Tài liệu Tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Tài liệu Tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương 1. tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học A - Mở đầu I - Mục tiêu của chương 1. Về kiến thức HS biết : Khái niệm về tốc độ phản ứng. HS hiểu : Cân bằng hoá học là gì ? Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học. ý nghĩa cân bằng hoá học trong kĩ thuật và đời sống. 2. Về kĩ năng Vận dụng các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học để điều khiển phản ứng hoá học. Sử dụng biểu thức hằng số cân bằng để tính nồng độ các chất và ngược lại, từ nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng tính hằng số cân bằng. Rèn luyện kĩ năng làm thí nghiệm, quan sát thí nghiệm. Rèn luyện khả năng phân tích và khái quát vấn đề dựa vào tư duy logic. 3. Giáo dục tình cảm thái độ Tiếp tục rèn luyện và phát triển lòng say mê, thích khám phá khoa học. Có ý thức vận dụng những kiến thức được học để lí giải những hiện tượng, quy trình kĩ thuật trong cuộc sống và trong sản xuất. Tin tưởng vào khoa học, con người có khả năng điều khiển các quá trình hoá học. ii - một số điểm cần lưu ý 1. Nội dung của chương Nội dung của chương gồm hai vấn đề lớn là tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học, hai phần này có mối liên quan chặt chẽ với nhau. HS dễ dàng hiểu được khái niệm tốc độ phản ứng. GV cần cho HS thấy rõ được tốc độ trung bình của phản ứng là đại lượng gần đúng trong khoảng thời gian nhất định, còn trong toàn bộ quá trình phản ứng tốc độ trung bình giảm dần theo thời gian. Nguyên nhân quan trọng dẫn đến các yếu tố nồng độ, nhiệt độ, áp suất ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng là do các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng va chạm của các chất tham gia phản ứng. GV cần cho HS thấy rõ được phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra đồng thời theo hai chiều ngược nhau ở cùng điều kiện. Cân bằng hoá học đạt được khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. Hằng số cân bằng của phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. Hiểu được nội dung nguyên lí chuyển dịch cân bằng và vận dụng nguyên lí này vào một số cân bằng có ý nghĩa trong kĩ thuật. 2. Phương pháp dạy học Nên dùng thí nghiệm cho HS dễ dàng quan sát, so sánh, từ đó hình thành kiến thức mới. Bài học trong chương có nhiều nội dung gắn với thực tế đời sống, kĩ thuật, đòi hỏi tư duy logic. Vì vậy nếu có điều kiện nên tổ chức HS theo nhóm để phát huy được trí tuệ tập thể, rèn luyện cho HS có khả năng lao động hợp tác. Chú ý sử dụng các bài tập hợp lí để giúp HS vận dụng kiến thức được học vào thực tế gắn học đi đôi với hành. B - Dạy học các bài cụ thể Bài 1 (2 tiết). tốc độ phản ứng hoá học I - Mục tiêu bài học 1. Về kiến thức HS biết : Tốc độ phản ứng hoá học là gì ? HS hiểu : Hiểu được tại sao những yếu tố nồng độ, áp suất, nhiệt độ, kích thước hạt chất phản ứng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. 