Giáo án Hóa học Lớp 10 - Bài 38: Cân bằng hóa học - Phạm Thanh Kì

ïc. GV hướng dẫn hs phân tích số liệu thực nghiệm có được từ pứ. GV: Tại trạng thái cân bằng, pứ thuận và pứ nghịch có xảy ra không? Tại sao nồng độ các chất không đổi nếu giữ nguyên điều kiện pứ? GV kết luận: - Cân bằng hoá học là cân bằng động (không đứng yên). - Khái niệm cân bằng hoá học. II. SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG HOÁ HỌC Hoạt động 4: (15 phút) 1. Thí nghiệm GV treo hình 7.5 và giới thiệu: - Trong ống (a) và (b) có hỗn hợp khí NO2 (màu nâu) và N2O4 (không màu). - Hỗn hợp ở trạng thái cân bằng. GV gọi hs viết pthh, nhận xét tốc độ của pứ thuận và pứ nghịch, màu của khí trong 2 ống(a) và (b)? - Đóng khoá K để ngăn không cho khí ở 2 ống khuếch tán vào nhau. Nhúng ống (a) vào chậu nước đá còn ống (b) để đối chứng. GV yêu cầu hs quan sát hình 7.5 (SGK) để rút ra hiện tượng màu sắc trong 2 ống giải thích? GV bổ sung: Khi đó [NO2] giảm bớt và [N2O4] tăng lên làm cho cân bằng (1) bị phá vỡ. Để một thời gian trong nước đá, màu của ống (a) nhạt dần đến một mức nào đó rồi giữ nguyên một trạng thái cân bằng mới được hình thành. Hiện tượng đó được gọi là sự chuyển dịch cân bằng. 2. Định nghĩa GV yêu cầu hs rút ra định nghĩa về sự chuyển dịch cân bằng hoá học. GV gọi bổ sung các yếu tố làm chuyển dịch cân bằng. III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÂN BẰNG HOÁ HỌC Hoạt động 5: (10 phút) 1. Ảnh hưởng của nồng độ Xét hệ cân bằng sau trong bình kín ở nhiệt độ không đổi: C (r) + CO2 2CO (k) (1) - Hệ đang ở trạng thái cân bằng, hãy nhận xét về , ? Nồng độ các chất trong pứ thay đổi như thế nào? - Nếu cho thêm vào hệ một lượng CO2 lúc này có bằng không? - tăng, có thay đổi không? Và cân bằng mới được thiết lập khi nào? GV: Ở trạng thái cân bằng mới nồng độ các chất khác cân bằng cũ. - Ở trạng thái cân bằng mới [CO2] so với cân bằng cũ thay đổi như thế nào? ảnh hường của nồng độ đến cân bằng hoá học. Chú ý: Trong hệ cân bằng có chất rắn (ở dạng nguyên chất) thì việc tăng hoặc giảm khối lượng của chất rắn, không ảnh hưởng đến cân bằng. Hoạt động 6: (10 phút) 2. Ảnh hưởng của áp suất GV treo hình 7.5 và giới thiệu: - Xét hệ cân bằng: N2O4 (k) 2NO2 (k) (2) Không màu màu nâu đỏ - Đẩy pit tông vào, thể tích của hệ thay đổi như thế nào? Áp suất chung của hệ tăng hay giảm? màu của khí trong hệ thay đổi như thế nào? cân bằng hoá học đã chuyển dịch theo chiều nào? GV: Khi hệ ở trạng thái cân bằng, giảm áp suất của hệ bằng cách kéo pit tông ra. - Màu của khí trong hệ thay đổi như thế nào? cân bằng hoá học đã chuyển dịch theo chiều nào? GV yêu cầu hs kết luận về sự ảnh hưởng của áp suất đến cân bằng hoá học. Chú ý: Nếu pứ có số mol khí tham gia ở 2 vế của pthh bằng nhau hoặc pứ không có chất khí tham gia thì áp suất không ảnh hưởng đến cân bằng. Hoạt động 7: (12 phút) 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ GV: Các pứ hoá học thường kèm theo sự giải