Giải bài tập SBT Hóa 10 Bài 38: Cân bằng hóa học

Cho PTHH: N₂(k) + O₂(k) ↔ 2NO (k) ΔH > 0

Hãy cho biết những cặp yếu tố nào sau đây ảnh hường đến sự chuyển dịch cân bằng hóa học trên?

A. Nhiệt độ và nồng độ

B. Áp suất và nồng độ

C. Nồng độ và chất xúc tác

D. Chất xúc tác và nhiệt độ

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về cân bằng hóa học

Hướng dẫn giải

Đây là phản ứng thuận nghịch , nên các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học là:

- Nhiệt độ: ΔH >0 ⇒ phản ứng thu nhiệt ⇒ nhiệt độ tăng, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

- Áp suất: tỉ lệ thể tích khí trước và sau đều khồng đổi ⇒ áp suất không ảnh hưởng

- Nồng độ: nồng độ chất phản ứng tăng ⇒  cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

- Chất xúc tác: làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng không làm chuyển dịch cân bằng hóa học.

Đáp án cần chọn là A.

Sản xuất amoniac trong công nghiệp dựa trên phương trình hoá học sau :

2N₂(k) + 3H₂ (k) ⥩(áp suất, xt) 2NH­₃ (k)   ΔH <0

Cân bằng hoá học sẽ chuyển dịch về phía tạo ra amoniac nhiều hơn, nếu

A. giảm áp suất chung của hệ.

B. giảm nồng độ của khí nitơ và khí hiđro

C. tăng nhiệt độ của hệ.

D. tăng áp suất chung của hệ.

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về cân bằng hóa học

Dựa vào tỉ lệ phản ứng ⇒ sau phản ứng thể tích khí của hệ giảm ⇒ Để cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận ⇒ Tăng áp suất chung của hệ.

Hướng dẫn giải

A. Sai vì khi giảm áp suất cân bằng chuyển dịch về bên có tổng hệ số lớn hơn, bên nghịch

B. Sai vì cân bằng chuyển dịch về bên nghịch khi giảm nồng độ chất tham gia

C. Sai vì phản ứng thuận tỏa nhiệt

D. Đúng

⇒ Chọn D

Trong công nghiệp, để điều chế khí than ướt, người ta thổi hơi nước qua than đá đang nóng đỏ. Phản ứng hoá học xảy ra như sau:

C(r) + H₂O(k) ⥩ CO (k) + H₂ (k)  ΔH > 0

Điều khẳng định nào sau đây là đúng ?

A. Tăng áp suất chung của hệ làm cân bằng không thay đổi.

B. Tăng nhiệt độ của hệ làm cân bằng chuyển sang chiều thuận.

C. Dùng chất xúc tác làm cân bằng chuyển sang chiều thuận.

D. Tăng nồng độ hiđro làm cân bằng chuyển sang chiều thuận.

Phương pháp giải

Ta thấy ΔH > 0 ⇒ phản ứng thu nhiệt ⇒  Tăng nhiệt độ làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

Hướng dẫn giải

A. Sai vì tổng hệ số 2 vế khác nhau nên áp suất ảnh hưởng đến cân bằng

B. Đúng vì phản ứng thuận thu nhiệt

C. Sai vì xúc tác chỉ làm tăng tốc độ phản ứng, không ảnh hưởng đến chuyển dịch cân bằng

D. Sai vì tăng nồng độ hidro cân bằng chuyển dịch chiều nghịch

→ Chọn B

Câu nào sau đây đúng ?

A. Bất cứ phản ứng nào cũng phải đạt đến trạng thái cân bằng hoá học

B. Khi phản ứng thuận nghịch ở trạng thái cân bằng thì phản ứng dừng lại.

C. Chỉ có những phản ứng thuận nghịch mới có trạng thái cân bằng hoá học.

D. Ở trạng thái cân bằng, khối lượng các chất ở 2 vế của phương trìnl phản ứng phải bằng nhau.

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về cân bằng hóa học.

