Giáo án Hóa học 10 - Bài 38: Cân bằng hóa học (Tiết 2) - Ngô Kim Chi

Bài 38: CÂN BẰNG HÓA HỌC (T2) A. MỤC TIÊU BÀI HỌC 1. Về kiến thức: - HS biết thế nào là sự chuyển dịch cân bằng - HS hiểu các yếu tố ảnh hưởng tới cân bằng hóa học và nội dung nguyên lí Lơ Sa- tơ-li- ê. 2. Về kĩ năng - Từ các ví dụ rút được ra nhận xét về phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học. - Vận dụng nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê để làm chuyển dịch cân bằng đới với một phản ứng cụ thể. - Dự đoán được chiều chuyển dịch cân bằng hóa học trong những điều kiện cụ thể. 3. Về giáo dục Vận dụng các quy luật học được vào bài tập, vào thực tế để cho cân bằng hóa học xảy ra theo chiều hướng có lợi cho đời sống và sản xuất. B. CHUẨN BỊ - GV: giáo án, mô hình 7.6 sgk - HS: Ôn tập về phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học Sự chuyển dịch cân bằng hóa học C. TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY 1. Ổn định tổ chức 2. Kiểm tra bài cũ Nêu định nghĩa về phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch, cân bằng hóa học? Lấy ví dụ về phản ứng một chiều và phản ứng thuận nghịch? Tại sao gọi cân bằng hóa học là cân bằng động? Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là gì? 3. Bài mới HOẠT ĐỘNG CỦA GV- HS NỘI DUNG BÀI HỌC Vào bài: Tiết trước, các em đã được học về khái niệm cân bằng hóa học, vậy những yếu tố nào ảnh hưởng tới sự chuyển dịch cân bằng và ứng dụng sự chuyển dịch cân bằng trong đời sống sản xuất ra sao, chúng ta sẽ tìm hiểu trong bài hôm nay. Hoạt động 1: Chỉ xét các hệ khí, hơi, lỏng. Xét hệ cân bằng sau trong một bình kín, ở nhiệt độ cao và không đổi: 2SO2(k) + O2 (K) to, xt 2SO3(K) - Khi hệ ở TTCB , hãy nhận xét vềVt, Vn, nồng độ các chất trong phản ứng thay đổi như thế nảo? Hs: Khi ở TTCB Vt = Vn, nồng độ các chất trong phản ứng không thay đổi. Gv: Nếu thêm SO2 vào thì Vt có bằng Vn không , CBHH bị ảnh hưởng như thế nào? Hs: nếu thêm SO2, SO2 thêm vào sẽ phản ứng với O2 , Vt> Vn, cân bằng chuyển dịch sang trái. Gv: Khi thêm SO2 vào hệ, [SO2] tăng lên làm Vt> Vn, khi đó cân bằng cũ bị phá vỡ. SO2 thêm vào sẽ phản ứng với O2 tạo ra SO3. Mà K = [SO3]2[SO2]2. [O2] = hằng số, khi [SO3] tăng, để K không thay đổi thì [SO2] phải tăng, CB sẽ chuyển dịch theo chiều tạo SO2, tức chiều nghịch. Tới một thời điểm, CB mới được thiết lập. Ở trạng thái cân bằng mới, nồng độ các chất khác với cân bằng cũ. Gv: Như vậy là khi tăng nồng độ chất tham gia, CB chuyển dịch theo chiều thuận, vậy nếu cô giảm [SO2] hoặc tăng [SO3] thì cân bằng sẽ chuyển dịch như thế nào? Hs: Khi giảm [SO3] hoặc tăng [SO2] thì CB chuyển dịch theo chiều nghịch. Gv: Kết luận Lưu ý: Nếu trong hệ cân bằng có chất rắn tham gia, thì việc thêm hoặc bớt chất rắn không ảnh hưởng gì tới cân bằng do nồng độ chất rắn tham gia là rất lớn, coi như nó không thay đổi trong quá trình phản ứng. Hoạt động 2: Xét các hệ khí và hơi. Hệ CB: N2O4 (K) 2 NO2(K) Hệ xảy ra theo chiều số mol khí tăng, cứ 1 mol N2O4 phản ứng tạo 2 mol khí NO2, P hệ tăng. Gv: Cho hs quan sát hình 7.6 và mô tả tiến trình làm thí nghiệm. Trong Xi-lanh kín có pit-tông ở nhiệt độ thường và không đổi như hình vẽ. Hệ đang ở trạng thái cân bằng, biết khí N2O4 không màu, khí NO2 màu nâu. Khi đẩy pit-tông vào, màu của hệ nhạt đi, khi