2. Về kĩ năng Sử dụng công thức tính tốc độ trung bình của phản ứng. Vận dụng các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng để làm tăng tốc độ của phản ứng. 3. Về tình cảm thái độ Tin tưởng vào khoa học, con người có khả năng điều khiển được tốc độ phản ứng hoá học. II - Chuẩn bị Dụng cụ thí nghiệm : Cốc thí nghiệm loại 100 ml ; đèn cồn. Hoá chất : Dung dịch BaCl2, Na2S2O3, H2SO4 cùng nồng độ 0,1M ; Zn (hạt), KMnO4 (tinh thể), CaCO3, H2O2, MnO2. III - Gợi ý tổ chức hoạt động dạy học Phương pháp chủ yếu được sử dụng trong bài là quan sát hiện tượng thí nghiệm, nhận xét và rút ra kết luận. Nếu có điều kiện nên tổ chức cho HS làm thí nghiệm và thảo luận theo nhóm. I - Khái niệm về tốc độ phản ứng 1. Thí nghiệm Hoạt động 1 GV hướng dẫn HS làm và quan sát thí nghiệm để hình thành khái niệm tốc độ phản ứng (Thực hiện thí nghiệm như SGK mô tả). Hãy nhận xét hiện tượng thí nghiệm HS : ở phản ứng (1) : BaCl2 + H2SO4 đ BaSO4¯ + 2HCl Kết tủa xuất hiện ngay tức khắc. Còn ở phản ứng (2) : Na2S2O3 + H2SO4 đ S¯ + SO2 + H2O + Na2SO4 Một lát sau mới thấy màu trắng đục xuất hiện. Điều đó chứng tỏ phản ứng (1) xảy ra nhanh hơn phản ứng (2). GV yêu cầu HS tìm trong thực tế, cuộc sống những phản ứng minh hoạ cho loại phản ứng xảy ra nhanh, chậm. GV kết luận : Các phản ứng hoá học khác nhau xảy ra nhanh chậm rất khác nhau. Để đánh giá mức độ nhanh chậm của phản ứng hoá học người ta dùng khái niệm tốc độ phản ứng hoá học. 2. Tốc độ phản ứng Hoạt động 2 GV : - Gợi ý giúp HS nhận xét về sự thay đổi nồng độ các chất phản ứng hoá học để thấy được mối liên hệ giữa tốc độ phản ứng với sự biến đổi nồng độ các chất trong phản ứng. - Khi một phản ứng hoá học xảy ra, nồng độ các chất tham gia và các chất sản phẩm của phản ứng biến đổi như thế nào ? HS : - Trong quá trình phản ứng, nồng độ các chất tham gia dần dần giảm đi còn nồng độ các chất sản phẩm dần dần tăng lên. - Xét trong cùng một thời gian nồng độ các chất tham gia giảm càng nhiều thì phản ứng xảy ra càng nhanh. Tương tự, nồng độ chất sản phẩm tăng càng nhiều thì phản ứng xảy ra càng nhanh. GV kết luận : Như vậy có thể dùng độ biến thiên nồng độ của một chất bất kì trong phản ứng làm thước đo tốc độ phản ứng. Tốc độ phản ứng là đại lượng đặc trưng cho độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm phản ứng trong một đơn vị thời gian. 3. Tốc độ trung bình của phản ứng Hoạt động 3 GV giúp HS hiểu được khái niệm tốc độ trung bình của phản ứng và hình thành công thức tính tốc độ trung bình của phản ứng. Để làm được điều đó có thể thực hiện bằng hai cách : Cách thứ nhất : Đi từ tổng quát (như SGK trình bày) đến cụ thể : Xét phản ứng tổng quát A đ B, ở thời điểm t1, nồng độ chất A (chất phản ứng) là C1, ở thời điểm t2, nồng độ chất A là C2. Hỏi trong khoảng thời gian đó biến thiên nồng độ chất A là bao nhiêu ? Trong một đơn vị thời gian nồng độ chất A biến thiên là bao nhiêu ? HS (có thể cho HS thảo luận trong nhóm) : Biến thiên nồng độ chất A : C1 - C2 = -(C2 - C1) = +DCA ; (C1 > C2) Biến thiên nồng độ chất A trong một đơn vị thời gian : + với : t2 > t1 ; C1 > C2 GV : Giá trị là tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian từ t1 đến t2. Kí hiệu là Tương tự như vậy, hãy tính tốc độ trung bình của phản ứng trên theo sự biến thiên nồng độ của chất B (chất sản phẩm). HS thảo luận trong nhóm rồi đưa ra câu