Hướng dẫn giải

Đáp án C

Chỉ có những phản ứng thuận nghịch mới có trạng thái cân bằng hoá học. Còn những phản ứng có một chiều như: NaOH + HCl → NaCl + H₂O thì không có cân bằng hóa học.

Khi tăng áp suất không ảnh hưởng tới cân bằng của phản ứng nào sau đây ?

A. 2N₂(k) + 3H₂ (k) ⥩ 2NH_­3(k) 

B. 2CO + O₂ ⥩ 2CO₂

C. H₂ + Cl₂ ⥩ 2HCl

D. 2SO₂ + O₂  ⥩ 2SO₃

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về cân bằng hóa học.

Hướng dẫn giải

Đáp án C

Áp suất không ảnh hưởng đến cân bằng khi áp suất của phản ứng trước và sau không thay đổi.

H₂ + Cl₂ ⥩ 2HCl ⇒ 2mol khí tạo thành 2 mol khí ⇒ áp suất không đổi.

Từ thế kỉ XIX, người ta đã nhận ra rằng trong thành phần khí lò cao (lò luyện gang) vẫn còn khí cacbon monoxit (CO). Người ta đã tìm đủ mọi cách để phản ứng hoá học xảy ra hoàn toàn. Chẳng hạn tăng chiều cao củ lò, tăng nhiệt độ luyện gang,... Tuy nhiên khí lò cao vẫn còn CO Hãy cho biết nguyên nhân ?

Phương pháp giải

Phản ứng hoá học khử sắt oxit bằng cacbon monoxit là không hoàn toàn

Phản ứng tạo thành khí CO: C + O₂ → CO₂

C + CO₂ → 2CO

Hướng dẫn giải

Phản ứng hoá học khử sắt oxit bằng cacbon monoxit là không hoàn toàn.

Fe₃O₄ + 2C ⥩ 3Fe + 2CO₂

Các việc như tăng nhiệt độ hay tăng chiều cao chỉ làm cân bằng chuyển dịch sang chiều thuận mà không làm phản ứng xảy ra hoàn toàn.

Ngoài ra, phản ứng tạo thành khí CO:

C + O₂ → CO₂

C + CO₂ → 2CO

Cho phương trình hoá học :

2SO₂ (k) + O₂ (k) ⥩ (V₂O₅, t^o) 2SO₃ (k)  ΔH <0

Cân bằng hoá học của phản ứng sẽ chuyển dịch về phía nào khi :

a) Tăng nhiệt độ của bình phản ứng ?

b) Tăng áp suất chung của hỗn hợp ?

c) Tăng nồng độ khí oxi ?

d) Giảm nồng độ khí sunfurơ ?

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về cân bằng hóa học.

Hướng dẫn giải

a) ΔH <0 ⇒ phản ứng tỏa nhiệt ⇒ khi tăng nhiệt độ của bình phản ứng cân bằng hoá học của phản ứng sẽ chuyển dịch về phía nghịch

b) Sau phản ứng có sự giảm thể tích ⇒ khi tăng áp suất chung của hỗn hợp, cân bằng hoá học của phản ứng sẽ chuyển dịch về chiều thuận.

c) Khi tăng nồng độ khí oxi (chất tham gia) cân bằng hoá học của phản ứng sẽ chuyển dịch về phía thuận.

d) Khi giảm nồng độ khí sunfurơ (chất tham gia) cân bằng hoá học của phản ứng sẽ chuyển dịch về chiều nghịch.

Phản ứng hoá học sau đã đạt trạng thái cân bằng :

2NO₂ ↔ N₂O₄ ΔH < 0

Cân bằng hoá học sẽ chuyển dịch theo chiều nào khi

a) tăng nhiệt độ ?

b) tăng áp suất chung ?

c) thêm khí trơ agon và giữ áp suất không đổi ?

d) thêm chất xúc tác ?

Hãy giải thích sự lựa chọn đó.

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về cân bằng hóa học.