kéo pit-tông ra, màu của hệ nâu đậm hơn. Gv: Nếu ta đẩy pit-tông vào thì thể tích của hệ giảm đi hay tăng lên, lúc đó áp suất thay đổi như thế nào? Và khi kéo pit-tông ra, áp suất của hệ thay đổi ra sao? Vậy hãy nhận xét xem khi đẩy pit-tông vào, tức khi tăng áp suất, Cb chuyển dịch về phía nào, khi giãn pit-tông, tức giảm áp suất, CB chuyển dịch về phía nào? Gv: Áp suất biến đổi ngược chiều với thể tích - Khi đẩy pit-tông, làm giảm thể tích, nghĩa là tăng áp suất chung của hệ, CB chuyển dịch theo chiều nghịch, chiều làm giảm áp suất của hệ. - Tương tự, khí giãn pit-tông làm tăng thể tích hay giảm áp suất, CB chuyển dịch theo chiều ngược lại tức chiều làm tăng áp suất của hệ. Gv: Từ nhận xét trên, một bạn có thể rút ra kết luận về ảnh hưởng của áp suất tới cân bằng? Gv: Việc thay đổi áp suất có làm chuyển dịch CB sau đây hay không? Tại sao? H2 (K) + I2 (K) 2 HI (K) Fe2O3(r)+3CO(k)2Fe (r) + 3CO2 (k) Hs: Thay đổi P không làm chuyển dịch CB do số mol khí 2 vế bằng nhau, không bị ảnh hưởng bởi P. Gv: Khi số mol chất khí ở 2 vế bằng nhau thì việc thay đổi áp suất không ảnh hưởng tới cân bằng. Hoạt động 3: Gv: Có 2 PTHH sau: (1)C(r)+CO2(k)2CO(k) ∆h= 172kJ (2)CO(k) +H2O(k) CO2(k) + H2(k) ∆h = -41kJ Phản ứng 1 là phản ứng tỏa nhiệt. Phản ứng 2 là phản ứng thu nhiệt Vậy phản ứng tỏa nhiệt là gì? Phản ứng thu nhiệt là gì? Xét CB sau: H - H + Cl - Cl t, p, xt 2H – Cl -Ban đầu, để phá vỡ liên kết H – H và Cl –Cl, cần thu thêm nhiệt (∆Hthu). - Sản phẩm tạo thành H – Cl tỏa ra một lượng nhiệt (∆Htỏa). ∆H = ∆Hthu - ∆Htỏa -Nếu ∆Hthu > ∆Htỏa: ∆H>0: pư thu nhiệt -Nếu ∆Hthu < ∆Htỏa: ∆H<0: pư tỏa nhiệt Gv: nêu ví dụ về phản ứng thu nhiệt và tảo nhiệt trong cuộc sống? PU tỏa nhiệt: tôi vôi PU thu nhiệt: nấu cơm, nấu thức ăn. Gv mô tả thí nghiệm: Hỗn hợp khí đang ở trạng thái cân bằng, nếu đun nóng khí bằng cách ngâm bình đựng vào nước sôi, màu nâu đỏ của hỗn hợp đậm lên. Nếu làm lạnh bằng cách ngâm bình vào nước đá, màu của hỗn hợp nhạt đi. Gv: Với pư là thu nhiệt như đã xét, em hãy cho nhận xét vể hiện tượng phản ứng khí tăng hoặc giảm nhiệt, CB đã chuyển dịch như thế nào? Hoạt động 4: Gv: Ba yếu tố nhiệt độ, nồng độ, áp suất ảnh hưởng tới cân bằng hóa học. Khi tăng hoặc giảm một trong ba yếu tố trên, CB đều chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động đó. Đó chính là nội dung của nguyên lí Lơ sa-tơ-li-ê, một bạn hãy phát biểu đầy đủ nguyên lí. Gv: Khi một hệ chưa đạt trạng thái cân bằng, thêm xúc tác làm tăng tốc độ pư thuận và pư nghịch như nhau, làm cho CB nhanh chóng được thiết lập. Hoạt động 5: Khi xét một hệ cân bằng, ta cần xét trạng thái của hệ: là pư thu hay tỏa nhiệt, hệ là rắn, lỏng hay khí, pư theo chiều tăng hay giảm số mol . VD1: Xét phản ứng 2SO2(k) + O2 (k) 2SO3(k) = -198 KJ Nhận xét về hệ: -Trạng thái chất tham gia? Hệ khí -Theo chiều thuận là pư thu hay tỏa nhiệt? Pư tỏa nhiệt. -Theo chiều thuận là tăng hay giảm số mol? Giảm số mol Vậy làm thế nào để tăng lượng chất tạo thành? Xét phản ứng: N2(k) + 3H2(k) 2NH3 = -92 KJ Nhận xét về hệ: -Trạng thái chất tham gia? Hệ khí -Theo chiều thuận là pư thu hay tỏa nhiệt? Pư tỏa nhiệt. -Theo chiều thuận là tăng hay giảm số mol? Giảm số mol Vậy làm thế nào để tăng lượng chất tạo thành? Gv: Trong đời sống SX, người ta ứng dụng nhiều yếu tố bên ngoài để làm