phóng hoặc hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt. Để chỉ lượng nhiệt kèm theo người ta dùng đại lượngnhiệt pứ, kí hiệu là H: H < 0 pứ toả nhiệt H > 0 pứ thu nhiệt GV cho ví dụ và yêu cầu hs xác định loại pứ: CaO + H2O Ca(OH)2 H = -65KJ CaCO3 CaO + CO2 H = +178KJ GV: Xét hệ cân bằng (2) trong bình kín: N2O4 (k) 2NO2 (k) H = 85KJ Không màu màu nâu đỏ - Đây là pứ toả nhiệt hay thu nhiệt? - Khi bình ở trạng thái cân bằng, nhúng bình đựng hỗn hợp vào nước sôi thì màu nâu đỏ của hỗn hợp khí đậm lên. Chứng toả cân bằng chuyên dịch sang chiều nào? Chiều pứ thu nhiệt hay toả nhiệt? - Khi bình ở trạng thái cân bằng, nhúng bình đựng hỗn hợp vào nước đá thì màu của hỗn hợp khí nhạt đi. Chứng toả cân bằng chuyên dịch sang chiều nào? Chiều pứ thu nhiệt hay toả nhiệt? GV yêu cầu hs kết luận ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hoá học. GV: Hãy nêu những điểm giống nhau của chuyển dịch cân bằng hoá học khi chịu sự tác động của các yếu tố như nồng độ, áp suất, nhiệt độ. Nêu nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê? Hoạt động 8: (3 phút) 4. Vai trò của chất xúc tác GV: Chất xúc tác làm tăng tốc độ pứ thuận và tốc độ pứ nghịch với số lần bằng nhau. GV cho hs thảo luận: - Chất xúc tác có ảnh hưởng đến chuyển dịch cân bằng không? - Vai trò của chất xúc tác trong pứ thuận nghịch? Hoạt động 9: (10 phút) IV. Ý NGHĨA CỦA TỐC ĐỘ PỨ VÀ CÂN BẰNG HOÁ HỌC TRONG SẢN XUẤT GV cho hs nguyên cứu 2 quá trình sản xuất: * Trong quá trình sản xuất axit sunfuric phải thực hiện pứ sau: 2SO2(k) + O2(k) 2SO3(k) H = -198KJ - Rút ra đặc điểm của pứ? - Ở điều kiện thường pứ xảy ra chậm, làm thế nào để pứ xảy ra theo chiều thuận, thu được nhiều SO3? GV phân tích và đưa ra biện pháp: - Tăng nồng độ O2 bằng cách dùng dư không khí. - Nếu giảm nhiệt độ thì tốc độ pứ chậm phải thực hiện ở nhiệt độ hợp lí 450 0C và dùng thêm xúc tac V2O5. * Xét pứ tổng hợp NH3: N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) H = -46,19KJ - Rút ra đặc điểm của pứ? - Ở điều kiện thường pứ xảy ra chậm, làm thế nào để pứ xảy ra theo chiều thuận, thu được nhiều SO3? GV phân tích và đưa ra biện pháp: - p = 200 – 300 atm - Xúc tác: Fe, K2O, Al2O3. - t0 = 450 – 550 0C HS: 2KClO3 2KCl + 3O2 Nhận xét: Pứ một chiều là pứ chỉ xảy ra theo một chiều từ trái sang phải trong điều kiện đã cho. Trong pthh dùng một mủi tên () chỉ chiều pứ. HS: Cl2 + H2O HCl + HClO Nhận xét: Pứ thuận nghịch là pứ chỉ xảy ra theo hai chiều ngược nhau ở cùng điều kiện. Trong pthh của pứ thuận nghịch dùng mủi tên hai chiều (). HS thảo luận: Khi tăng (nồng độ, nhiệt độ, áp suất, diện tích bề mặt) tốc độ pứ tăng. HS theo dõi sự biến đổi tốc độ pứ thuận và tốc độ pứ nghịch theo thời gian. H2 + I2 2HI Ban đầu: 0,5 0,5 0 mol/l Pứ: 0,393 0,393 0,786 mol/l Cân bằng: 0,107 0,107 0,786 mol/l HS: Tại trạng thái cân bằng các pứ thuận và pứ nghịch vẫn có xảy ra nhưng = nên không nhận thấy sự biến đổi trong hệ và nồng