trả lời : với C2 > C1 ; t2 > t1 GV kết hợp hai biểu thức tính tốc độ phản ứng, ta có công thức tổng quát : với là tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian từ t1 đến t2. Dấu "-" ứng với việc tính tốc độ theo nồng độ chất phản ứng. Dấu "+" ứng với việc tính tốc độ theo nồng độ chất sản phẩm. Cách thứ hai : Có thể đi từ cụ thể, rồi khái quát thành công thức tổng quát. Thí dụ : GV nêu một bài toán để HS giải : Xét phản ứng : N2O5 đ N2O4 + O2 ở thời điểm ban đầu (t1 = 0), nồng độ N2O5 là C1 = 2,33 mol/l. Sau một thời gian (t2 = 184 giây) nồng độ N2O5 là C2 = 2,08 mol/l. Hỏi trong khoảng thời gian đó, trung bình mỗi giây nồng độ N2O5 thay đổi bao nhiêu ? ở thời điểm ban đầu (t1 = 0) nồng độ N2O4 là C1 = 0. Sau một khoảng thời gian (t2 = 184 giây) nồng độ N2O4 là C2 = 0,25 mol/l. Hỏi trong khoảng thời gian đó mỗi giây nồng độ N2O4 thay đổi bao nhiêu ? HS : Giải 2 bài toán trên theo sự gợi ý của GV. GV : Khái quát và đưa ra công thức tổng quát. GV yêu cầu HS nghiên cứu bảng 1.1 (SGK) và cho nhận xét về tốc độ trung bình của phản ứng sau những khoảng thời gian khác nhau. HS thấy tốc độ trung bình của phản ứng giảm dần theo thời gian. GV : Điều đó chứng tỏ tốc độ trung bình chỉ là tốc độ gần đúng trong khoảng thời gian đang xét - tốc độ chính xác tại một thời điểm nào đó gọi là tốc độ tức thời. Việc xác định tốc độ tức thời sẽ được nghiên cứu ở các lớp trên. Có thể dừng tiết thứ nhất tại đây. II - Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng 1. ảnh hưởng của nồng độ Hoạt động 4 GV hướng dẫn HS quan sát thí nghiệm SGK và nhận xét. HS : Phản ứng xảy ra ở cốc có nồng độ Na2S2O3 cao nhanh hơn ở cốc có nồng độ Na2S2O3 thấp. Có thể dùng thí nghiệm sau đây để phát hiện ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng. Cho vào 2 ống nghiệm, mỗi ống 2 - 3 hạt kẽm như nhau. Rót vào ống nghiệm thứ nhất 5 ml dung dịch axit H2SO4 0,1M và rót vào ống nghiệm thứ hai 5 ml dung dịch H2SO4 0,01M. Quan sát bọt khí hiđro thoát ra ở 2 ống nghiệm và rút ra kết luận. Tốc độ giải phóng hiđro ở ống nghiệm thứ nhất lớn hơn ở ống nghiệm thứ hai. GV trình bày để HS hiểu được tại sao nồng độ chất phản ứng có ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. HS kết luận : Nồng độ chất phản ứng tăng tốc độ phản ứng tăng. 2. ảnh hưởng của áp suất GV bổ sung : ở những phản ứng có chất khí tham gia, khi áp suất tăng nồng độ chất khí tăng theo, nên ảnh hưởng của áp suất đến tốc độ phản ứng cũng giống như ảnh hưởng của nồng độ. Có nghĩa là đối với phản ứng có chất khí tham gia, khi áp suất tăng, tốc độ phản ứng tăng. GV lưu ý : Biểu thức biểu diễn mối liên hệ giữa áp suất và nồng độ của chất khí : PV=nRT đ P = .RT đ P = C.R.T. Trong đó P : áp suất chất khí, atm ; C : nồng độ mol của chất khí, mol/l ; R : hằng số khí ; T : nhiệt độ tuyệt đối (= t (oC) + 273, K). 