tăng hiệu suất các quá trình hóa học. Khi nung vôi: CaCO3(r) t, p CaO(r) + CO2(k) ∆H>0 Để pư xảy ra theo chiều thuận -Phản ứng thu nhiệt, cần cung cấp nhiệt độ -Pư thuận làm tăng số mol khí, phải giảm áp suất bằng cách quạt gió liên tục. -Việc quạt gió cũng làm giảm [CO2], tức giảm [chất tham gia], pư theo chiều thuận III. Các yếu tố ảnh hưởng đến CBHH 1. Ảnh hưởng của nồng độ - Xét hệ CB: 2SO2(k) + O2 (K) to, xt 2SO3(K) (1) + Khi ở TTCB thì Vt = Vn. + Nếu thêm SO2 : Vt> Vn sau 1 thời gian thì Vt = Vn. =>lúc đó CB mới được thiết lập, ở TTCB mới nồng độ các chất khác với ở TTCB cũ. Vậy thêm SO2 thì CB chuyển dịch theo chiều từ trái sang phải. Kết luận: - Khi tăng [chất tham gia] hoặc giảm [chất tạo thành]: CB chuyển dịch theo chiều thuận. - Khi giảm [chất tham gia] hoặc tăng [chất tạo thành]: CB chuyển dịch theo chiều nghịch. Lưu ý: Nếu trong hệ cân bằng có chất rắn tham gia, thì việc thêm hoặc bớt chất rắn không ảnh hưởng gì tới cân bằng. 2. Ảnh hưởng của áp suất - Xét hệ CB: N2O4 (K) 2 NO2(K) (2) Kết luận: - Khi P tăng, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất, hay chiều nghịch. - Khi P giảm, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng áp suất, hay chiều thuận. Lưu ý: Trong phản ứng không có chất khí thì áp suất không ảnh hưởng tới cân bằng. Khi số mol chất khí ở 2 vế bằng nhau thì việc thay đổi áp suất không ảnh hưởng tới cân bằng. 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ *) Phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt 1) C(r)+CO2(k)2CO(k) = 172KJ : thu nhiệt (2) CO(k) +H2O(k) CO2(k) + H2(k) ∆h = -41kJ: tỏa nhiệt - Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng hóa học kèm theo sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt. - Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hóa học kèm theo sự hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt. - ∆H là nhiệt phản ứng +) phản ứng tỏa nhiệt: ∆H<0 +) phản ứng thu nhiệt: ∆H>0 *) Ảnh hưởng của nhiệt độ tới cân bằng - Xét hệ CB: N2O4 (K) 2 NO2(K) = 58 KJ Pư thuận = 58 KJ: thu nhiệt Pư nghịch = -58 KJ: tỏa nhiệt Kết luận: -Với pư thu nhiệt: Khi tăng nhiệt độ, CB chuyển dịch theo chiều thuận. Khi giảm nhiệt độ, CB chuyển dịch theo chiều nghịch. -Với pư tỏa nhiệt: Khi tăng nhiệt độ, CB chuyển dịch theo chiều nghịch. Khi giảm nhiệt độ, CB chuyển dịch theo chiều thuận. *) Nguyên lí chuyển dịch cân bằng 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, nhiệt độ, áp suất 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 làm chuyển dịch cân bằng hóa học. Khi phản ứng thuận nghịch chưa ở trạng thái cân bằng thì chất xúc tác có tác dụng làm cho cân bằng nhanh chóng được thiết lập hơn. IV. Ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học trong sản xuất hóa học -VD1: 2SO2(k) + O2 (k) 2SO3(k)= -198 KJ Tăng áp suất Tăng nồng độ SO2 hoặc O2 Giảm nồng độ SO3 Hạ nhiệt độ Dùng xúc tác V2O5 -VD2: N2(k) + 3H2(k) 2NH3= -92 KJ Tăng áp suất Tăng nồng độ N2 hoặc NH2 Giảm nồng độ SO3 Hạ nhiệt độ Dùng chất xúc tác 4. Củng cố Người ta thường tác động vào những yếu tố nào để làm chuyển dịch CBHH? Dự đoán chiều chuyển dịch của CBHH dựa vào nguyên lí nào? 5. HDVN Bài 5,6,7sgk – 163 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Giáo sinh thực tập Giáo viên hướng dẫn Ngô Kim Chi Trần Thị Lợi