độ các chất không đổi. HS: Ghi định nghĩa cân bằng hoá học (SGK). HS: 2NO2 (k) N2O4 (k) màu nâu không màu - Trạng thái cân bằng: = - Màu của 2 ống như nhau. HS: Màu của ống (a) nhạt hơn. Vì khi làm lạnh ống (a) các phân tử NO2 (màu nâu) đã pứ thêm để tạo ra N2O4 (không màu) làm cho màu của ống (a) nhạt hơn. HS : Sự chuyển dịch cân bằng hoá 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. HS: Nhiệt độ, nồng độ, áp suất. - = nồng độ các chất trong hệ không đổi. - Thêm lượng CO2 nồng độ CO2 tăng > . - tăng CO2 pứ thêm với C tạo ra CO thay đổi và sau một thời gian = . Lúc đó cân bằng mới được thiết lập. - [CO2] ở cân bằng mới giảm đi so với cân bằng cũ. Kết luận: Khi tăng hoặc giảm nồng độ một chất trong cân bằng, thì cân bằng bao giờ cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm hoặc tăng nồng độ của chất đó. HS: Thể tích của hệ giảm đi áp suất chung của hệ tăng lên. Màu của khí trong hệ nhạt đi. Tăng áp suất cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm số mol khí. HS: Màu của khí trong hệ đậm dần lên. Giảm áp suất cân bằng chuyển dịch theo chiều tăng số mol khí. Kết luận: Khi tăng hoặc giảm áp suất chung của hệ cân bằng, thì cân bằng bao giờ cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác dụng của việc tăng hoặc giảm áp suất đó. HS: Pứ toả nhiệt Pứ thu nhiệt - Pứ thuận là pứ thu nhiệt, pứ nghịch là pứ toả nhiệt. - Tăng nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (chiều pứ thu nhiệt). - Giảm nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (chiều pứ toả nhiệt). Kết luận: Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều pứ thu nhiệt. Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo pứ toả nhiệt. HS: Chiều chuyểm dịch cân bằng là chiều giảm tác động bên ngoài. Nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê: Một pứ đang ở trạng thái cân bằng chịu một tác động từ yếu tố bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó. HS thảo luận: - Chất xúc tác không ảnh hưởng đến chuyển dịch cân bằng. - Chất xúc tác có tác dụng làm cho cân bằng nhanh chóng được thiết lập. HS thảo luận: - Pứ thuận nghịch, có sự tham gia của các chất khí và là pứ toả nhiệt. - Để pứ chuyển dịch theo chiều thuận: + Tăng áp suất của hệ. + Tăng nồng độ SO2 hoặc O2 + Giảm nồng độ SO3 + Giảm nhiệt độ - Pứ thuận nghịch, có sự tham gia của các chất khí và là pứ toả nhiệt. - Để pứ chuyển dịch theo chiều thuận: + Tăng áp suất của hệ. + Tăng nồng độ N2 hoặc H2 + Giảm nồng độ NH3 + Dùng chất xúc tác + Giảm nhiệt độ Hoạt động 10: củng cố – bài tập: (5 phút) - Cân bằng hoá học là gì? - Tại sao nói cân bằng hoá học là cân bằng động? - Thế nào là sự chuyển dịch cân bằng? - Người ta thường tác động vào những yếu tố nào để làm chuyển dịch cân bằng hoá học? - Người ta dự đoán chiều chuyển dịch của cân bằng hoá học dựa vào nguyên lí nào? Phát biểu nguyên lí đó? Bài tập về nhà: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 (SGK).