3. ảnh hưởng của nhiệt độ Hoạt động 5 GV hướng dẫn HS quan sát thí nghiệm đã mô tả trong SGK. Phản ứng ở cốc thứ nhất xảy ra ở nhiệt độ thường. Phản ứng ở cốc thứ hai xảy ra ở 50oC. HS nhận xét : Thời gian thực hiện phản ứng ở cốc thứ nhất nhiều hơn thời gian thực hiện phản ứng ở cốc thứ hai. Giải thích : GV nêu vấn đề : Tại sao nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng ? GV gợi ý để HS phát hiện vấn đề : - Phản ứng hoá học xảy ra nhờ sự va chạm của các chất phản ứng. - Tần số va chạm của các chất phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ. Tần số va chạm có hiệu quả giữa các chất phản ứng tăng nhanh. Kết luận : Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng. Tần số va chạm có hiệu quả giữa các chất phản ứng tăng nhanh. Hoặc có thể dùng thí nghiệm sau đây để phát hiện sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng. - Cho vào hai ống nghiệm mỗi ống chừng 1 g KMnO4. - Cặp nghiêng hai ống nghiệm lên giá sao cho đáy hai ống nghiệm cách nhau chừng 3 cm. - Đặt que đóm còn than hồng vào miệng hai ống nghiệm. - Ban đầu đốt đều hai đáy ống nghiệm cho đến khi KMnO4 bắt đầu bị phân huỷ. (Nhận biết bằng que đóm còn than hồng bắt đầu loé sáng). - Để ngọn lửa đèn cồn lệch về phía một trong hai ống nghiệm. Quan sát hiện tượng xảy ra và kết luận. 4. ảnh hưởng của diện tích bề mặt Hoạt động 6 GV hướng dẫn HS thực hiện thí nghiệm (SGK). Quan sát bọt khí thoát ra và nhận xét. Giải thích : - GV : Tại sao bọt khí ở cốc b thoát ra nhiều hơn ở cốc a ? - HS : Dựa vào SGK để trả lời. Kết luận : (SGK). 5. ảnh hưởng của chất xúc tác Hoạt động 7 GV cho HS quan sát thí nghiệm phân huỷ H2O2 (SGK). HS nhận xét : Ban đầu bọt khí thoát ra chậm. Sau khi cho vào dung dịch một ít bột MnO2 khí thoát ra rất mạnh. GV : MnO2 là chất xúc tác cho phản ứng phân huỷ H2O2. Đặc điểm của chất xúc tác là không bị tiêu hao trong quá trình phản ứng. Có những chất cho thêm vào làm cho tốc độ phản ứng chậm lại. Những chất đó được gọi là chất ức chế. GV yêu cầu HS : Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hoá học được vận dụng trong đời sống và sản xuất như thế nào ? Hoặc có thể nêu một số hiện tượng thực tế yêu cầu HS giải thích : - Tại sao khi nhóm bếp than ban đầu người ta phải quạt ? - Tại sao viên than tổ ong phải có nhiều lỗ như vậy ? Hoạt động 8 : Có thể dùng các bài tập 4, 5 (SGK) để củng cố bài học. IV - Hướng dẫn giải bài tập trong SGK 1. Một số thí dụ về loại phản ứng : Phản ứng nhanh : Phản ứng nổ, phản ứng giữa 2 dung dịch AgNO3 và NaCl.... Phản ứng chậm : Sự gỉ sắt, sự lên men rượu.... 2. (SGK) 3. (SGK) 4. a) Dùng yếu tố nồng độ và nhiệt độ (tăng nồng độ oxi và nhiệt độ). b) Dùng yếu tố nhiệt độ (tăng nhiệt độ). c) Dùng yếu tố diện tích tiếp xúc (tăng diện tích tiếp xúc của nguyên liệu). 5. a) Tốc độ phản ứng tăng lên. b) Tốc độ phản ứng giảm xuống. c) Tốc độ phản ứng tăng lên. d) Tốc độ phản ứng không thay đổi. 6. C : đúng. 7. C : Nồng độ các sản phẩm không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. 8. Nhiệt độ của ngọn lửa axetilen cháy trong oxi cao hơn nhiều so với cháy trong không khí vì nồng độ oxi trong oxi nguyên chất (100%) lớn hơn rất nhiều lần nồng độ oxi trong không khí (20% theo số mol). Do đó tốc độ của phản ứng cháy trong oxi nguyên chất lớn hơn nhiều so với tốc độ phản ứng cháy trong không khí, nên phản ứng cháy của axetilen trong oxi nguyên chất xảy ra nhanh hơn, trong một đơn vị thời gian nhiệt toả ra nhiều hơn. Ngoài ra khí axetilen cháy trong không khí, một phần nhiệt lượng