌ H2(g) + CO2(g)
c) PCl5(g) ⇌ Cl2(g) + PCl3(g)
d)
Nếu tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ, các cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nào? Giải thích.
Đáp án:
a) Nếu tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận, tức chiều làm giảm áp suất (hay chiều làm giảm số mol khí).
b) Nếu tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ, cân bằng sẽ không chuyển dịch, do đối với phản ứng thuận nghịch có tổng hệ số tỉ lượng của các chất khí ở hai vế của phương trình hoá học bằng nhau thì trạng thái cân bằng của hệ không bị chuyển dịch khi thay đổi áp suất chung của hệ.
c) Nếu tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch, tức chiều làm giảm áp suất (hay chiều làm giảm số mol khí).
d) H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)
Nếu tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ, cân bằng sẽ không chuyển dịch, do đối với phản ứng thuận nghịch có tổng hệ số tỉ lượng của các chất khí ở hai vế của phương trình hoá học bằng nhau thì trạng thái cân bằng của hệ không bị chuyển dịch khi thay đổi áp suất chung của hệ.
Ví dụ 6. Yếu tố nào sau đây luôn luôn không làm dịch chuyển cân bằng của hệ phản ứng?
A. Nhiệt độ. B. Áp suất. C. Nồng độ. D. Chất xúc tác.
Ví dụ 7. Trong công nghiệp, khí hydrogen được điều chế như sau:
Cho hơi nước đi qua than nung nóng, thu được hỗn hợp khí CO và H2 (gọi là khí than ướt):
C(s) + H2O(g) ⇌ CO(g) + H2(g)     (1)
Trộn khí than ướt với hơi nước, cho hỗn hợp đi qua chất xúc tác Fe2O3:
CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g)      (2)
a) Vận dụng nguyên lí Le Chatelier, hãy cho biết cần tác động yếu tố nhiệt độ như thế nào để các cân bằng (1), (2) chuyển dịch theo chiều thuận.
b) Trong thực tế, ở phản ứng (2), lượng hơi nước được lấy dư nhiều (4 – 5 lần) so với khí carbon monoxide. Giải thích.
c) Nếu tăng áp suất, cân bằng (1), (2) chuyển dịch theo chiều nào? Giải thích.
Đáp án:
a) Cân bằng 1: C(s) + H2O(g) ⇌ CO(g) + H2(g)         
> 0 ⇒ Chiều thuận thu nhiệt.
Vậy để cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều thuận cần tăng nhiệt độ của hệ.
Cân bằng 2: CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g)              
< 0 ⇒ Chiều thuận toả nhiệt
Vậy để cân bằng (2) chuyển dịch theo chiều thuận cần giảm nhiệt độ của hệ.
b) Trong thực tế, ở phản ứng (2), lượng hơi nước được lấy dư nhiều (4 – 5 lần) so với khí carbon monoxide. Do:
+ Tăng lượng hơi nước ⇒ cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (tức chiều làm giảm lượng hơi nước) ⇒ tăng hiệu suất thu khí hydrogen.
+ Ngoài ra, hơi nước có giá thành rẻ hơn và không độc hại so với sử dụng lượng dư carbon monoxide.
c) Nếu tăng áp suất, các cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều nghịch.
(2) không chuyển dịch theo chiều nào vì số mol khí ở cả hai vế bằng nhau.
Ví dụ 8. Nhũ đá được hình thành trong các hang động liên quan đến cân bằng sau đây:
Ca(HCO3)2(aq)  CaCO3(s) + CO2(aq) + H2O(l)
Nếu nồng độ CO2 hoà tan trong nước tăng lên thì có thuận lợi cho sự hình thành nhũ đá hay không? Giải thích.
Đáp án:
Nếu nồng độ CO2 hoà tan trong nước tăng lên thì không thuận lợi cho sự hình thành nhũ đá. Do nồng độ CO2 tăng, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ CO2, tức chiều nghịch.
Ví dụ 9. Khi hoà tan khí chlorine vào nước tạo thành dung dịch chlorine vào nước tạo thành dung dịch có màu vàng lục nhạt gọi là nước chlorine. Trong nước chlorine xảy ra cân bằng hoá học sau:
Acid HClO sinh ra không bền, dễ bị phân huỷ theo phản ứng:
Nước chlorine sẽ nhạt màu dần theo thời gian, không bảo quản được lâu. Vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng hoá học, hãy giải thích hiện tượng trên.