Hướng dẫn giải

a) Khi tăng nhiệt độ, cân bằng hoá học của phản ứng sẽ chuyển sang chiều nghịch. Bởi vì phản ứng thuận toả nhiệt

b) Khi tăng áp suất chung, cân bằng hoá học của phản ứng sẽ chuyển sang chiều thuận. Bởi vì sau phản ứng thuận có sự giảm thể tích khí.

c) Khi thêm khí trơ agon và giữ áp suất không đổi thì nồng độ của hai khí đều giảm, tuy nhiên tốc độ phản ứng thuận sẽ giảm nhanh hom và do đó cân bằng hoá học của phản ứng sẽ chuyển sang chiều nghịch.

d) Thêm chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng hoá học.

Clo tác dụng với nước một phần nhỏ theo PTHH sau :

Cl₂ (k) + H₂O (l)  ⥩ HClO + HCl

Hai sản phẩm tạo ra đều tan tốt trong nước tạo thành dung dịch. Ngoài ra, một phần lớn khí clo tan trong nước tạo thành dung dịch có màu vàng lục nhạt gọi là nước clo. Nước clo, đựng trong bình kín, dần dần bị mất màu theo thời gian, không bảo quản được lâu. Vận dụng những hiểu biết về chuyển dịch cân bằng hoá học, hãy giải thích hiện tượng trên.

Phương pháp giải

Giải thích dựa vào 2 quá trình

Cl₂ (k) + H₂O (l)  ⥩ HClO + HCl  (1)

2HClO ⥩ 2HCl + O₂              (2)

Hướng dẫn giải

Nước clo dần dần bị mất màu theo thời gian, không bảo quản được lâu là do quá trình phân huỷ HClO :

Cl₂ (k) + H₂O (l)  ⥩ HClO + HCl  (1)

2HClO ⥩ 2HCl + O₂              (2)

HClO không bền, dề bị phân hủy (phản ứng 2) ⇒ làm cho nồng độ HClO giảm ⇒ cân bằng hoá học của phản ứng (1) chuyển dịch theo chiều thuận.

⇒ khí clo sẽ phản ứng với nước cho đến hết, do đó nước clo không bền.

Sản xuất vôi trong công nghiệp và thủ công nghiệp đều dựa trên phản ứng hoá học :

CaCO₃(r) ⥩(to) CaO (r) + CO₂ (r) ΔH > 0

Hãy phân tích các đặc điểm của phản ứng hoá học nung vôi.

Từ những đặc điểm đó, hãy cho biết những biện pháp kĩ thuật nào được sử dụng để nâng cao hiệu suất của quá trình nung vôi.

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về cân bằng hóa học

Đặc điểm phản ứng nung vôi:

- Phản ứng thuận nghịch.

- Phản ứng thuận thu nhiệt 

- Phản ứng thuận có sản phẩm tạo thành là chất khí

Hướng dẫn giải

a) Các đặc điểm của phản ứng hoá học nung vôi :

- Phản ứng thuận nghịch.

- Phản ứng thuận thu nhiệt (ΔH > 0)

- Phản ứng thuận có sản phẩm tạo thành là chất khí (thể tích khí sau phản ứng tăng).

b) Những biện pháp kĩ thuật để nâng cao hiệu suất nung vôi:

- Chọn nhiệt độ thích hợp (không thấp để phản xảy ra, không cao để cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận)

- Tăng diện tích tiếp xúc của chất rắn (CaCO₃) bằng cách đập nhỏ đá vôi đến kích thước thích hợp.

- Thổi không khí nén (trong công nghiệp) hay chọn hướng gió thích hợp để tăng nồng độ khí oxi cung cấp cho phản ứng đốt cháy than, đồng thời làm giảm nồng độ khí cacbon đioxit (giảm nồng độ chất tạo thành).

Một phản ứng hoá học có dạng:

A(k) + B(k)  ⥩ 2C(k) ΔH > 0

Hãy cho biết các biện pháp cần tiến hành để chuyển dịch cân bằng hoá học sang chiều thuận ?

Phương pháp giải

- Phản ứng trên không có sự thay đổi về số mol khí trước và sau phản ứng, do đó áp suất không có ảnh hưởng đến sự chuyển dịch cân bằng.

- Phản ứng thuận thu nhiệt, do đó tăng nhiệt độ làm cân bằng chuyển sang chiều thuận.