toả ra bị nitơ không khí hấp thụ làm nhiệt độ ngọn lửa giảm bớt. 9. a) áp dụng công thức tính thể tích khối cầu : V = Û đ đ S = 4.p.r2 = 4.p. Û S = 4p. = 22,45cm3 b) = = đ = 45,03. đ đ Tốc độ phản ứng trong cốc chứa 8 quả cầu nhỏ sẽ lớn hơn, do diện tích tiếp xúc với HCl lớn hơn gấp 2 lần. Bài 2 (2 tiết). Cân bằng hoá học I - Mục tiêu bài học 1. Về kiến thức HS hiểu : Cân bằng hoá học là gì ? Hằng số cân bằng là gì ? ý nghĩa của hằng số cân bằng. Thế nào là sự chuyển dịch cân bằng và những yếu tố nồng độ, nhiệt độ, áp suất ảnh hưởng đến chuyển dịch cân bằng hoá học như thế nào ? 2. Về kĩ năng Vận dụng thành thạo nguyên lí chuyển dịch cân bằng cho một cân bằng hoá học. Sử dụng biểu thức hằng số cân bằng để tính toán. 3. Về tình cảm, thái độ Rèn luyện đức tính cẩn thận, chính xác. Có ý thức gắn lí thuyết với thực tiễn, học đi đôi với hành. II - Chuẩn bị GV : - Bảng 1.2 - Hệ cân bằng N2O4 (k) 2NO2(k) ở 25oC - Hai ống nghiệm đựng khí NO2 (có màu như nhau) ; Một cốc nước đá để làm thí nghiệm chuyển dịch cân bằng 2NO2 N2O4 - HS : Xem lại các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. III -hướng dẫn hoạt động dạy học I - Phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hoá học 1. Phản ứng một chiều Hoạt động 1 HS nghiên cứu SGK và cho biết thế nào là phản ứng một chiều - dựa vào thí dụ SGK để giải thích. GV chốt lại : Phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều xác định được gọi là phản ứng một chiều. 2. Phản ứng thuận nghịch Hoạt động 2 HS tìm hiểu thí dụ trong SGK và trả lời câu hỏi : Thế nào là phản ứng thuận nghịch ? Biểu diễn phản ứng thuận nghịch như thế nào ? Đặc điểm của phản ứng thuận nghịch là gì ? So với phản ứng một chiều có gì khác ? 3. Cân bằng hoá học Hoạt động 3 GV nêu vấn đề : Thí nghiệm cho 0,500 mol H2 và 0,500 mol I2 vào bình kín ở 430o C chỉ thu được 0,786 mol HI. Hãy giải thích ; Viết phương trình phản ứng ; Tính lượng mỗi chất có trong hệ. GV : Làm thí nghiệm ngược lại, nếu đun nóng 1,00 mol HI trong bình kín, ở 430oC. Kết quả cũng chỉ thu được 0,107 mol H2, 0,107 mol I2 và 0,786 mol HI. Điều đó có nghĩa tại điều kiện đã cho nồng độ các chất H2, I2, HI trong hỗn hợp phản ứng là không đổi. Người ta nói phản ứng trên đã đạt đến trạng thái cân bằng. Đó là một cân bằng hoá học. Đặt vấn đề : Tại sao ở trạng thái cân bằng nồng độ các chất trong hệ phản ứng không thay đổi theo thời gian ? (GV gợi ý dựa vào SGK, so sánh tốc độ phản ứng thuận và nghịch). GV tổng kết : Cân bằng hoá học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. Cân bằng hoá học là một cân bằng động. II - Hằng số cân bằng 1. Cân bằng trong hệ đồng thể Hoạt động 4 Xét phản ứng thuận nghịch ở trạng thái cân bằng : N2O4(k) 2NO2(k) Nghiên cứu bảng 1.2. So sánh các tỉ số tương ứng với các giá trị nồng độ [NO2] và [N2O4] tại các thời điểm khác nhau. HS nhận xét : Tỉ số đó hầu như không đổi. Giá trị trung bình là 4,63.10-3. GV : Giá trị đó gọi là hằng số cân bằng của phản ứng trên, kí hiệu là K. Vậy : K = = 4,63.10-3 Giải thích biểu thức tính hằng số cân bằng (SGK). Cho phương trình phản ứng thuận nghịch tổng quát : aA + bB cC + dD (A, B, C, D là chất khí hay chất tan trong dung dịch). Hãy