Đáp án:
Phản ứng phân hủy acid HClO làm giảm nồng độ của HClO, cân bằng hóa học của phản ứng xảy ra trong nước chlorine sẽ chuyển dịch theo chiều thuận, chlorine sẽ phản ứng với nước đến khi hết, nên nước chlorine không bảo quản được lâu.
Ví dụ 10. Trong cơ thể người, hemoglobin (Hb) kết hợp với oxygen theo phản ứng thuận nghịch được biểu diễn đơn giản như sau: Hb + O2 ⇌ HbO2
Ở phổi, nồng độ oxygen lớn nhất nên cân bằng trên chuyển dịch sang phải, hemoglobin kết hợp với oxygen. Khi đến các mô, nồng độ oxygen thấp, cân bằng trên chuyển dịch sang trái, giải phóng oxygen. Nếu thiếu oxygen ở não, con người có thể bị đau đầu, chóng mặt.
a) Vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelie, em hãy đề xuất biện pháp để oxygen lên não được nhiều hơn?
b) Khi lên núi cao, một số người cũng gặp hiện tượng bị đau đầu, chóng mặt. Dựa vào cân bằng trên, em hãy giải thích hiện tượng này.
Đáp án:
a) Để oxygen lên não nhiều hơn thì hàm lượng oxygen hít vào phổi cũng phải nhiều hơn. Một số biện pháp đề xuất để oxygen lên não nhiều hơn:
+ Tập thể dục và hít thở đúng cách.
+ Giảm lo âu, căng thẳng và có chế độ dinh dưỡng hợp lí.
+ Không hút thuốc lá, tránh xa nơi có khói thuốc.
+ Bảo vệ môi trường không khí trong lành, tránh ô nhiễm không khí.
+ Trồng nhiều cây xanh…
b) Khi lên núi cao, một số người cũng gặp hiện tượng bị đau đầu, chóng mặt. Do ở trên núi cao, hàm lượng oxygen loãng, dẫn đến khi đến các mô cân bằng: Hb + O2 ⇌ HbO2 chuyển dịch theo chiều nghịch, giải phóng oxygen.
CÁC DẠNG TOÁN TRỌNG TÂM VỀ HẰNG SỐ CÂN BẰNG KC
Dạng 1: Hằng số cân bằng KC
· Tính hằng số cân bằng KC khi biết nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng:
Xét phản ứng thuận nghịch sau: aA + bB cC + dD
Ở trạng thái cân bằng, hằng số cân bằng (KC) tính theo công thức:
Trong đó: - [A], [B], [C], [D] là nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng.
- a, b, c, d là hệ cân bằng trong phương trình.
Một số lưu ý:
- Đối với phản ứng có chất rắn tham gia, không biểu diễn nồng độ chất rắn trong biểu thức tính hằng số cân bằng.
- Hằng số cân bằng (KC) chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của phản ứng.
- Tại trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không đổi.
- Hằng số cân bằng là đại lượng không thứ nguyên (không có đơn vị). 
· Tính nồng độ các chất tại các thời điểm khác nhau:
Xét phản ứng thuận nghịch sau:
mX + nY pZ + qT
Ban đầu : a b 0 0
Phản ứng : x
Cân bằng: a – x b –
Các giá trị a, b, x là nồng độ các chất.
Công thức tính: (giả sử các chất ở thể khí hoặc chất tan trong dung dịch).
Ví dụ 1. Ammonia (NH3) được điều chế bằng phản ứng: N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)
Ở toC, nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng là: [N2] = 0,45 M; [H2] = 0,14 M; [NH3] = 0,62 M.
Tính hằng số cân bằng KC của phản ứng trên tại t oC.
Đáp án:
Ví dụ 2. Cho phản ứng sau:
Ở trạng thái cân bằng, nếu nồng độ CO và Cl2 đều bằng 0,15 M thì nồng độ của COCl2 là bao nhiêu?
