Bài 1. Mở đầu về cân bằng hóa học

Hướng dẫn giải

        HA ⇌ H⁺ + A^-

Ban đầu:              0,5

Phản ứng:             x    →              x       →       x

Cân bằng:        (0,5 – x)                x                 x

\[\begin{array}{l}{\rm{         }}{{\rm{K}}_{{\rm{C(HA)}}}} = {\rm{ }}0,2\\ \Leftrightarrow \frac{{{\rm{[}}{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}{\rm{][}}{{\rm{A}}^{\rm{ - }}}{\rm{]}}}}{{{\rm{[HA]}}}}{\rm{  =  0}}{\rm{,2}}\\ \Leftrightarrow \frac{{{\rm{x}}{\rm{.x}}}}{{{\rm{(0}}{\rm{,5  -  x)}}}}{\rm{  =  0}}{\rm{,2}}\\ \Rightarrow {\rm{x}} \approx {\rm{0}}{\rm{,232 (M)  =  [}}{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}{\rm{]}}\end{array}\]

            HB ⇌ H⁺ + B^-

Ban đầu:              0,5

Phản ứng:             y    →              y       →       y

Cân bằng:        (0,5 – y)                y                 y

\[\begin{array}{l}{\rm{         }}{{\rm{K}}_{{\rm{C(HB)}}}} = {\rm{ }}0,1\\ \Leftrightarrow \frac{{{\rm{[}}{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}{\rm{][}}{{\rm{B}}^{\rm{ - }}}{\rm{]}}}}{{{\rm{[HB]}}}}{\rm{  =  0}}{\rm{,1}}\\ \Leftrightarrow \frac{{{\rm{y}}{\rm{.y}}}}{{{\rm{(0}}{\rm{,5  -  y)}}}}{\rm{  =  0}}{\rm{,1}}\\ \Rightarrow {\rm{y}} \approx {\rm{0}}{\rm{,179 (M)  =  [}}{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}{\rm{]}}\end{array}\]

Ta thấy nồng độ H⁺ trong sinh ra trong phản ứng phân li HA lớn hơn nồng độ nồng độ H⁺ trong sinh ra trong phản ứng phân li HB và K_C(HA) > K_C(HB), chứng tỏ hằng số cân bằng (hằng số phân li acid) càng lớn, acid càng dễ tạo thành H⁺, acid càng mạnh.

(Trả lời bởi Quoc Tran Anh Le)

Hướng dẫn giải

Ở 25^oC, K_{(C) (1)} > K_{(C) (2)} nên tốc độ xảy ra phản ứng thuận (tạo thành methanol) của phản ứng (1) lớn hơn phản ứng (2). Do đó phản ứng thích hợp để điều chế CH₃OH là phản ứng (1).

(Trả lời bởi Quoc Tran Anh Le)

Hướng dẫn giải

Hiện tượng:

+ Ống nghiệm thứ hai (2) nhúng vào cốc nước nóng, hỗn hợp trong ống nghiệm có màu đậm dần lên.

+ Ống nghiệm thứ ba (3) nhúng vào cốc nước đá, hỗn hợp trong ống nghiệm trở nên nhạt màu hơn.

Giải thích:

2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g)       

\(\Delta_rH^0_{298}=-58kJ< 0\) ⇒ Chiều thuận toả nhiệt.

+ Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (tức chiều phản ứng thu nhiệt) nên hỗn hợp có màu nâu đậm hơn.

+ Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (tức chiều phản ứng toả nhiệt) nên hỗn hợp trở nên nhạt màu hơn.

(Trả lời bởi Quoc Tran Anh Le)

Hướng dẫn giải

a) Dựa vào màu sắc của hỗn hợp khí, ta biết được trạng thái cân bằng của phản ứng (8) bị chuyển dịch khi thay đổi nhiệt độ.

b)                       2NO₂(g)           ⇌           N₂O₄(g) (8)    \[{{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\]= -58 kJ

(nâu đỏ)                       (không màu)

Theo chiều thuận: \[{{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\]= -58 kJ < 0 → Chiều thuận tỏa nhiệt.

Theo chiều nghịch: \[{{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\]= 58 kJ > 0 → Chiều nghịch thu nhiệt.

Khi tăng nhiệt độ, hỗn hợp có màu nâu đậm hơn, cân bằng chuyển dịch theo tạo ra NO₂ hay cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt.

Khi hạ nhiệt độ, hỗn hợp trở nên nhạt màu hơn, cân bằng chuyển dịch theo chiều tạo ra N₂O₄ hay cân bằng chuyển dịch theo chiều tỏa nhiệt.

(Trả lời bởi Quoc Tran Anh Le)

Hướng dẫn giải

Hiện tượng:

Sau khoảng 2 phút, thấy ống nghiệm B có màu đậm hơn so với ống nghiệm A.

Kết quả thảo luận:

Khi nhiệt độ tăng lên, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

(Trả lời bởi Quoc Tran Anh Le)

Hướng dẫn giải

CH₃COO^- + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH^- (9)

Sau khi đun nóng ống nghiệm B, màu hồng trong ống nghiệm B đậm hơn ống nghiệm A. Chứng tỏ, trong ống nghiệm B, khi tăng nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận tạo NaOH, nồng độ NaOH tăng, làm chỉ thị phenolphthalein hóa hồng đậm hơn.

(Trả lời bởi Quoc Tran Anh Le)

Hướng dẫn giải

Nhìn delta => Chiều thuận toả nhiệt => Khi tăng nhiệt độ, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều chống lại sự thay đổi đó, nghĩa là theo chiều giảm nhiệt độ, đó là chiều nghịch (chiều phản ứng thu nhiệt).

(Trả lời bởi GV Nguyễn Trần Thành Đạt)

Hướng dẫn giải

Số mol khí vế trái: 2 mol.

Số mol khí vế phải: 1 mol.

Khi tăng áp suất của hỗn hợp (bằng cách nén hỗn hợp) ở điều kiện nhiệt độ không đổi, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất, nghĩa là cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm số mol khí - cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

(Trả lời bởi Quoc Tran Anh Le)

Hướng dẫn giải

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

Tổng số mol khí ở vế trái: 1 + 3 = 4 (mol)

Số mol khí ở vế phải: 2 (mol)

Khi tăng áp suất, hệ cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất của hệ (giảm số mol khí của hệ). Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều thuận (chiều tạo NH₃). Khi giảm áp suất, hệ cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng áp suất của hệ (tăng số mol khí của hệ). Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nghịch (chiều phân hủy NH₃).

Vậy để thu được NH₃ với hiệu suất cao, người ta thực hiện phản ứng ở áp suất cao.

Thực tế, phản ứng tổng hợp NH₃ ở các nhà máy thường được thực hiện ở áp suất 200 – 300 atm.

(Trả lời bởi Quoc Tran Anh Le)

Hướng dẫn giải

Khi tăng nồng độ của các chất phản ứng như \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH}}{\rm{, ROH}}\]- cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH}}{\rm{, ROH}}\]nghĩa là cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (chiều tạo thành ester).

Khi giảm nồng độ của các chất \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOR}}{\rm{, }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\]- cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng nồng độ \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOR}}{\rm{, }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\]nghĩa là cân bằng cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (chiều tạo thành ester).

(Trả lời bởi Quoc Tran Anh Le)