viết biểu thức tính hằng số cân bằng. Trả lời : K = 2. Cân bằng trong hệ dị thể GV nêu vấn đề : Vì nồng độ chất rắn được coi là hằng số nên nó không có mặt trong phương trình tính hằng số cân bằng K. GV yêu cầu HS viết biểu thức tính hằng số cân bằng của các phương trình : C(r) + CO2(k) 2CO(k) ; K = CaCO3 (r) CaO(r) + CO2(k) : K = [CO2] Chú ý : Hằng số cân bằng của một phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. Đối với một phản ứng xác định nếu thay đổi hệ số các chất trong phản ứng thì giá trị hằng số cân bằng cũng thay đổi (xem thí dụ SGK). Đối với phản ứng có mặt chất rắn, nồng độ chất rắn được coi là một hằng số nên không có nồng độ chất rắn trong biểu thức tính hằng số cân bằng. Hoạt động 5 GV đặt vấn đề : Giá trị hằng số cân bằng có ý nghĩa rất lớn : Từ giá trị hằng số cân bằng sẽ biết được : Lượng chất phản ứng còn lại và lượng sản phẩm tạo thành ở trạng thái cân bằng từ đó biết được hiệu suất phản ứng. Thí dụ 1 : Phản ứng nung vôi CaCO3 CaO + CO2 có hằng số cân bằng ở 820oC : K = 4,28.10-3 ; và ở 880oC : K = 1,06.10-2. Tính lượng CO2 thu được ở mỗi nhiệt độ và cho nhận xét. Giải : (SGK). Thí dụ 2 : ở nhiệt độ nhất định hằng số cân bằng của phản ứng : H2 + I2 2HI bằng 36. Nồng độ ban đầu của H2 và I2 bằng 0,02 mol/l. Tính nồng độ mol của các chất lúc cân bằng. Giải : Biểu thức hằng số cân bằng của phản ứng đã cho : K = = 36 Gọi x là nồng độ H2 tham gia phản ứng. Vậy cũng có x mol/l I2 tham gia phản ứng và có 2x mol/l HI tạo thành. Lúc cân bằng [H2] = [I2] = (0,02 - x) ; [HI] = 2x Thay các giá trị tìm được vào biểu thức tính hằng số cân bằng : Giải phương trình đ x = 0,015 [H2] = [I2] = 0,02 – 0,015 = 0,005 mol/l [HI] = 2 ´ 0,015 = 0,03 mol/l Vậy lúc cân bằng nồng độ H2 là 0,005 mol/l ; nồng độ I2 là 0,005 mol/l và nồng độ HI là 0,03 mol/l. Có thể kết thúc tiết thứ nhất ở đây. III - Sự chuyển dịch cân bằng hoá học 1. Thí nghiệm Hoạt động 6 Nếu có điều kiện làm thí nghiệm như SGK hoặc nêu hiện tượng để HS giải thích. Trước khi nhúng ống nghiệm a vào nước đá, màu hỗn hợp khí ở cả 2 ống nghiệm a và b là như nhau. Nghĩa là trạng thái cân bằng được thiết lập ở cả 2 ống nghiệm là như nhau. Khi nhúng ống a vào nước đá, màu ở ống a nhạt hơn màu ở ống b. Chứng tỏ dưới tác dụng của nhiệt độ trạng thái cân bằng ở ống a đã bị phá vỡ. Tốc độ phản ứng thuận (phản ứng tạo thành N2O4 không màu) lớn hơn tốc độ phản ứng nghịch (phản ứng phân huỷ N2O4 thành NO2 màu nâu đỏ). Hiện tượng đó gọi là sự chuyển dịch cân bằng. 2. Định nghĩa HS phát biểu kết luận về sự chuyển dịch cân bằng. IV - Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học GV đặt vấn đề : ở điều kiện không đổi, cân bằng hoá học có thể được bảo toàn trong thời gian lâu tuỳ ý. Nhưng khi thay đổi các điều kiện bên ngoài như nồng độ, áp suất, nhiệt độ, cân bằng hoá học sẽ bị chuyển dịch. Ta hãy xét các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học. 1. ảnh hưởng của nồng độ Hoạt động 7 GV nêu vấn đề : ở 800o C, phản ứng thuận nghịch : C(r) + CO2(k) 2CO (k) có hằng số cân bằng K = 9,2.10-2. Nếu tăng nồng độ CO2 bằng cách đưa thêm CO2 vào bình phản ứng thì cân bằng sẽ chuyển dịch như thế nào ? HS giải : Biểu thức