- Tăng nồng độ các chất A và B hay giảm nồng độ C cũng làm chuyển dịch cân bằng sang chiều thuận

Hướng dẫn giải

Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học là:

- Nhiệt độ: ΔH >0 ⇒ phản ứng thu nhiệt ⇒ nhiệt độ tăng , cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

- Áp suất: tỉ lệ thể tích khí trước và sau đều khồng đổi ⇒ áp suất không ảnh hưởng

- Nồng độ: Tăng nồng độ các chất A và B hay giảm nồng độ C cũng làm chuyển dịch cân bằng sang chiều thuận

Cho các cân bằng sau :

(I) 2HI(k) ⥩ H₂ (k) + I₂ (k)

(II) CaCO₃(k) ⥩ H₂ (k) + I₂ (k)

(III) FeO (r) + CO (k) ⥩ Fe(r) + CO₂ (k)

(IV) 2SO₂ (k) + O2 (k)  ⥩ 2SO₃ (k) 

Khi giảm áp suất của hệ, cân bằng nào bị chuyển dịch theo chiều nghịch ?

Phương pháp giải

Theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng Lơ-sa-tơ-lie: khi giảm áp suất của hệ, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm tăng áp suất của hệ 

Hướng dẫn giải

Theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng Lơ-sa-tơ-lie:

(I) áp suất của hệ trước và sau phản ứng không đổi → áp suất không ảnh hưởng đến cân bằng.

(II) áp suất của hệ sau phản ứng tăng → giảm áp suất của hệ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

(III) áp suất của hệ trước và sau phản ứng không đổi → áp suất không ảnh hưởng đến cân bằng.

(IV) áp suất của hệ sau phản ứng giảm → giảm áp suất của hệ, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

Những tác động nào sau đây có ảnh hưởng đến nồng độ của Cl2 ? Giải thích lí do.

4HCl(k) + O₂(k) ⥩ H₂O(k) + Cl₂ (k) (ΔH = -112,8kJ)

a) Tăng nồng độ của O₂.

b) Giảm áp suất của hệ.

c) Tăng nhiệt độ của bình phản ứng.

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về cân bằng hóa học

Hướng dẫn giải

a) Khi tăng nồng độ [O₂] (chất tham gia) ⇒ cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, chiều tạo ra Cl₂, nên [Cl₂] tăng.

b) Áp suất sau phản ứng giảm ⇒ khi giảm áp suất của hệ ⇒ cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch ⇒ [Cl₂] giảm.

c) ∆H < 0 là phản ứng toả nhiệt ⇒ Khi nhiệt độ tăng, cân bằng dịch theo chiều nghịch ⇒ nên [Cl₂] giảm.

Xét các hệ cân bằng trong bình kín :

C(r) + H₂O (k) ⥩  CO (k) + H_2­ (k)       ∆H > 0         (1)

CO (k) + H₂O (k) ⥩  CO₂ (k) + H₂  (k)     ∆H < 0    (2)

Các cân bằng trên chuyển dịch như thế nào khi biến đổi một trong các điều kiện sau :

a) Tăng nhiệt độ.

b) Thêm lượng hơi nước vào.

c) Lấy bớt H₂ ra.

d) Tăng áp suất chung bằng cách nén cho thể tích của hệ giảm xuống.

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về cân bằng hóa học

Hướng dẫn giải

a) (1) ∆H > 0 phản ứng thu nhiệt ⇒ tăng nhiệt độ làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận;

(2) ) ∆H < 0 phản ứng tỏa nhiệt ⇒ tăng nhiệt độ làm cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

b) Hơi nước đều là chất tham gia phản ứng của hai phản ứng ⇒ khi thêm lượng hơi nước: (1) chiều thuận;  (2) chiều thuận.

c) H₂: sản phâm ⇒ nồng độ H₂ giảm ⇒ cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

(1) chiều thuận; (2) chiều thuận.

d) (1) chiều nghịch; do áp suất sau phản ứng thuận tăng ⇒ tăng áp suất , cân bằng chuyển nghịch

(2) không đổi, do áp suất trước và sau phản ứng không đổi.