Đáp án:
Ví dụ 3. Sulfur trioxide được tạo thành bằng cách oxi hóa sulfur dioxide bằng oxygen hoặc lượng dư không khí ở nhiệt độ 450 ℃ – 500 ℃, chất xúc tác vanadium (V)oxide (V2O5) theo phương tình hóa học:
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
Nồng độ ban đầu của SO2 và O2 tương ứng là 4M và 2M. Tính hằng số cân bằng của phản ứng, biết rằng khi đạt trạng thái cân bằng đã có 80% SO2 đã phản ứng.
Đáp án:

Ban đầu: 4 2
Phản ứng: 3,2 1,6 3,2
Cân bằng: 0,8 0,4 3,2
Ví dụ 4. Cho 0,4 mol SO2 và 0,6 mol O2 vào một bình dung tích 1 lít được giữ ở một nhiệt độ không đổi. Phản ứng trong bình xảy ra như sau: 2SO2(g) + O2(g)  2SO3(g)
Khi phản ứng đạt đến trạng thái cân bằng, lượng SO3 trong bình là 0,3 mol. Tính hằng số cân bằng KC của phản ứng tổng hợp SO3 ở nhiệt độ trên.
Đáp án:
Do dung tích bình là 1 lít nên giá trị nồng độ bằng giá trị của số mol.
= 0,4 M; = 0,6 M; [SO2] = 0,3 M
PTHH: 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)
Ban đầu : 0,4 0,6 M
Phản ứng : 0,3 ← 0,15 ← 0,3 M
Cân bằng: 0,1 0,45 0,3 M
KC =
Ví dụ 5. Trong công nghiệp, hydrogen được sản xuất từ phản ứng:
CH4(g) + H2O(g) 3H2(g) + CO(g)
(a) Tính hằng số cân bằng KC của phản ứng trên ở 760 oC.
Biết ở nhiệt độ này, tất cả các chất đều ở thể khí và nồng độ mol của CH4, H2O, H2 và CO ở trạng thái cân bằng lần lượt là 0,126 M; 0,242 M; 1,150 M và 0,126 M.
(b) Ở 760 oC, giả sử ban đầu chỉ có CH4 và H2O có nồng độ bằng nhau và bằng xM. Xác định x, biết nồng độ của H2 ở trạng thái cân bằng là 0,6 M.
Đáp án:
(a)
(b) CH4(g)+ H2O(g) 3H2(g)+ CO(g)
Ban đầu: x x 0 0
Phản ứng: 0,2 ← 0,2 ← 0,6 → 0,2
Cân bằng: x – 0,2 x – 0,2 0,6 0,2
Ví dụ 6. Một bình phản ứng có dung tích không đổi, chứa hỗn hợp khí N2 và H2 với nồng độ tương ứng là 0,3 M và 0,7 M. Sau khi phản ứng tổng hợp NH3 đạt trạng thái cân bằng ở toC, H2 chiếm 50% thể tích hỗn hợp thu được. Hằng số cân bằng KC ở toC của phản ứng có giá trị là
Đáp án:
N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)
Ban đầu: 0,3 0,7
Phản ứng: x 3x 2x
Cân bằng: 0,3-x 0,7-3x 2x

BÀI TẬP TỰ LUYỆN
PHẦN I. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn. Mỗi câu thí sinh chọn một phương án.
Câu 1. Phản ứng thuận nghịch là phản ứng
A. phản ứng xảy ra theo hai chiều ngược nhau trong cùng điều kiện.
B. có phương trình hoá học được biểu diễn bằng mũi tên một chiều.
C. chỉ xảy ra theo một chiều nhất định.
D. xảy ra giữa hai chất khí.
Câu 2. Phản ứng nào sau đây là phản ứng thuận nghịch?
A. Mg + 2HCl → MgCl2 + H2. B. 2SO2 + O2 2SO3.
C. C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O. D. 2KClO3 2KCl + 3O2.
Câu 3. Nhận xét nào sau đây đúng?
A. Trong phản ứng một chiều, chất sản phẩm phản ứng được với nhau tạo thành chất đầu.
B. Trong phản ứng thuận nghịch, các chất sản phẩm không phản ứng với nhau để tạo thành chất đầu.
C. Trong thực tế, phản ứng một thuận nghịch xảy ra không hoàn toàn.
D. Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau ở hai điều kiện khác nhau.