tính hằng số cân bằng của phản ứng trên được viết : K = = 9,2.10-2 Để K không đổi nghĩa là tỉ số không đổi khi [CO2] tăng thì [CO] cũng phải tăng lên. GV : Như vậy tốc độ phản ứng thuận, phản ứng tạo thành CO lớn hơn, hay nói cách khác cân bằng dịch chuyển về phía làm giảm nồng độ CO2. Ngược lại nếu tăng nồng độ CO bằng cách đưa thêm CO vào bình phản ứng thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch, làm tăng nồng độ CO2, nói cách khác cân bằng chuyển dịch về phía làm giảm nồng độ CO. GV bổ sung : Chất rắn không có mặt trong biểu thức tính hằng số cân bằng nên khi thêm hoặc bớt chất rắn trong phản ứng, cân bằng không bị chuyển dịch. 2. ảnh hưởng của áp suất Hoạt động 8 GV cho HS thấy được đối với chất khí giữa nồng độ và áp suất có mối quan hệ tỉ lệ thuận. Nên trong biểu thức tính hằng số cân bằng đối với phản ứng có chất khí tham gia có thể thay giá trị nồng độ bằng giá trị áp suất ở trạng thái cân bằng. Xét thí nghiệm trong SGK. HS nghiên cứu thí nghiệm trong SGK và trả lời câu hỏi : - Khi tăng hoặc giảm áp suất của hệ cân bằng chuyển dịch như thế nào ? Giải thích. GV kết luận : Đối với một hệ cân bằng khi ta thay đổi áp suất, cân bằng sẽ chuyển dịch về phía chống lại sự thay đổi đó. Xét cân bằng : H2(k) + I2(k) 2HI(k) Nếu tăng áp suất của hệ lên 2 lần. Cân bằng sẽ chuyển dịch về phía nào ? HS giải : Biểu thức tính hằng số cân bằng : K = Nếu tăng áp suất chung của hệ lên 2 lần thì áp suất riêng của mỗi khí cũng tăng lên 2 lần. Khi đó : = K (Hằng số cân bằng không thay đổi). Trong cân bằng trên tổng số mol chất khí của 2 vế bằng nhau nên khi thay đổi áp suất cân bằng không bị chuyển dịch. 3. ảnh hưởng của nhiệt độ Hoạt động 9 GV : Sử dụng thí nghiệm dựa vào phản ứng : N2O4 (khí không màu) 2NO2 (khí màu nâu đỏ) ; DH > 0. HS nhận xét : Phản ứng thuận thu nhiệt còn phản ứng nghịch toả nhiệt. GV chuẩn bị trước hai bình cầu hoàn toàn như nhau, đựng khí NO2 có màu hoàn toàn như nhau. Một bình để lại đối chứng, còn một bình nhúng vào chậu nước đá sau 1 phút cho HS quan sát so sánh màu sắc với bình làm đối chứng. HS nhận xét và giải thích : Bình ngâm trong nước đá có màu nhạt hơn. Nguyên nhân : Cân bằng đã dịch chuyển về phía tạo ra nhiều N2O4 không màu – nghĩa là khi giảm nhiệt độ cân bằng đã dịch chuyển về phía toả nhiệt. GV : Tương tự, nếu nhúng 1 bình cầu vào cốc nước nóng hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào và giải thích. Quan sát thí nghiệm HS sẽ nhận xét được bình nhúng vào nước nóng có màu nâu đỏ (màu đậm lên). Cân bằng dịch chuyển về phía tạo ra nhiều phân tử NO2, có nghĩa là khi tăng nhiệt độ cân bằng chuyển dịch về phía thu nhiệt. GV : Sự chuyển dịch cân bằng đã xét ở trên tuân theo nguyên lí Lơ Sa-tơ-lie. HS : Dựa vào SGK phát biểu nguyên lí. GV bổ sung : Như đã biết chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng, trong phản ứng thuận nghịch nếu ta sử dụng chất xúc tác tốc độ phản ứng thuận và nghịch đều tăng như nhau nên chất xúc tác không có tác dụng làm chuyển dịch cân bằng, mà chỉ có tác dụng làm cho phản ứng nhanh chóng đạt đến trạng thái cân bằng. V - ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học trong sản xuất hoá học Hoạt động 10 GV : Hiểu được các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học là việc rất cần thiết trong sản xuất hoá chất. Sau đây chúng ta xét một vài phản ứng hoá học được dùng trong sản xuất hoá học. Thí dụ 1 : Trong sản xuất axit sunfuric có công đoạn oxi hoá SO2 thành SO3 bằng oxi không khí : 2SO2(k) + O2(k) 2SO3(k) ; (DH < 0) Có thể áp dụng vào cân bằng này những yếu tố gì để làm chuyển dịch cân bằng về phía tạo thành SO3 ? HS Phản ứng thuận là phản ứng toả nhiệt nên không được tăng nhiệt độ lên cao quá, thực tế nhiệt độ của phản ứng này là 450oC. Phản ứng có sự thay đổi số mol khí, phản ứng thuận làm giảm số mol khí nên có thể tăng áp suất của hệ. Tăng nồng độ oxi bằng cách dùng dư không khí. Để hệ nhanh chóng đạt đến trạng thái cân bằng người ta dùng chất xúc tác. GV bổ sung : Trong thực tế người ta dùng dư oxi và dùng chất xúc tác mà không tăng áp suất. Khi đó hiệu suất của phản ứng đã đạt 98%. GV cho HS xét các cân bằng : N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) ; DH < 0 Hoạt động 11 Có thể sử dụng các bài tập 4, 5 (SGK) để củng cố bài học. IV – Hướng dẫn giải bài tập trong SGK 1. (SGK). 2. a) K = [CO2] ; b) K = c) K1 = K1 = 3. (SGK). 4 . Nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê (SGK). áp dụng : Giảm áp suất, tăng nhiệt độ, tăng nồng độ CO2 hoặc giảm nồng độ CO cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận. 5 . a) C(r) + H2O(h) CO(k) + H2(k) ; (DH>0) b) CO(k) + H2O(h) CO2(k) + H2(k) ; (DH<0) Phản ứng a Phản ứng b Tăng nhiệt độ đ ơ Thêm hơi nước đ đ Giảm H2 đ đ Tăng áp suất ơ không đổi Chất xúc tác 0 0 6. B đúng. 7. Biểu thức tính hằng số cân bằng : K = Thay các giá trị [HI] = 0,786 ; [H2] = [I2] = 0,107 K = . 8 . Gọi nồng độ H2O phản ứng là x đ Nồng độ nước cân bằng là (0,03 - x), ta có Û đ x = 0,0411 - 1,369x đ x = = 0,017, do đó [H2O] = 0,03 - 0,017 = 0,013 (M); [CO] = 0,013M. 9. CHBr = 0,27M ; [H2] = [Br2] = x ; [HBr] = 0,27 - 2x = 2,18.106 đ = 1,476.103 đ x = 1,82.10-4 Do đó : [H2] = [Br2] = 1,83.10-4 M ; [HBr] = 0,27 - 0,000182 ằ 0,27(M). 10. = 0,0198 ; [I2] = 0,0198 - x = 3,80.10-5 đ = 3,80.10-5 4x2 = 0,0753.10-5 - 3,80.10-5x đ 2x ằ 0,868.10-3 đ x = 0,43.10-3 [I2] = 0,0198 - 0,000434 = 0,0194 (M) ; [I] = 8,6.10-4M. Bài 3 (1 tiết). luyện tập tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học I - Mục tiêu bài học 1. Về kiến thức Củng cố các kiến thức về tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học. 2. Về kĩ năng Sử dụng thành thạo biểu thức tính hằng số tốc độ phản ứng để giải các bài toán về nồng độ, hiệu suất phản ứng, tính hằng số cân bằng. Vận dụng nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê cho các cân bằng hoá học. II - Chuẩn bị GV : Chuẩn bị phiếu học tập để kiểm tra lí thuyết. Chuẩn bị máy chiếu hắt bản phim trong, bút dạ. HS : Ôn tập lí thuyết và làm đầy đủ bài tập ở nhà. III - Gợi ý tổ chức hoạt động dạy học I - Kiến thức cần nhớ Hoạt động 1 GV nêu câu hỏi để HS thảo luận : 1. Tốc độ phản ứng là gì ? 2. Những yếu tố nào ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng ? 3. Cân bằng hoá học là gì ? Đại
File đính kèm:
- Sach giao vien chuong toc do phan ung va can bang hoa hoc.doc