Câu 4. Trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch là trạng thái mà tại đó:
A. nồng độ các chất bằng nhau.
B. tốc độ phản ứng thuận nhỏ tốc độ phản ứng nghịch.
C. phản ứng hoá học không xảy ra nữa.
D. tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.
Câu 5. Cho 5 mol H2 và 5 mol I2 vào bình kín dung tích 1 lít và nung nóng đến . Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ các chất theo thời gian được cho trong hình sau:
Nồng độ của HI ở trạng thái cân bằng là
A. 0,68 M. B. 5,00 M. C. 3,38 M. D. 8,64 M.
Câu 6. Tại nhiệt độ không đổi, ở trạng thái cân bằng,
A. nồng độ của các chất trong hỗn hợp phản ứng không thay đổi.
B. nồng độ của các chất trong hỗn hợp phản ứng vẫn liên tục thay đổi.
C. phản ứng hoá học không xảy ra.
D. tốc độ phản ứng hoá học xảy ra chậm dần.
Câu 7. Khi một hệ ở trạng thái cân bằng thì trạng thái đó là
A. cân bằng tĩnh. B. cân bằng động.
C. cân bằng bền. D. cân bằng không bền.
Câu 8. Phát biểu nào sau đây về phản ứng ở trạng thái cân bằng là không đúng?
A. Các phản ứng thuận và phản ứng nghịch diễn ra với tốc độ thay đổi là như nhau.
B. Nồng độ của chất phản ứng và chất sản phẩm không thay đổi.
C. Nồng độ của các chất phản ứng bằng nồng độ của các chất sản phẩm.
D. Các phản ứng thuận và nghịch tiếp tục xảy ra.
Câu 9. Đồ thị dưới đây biểu diễn sự thay đổi tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch theo thời gian của phản ứng: A(g) B(g).
Đồ thị biểu diễn sự thay đổi tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch theo thời gian
Chọn mô tả đúng?
A. Đường (a) biểu diễn sự thay đổi tốc độ phản ứng thuận và đường (b) biểu diễn sự thay đổi tốc độ phản ứng nghịch.
B. Đường (a) biểu diễn sự thay đổi tốc độ phản ứng nghịch và đường (b) biểu diễn sự thay đổi tốc độ phản ứng thuận.
C. Cả 2 đường (a) và (b) đều biểu diễn sự thay đổi tốc độ phản ứng thuận.
D. Cả 2 đường (a) và (b) đều không biểu diễn sự thay đổi tốc độ phản ứng thuận.
Câu 10. Biểu thức tính hằng số cân bằng (KC) của phản ứng tổng quát: aA + bB cC + dD là
A. . B. . C. . D. .
Câu 11. Biểu thức tính hằng số cân bằng của phản ứng: H2(g) + I2(g) 2HI(g) là
A. . B. . C. . D. .
Câu 12. Cho phản ứng hoá học sau: H2(g) + Br2(g) 2HBr(g). Biểu thức hằng số cân bằng (KC) của phản ứng trên là
A. . B. . C. . D. .
Câu 13. Cho phương trình sản xuất ammonia (NH3) trong công nghiệp:
Biểu thức tính hằng số cân bằng của phản ứng trên là
A. . B. . C. . D. .
Câu 14. Biểu thức nào sau đây là biểu thức hằng số cân bằng (KC) của phản ứng:
C(s) + 2H2(g) CH4(g)
A. B. C. D.
Câu 15. Biểu thức tính hằng số cân bằng của phản ứng: CaO(s) + CO2(g) CaCO3(s) là
A. . B. . C. . D. .
Câu 16. Biểu thức nào sau đây là biểu thức tính hằng số cân bằng (Kc) của phản ứng:
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
A. . B. . C. . D. .
Câu 17. Biểu thức nào sau đây là biểu thức tính hằng số cân bằng (Kc) của phản ứng:
CH3COOH(l) + C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l) + H2O(l)
A. . B. .
C. . D. .
Câu 18. Hằng số cân bằng KC của một phản ứng thuận nghịch phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây?
A. Nồng độ. B. Nhiệt độ. C. Áp suất. D. Chất xúc tác.
Câu 19. Điền vào khoảng trống bằng cụm từ thích hợp: “Cân bằng hóa học là cân bằng …(1)… vì tại cân bằng phản ứng …(2)…”
A. (1) tĩnh; (2) dừng lại. B. (1) động; (2) dừng lại.
C. (1) tính; (2) tiếp tục xảy ra. D. (1) động; (2) tiếp tục xảy ra.
Câu 20. Sự phá vỡ cân bằng cũ để chuyển sang một cân bằng mới do các yếu tố bên ngoài tác động được gọi là
A. sự biến đổi chất. B. sự dịch chuyển cân bằng.
C. sự chuyển đổi vận tốc phản ứng. D. sự biến đổi hằng số cân bằng.
Câu 21. Các yếu tố có thể ảnh hưởng đến cân bằng hoá học là
A. nồng độ, nhiệt độ và chất xúc tác. B. nồng độ, áp suất và diện tích bề mặt.
C. nồng độ, nhiệt độ và áp suất. D. áp suất, nhiệt độ và chất xúc tác.
Câu 22. Yếu tố nào sau đây luôn luôn không làm dịch chuyển cân bằng của hệ phản ứng?
A. Nhiệt độ. B. Áp suất. C. Nồng độ. D. Chất xúc tác.
Câu 23. Quan sát hình dưới đây và chọn phát biểu đúng.
(a)
(b)
A. Cả hai đồ thị đều mô tả phản ứng đã đạt đến trạng thái cân bằng.
B. Cả hai đồ thị đều không mô tả phản ứng đã đạt đến trạng thái cân bằng.
C. Chỉ đồ thị (a) mô tả phản ứng đã đạt đến trạng thái cân bằng.
D. Chỉ đồ thị (b) mô tả phản ứng đã đạt đến trạng thái cân bằng.
Câu 24. Cho phản ứng hoá học sau: PCl3(g) + Cl2(g) PCl5(g) .
Ở T oC, nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng như sau: [PCl5] = 0,059M; [PCl3] = [Cl2] = 0,035M. Hằng số cân bằng (KC) của phản ứng tại T oC là
A. 1,68. B. 48,16. C. 0,02. D. 16,95.
Câu 25. Cho cân bằng hoá học sau: 2CO2(g) 2CO(g) + O2(g).
Ở T oC, nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng như sau: [CO2] = 1,2M, [CO] = 0,35M và [O2] = 0,15M. Hằng số cân bằng của phản ứng tại ToC là
A. 1,276.10-2. B. 4,375.10-2. C. 78,36. D. 22,85.
Câu 26. Cho phản ứng A(g) B(g). Hằng số cân bằng của phản ứng đã cho là 1,0.103. Tại trạng thái cân bằng, nồng độ của chất A là 1,0.10-3 M thì nồng độ cân bằng của B là
A. 1,0.10-3 M. B. 1,0 M. C. 2,0 M. D. 1,0.103M.
Câu 27. Đối với phản ứng sau, cân bằng sẽ bị ảnh hưởng như thế nào khi tăng nhiệt độ (các điều kiện khác giữ không đổi)?
H2(g) + O2(g) 2H2O(l)
A. Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.
B. Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.
C. Không dự đoán được sự chuyển dịch cân bằng.
D. Không thay đổi.
Câu 28. Cho cân bằng hoá học: 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g). Nếu tăng nồng độ của SO2(g) (các điều kiện khác giữ không đổi), cân bằng chuyển dịch theo chiều nào?
A. Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.
B. Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.
C. Có thể chuyển dịch theo chiều thuận hoặc chiều nghịch tùy thuộc vào lượng SO2 thêm vào.
D. Không thay đổi.
Câu 29. Cân bằng hoá học nào sau đây không bị chuyển dịch khi thay đổi áp suất?
A. . B. .
C. . D. .
Câu 30. Trong phản ứng nào sau đây sự tăng áp suất sẽ dẫn tới cân bằng chuyển dịch sang trái (các điều kiện khác coi như không thay đổi)?

onthicaptoc.com Cac dang bai tap bai Khai niem ve can bang hoa hoc