Giải Câu hỏi trang 9 Bài 1. Khái niệm về cân bằng hóa học SGK Hóa học 11 Chân trời sáng tạo. Tham khảo: \({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) > 0: Phản ứng thu nhiệt.
Câu hỏi/Đề bài:
| Câu hỏi 1: Cho biết chiều nào của phản ứng (1) là chiều thu nhiệt và chiều nào là chiều tỏa nhiệt. |
Hướng dẫn:
\({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) > 0: Phản ứng thu nhiệt.
\({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) < 0: Phản ứng tỏa nhiệt.
Lời giải:
2NO2(g) ⇌ N2O4(g) (1) \({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\)= -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.
| Câu hỏi 2: Từ hiện tượng ở thí nghiệm 1, cho biết khi làm lạnh bình (2) và làm nóng bình (3) thì cân bằng trong mỗi bình chuyển dịch theo chiều tỏa nhiệt hay thu nhiệt. |
Hướng dẫn:
Nguyên lí Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động đó.
Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt, nghĩa là chiều làm giảm tác động của việc tăng nhiệt độ. Ngược lại, khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng toả nhiệt, chiều làm giảm tác động của việc giảm nhiệt độ.
Lời giải:
Ngâm vào cốc nước đá. Màu của bình (2) nhạt dần, cân bằng chuyển dịch theo chiều tỏa nhiệt.
Ngâm vào cốc nước nóng. Màu của bình (3) đậm dần, cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt.
| Câu hỏi 3: Khi đẩy hoặc kéo pít-tông thì số mol khí của hệ (2) thay đổi như thế nào? |
Hướng dẫn:
Nguyên lí Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động đó.
Khi hệ đang ở trạng thái cân bằng, nếu tăng hoặc giảm áp suất của hệ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm hoặc tăng áp suất của hệ.
Khi hệ cân bằng có tổng hệ số tỉ lượng của các chất khí ở hai vế của phương trình hoá học bằng nhau hoặc trong hệ không có chất khí, việc tăng hoặc giảm áp suất không làm chuyển dịch cân bằng của hệ.
Lời giải:
2NO2(g) ⇌ N2O4(g) (2)
(nâu đỏ) (không màu)
Khi đẩy pít-tông, áp suất của hệ tăng, thể tích của hệ giảm, số mol khí của hệ (2) giảm.
Khi kéo pít-tông, áp suất của hệ giảm, thể tích của hệ tăng, số mol khí của hệ (2) tăng.
| Câu hỏi 4: Người ta thường sản xuất vôi bằng phản ứng nhiệt phân calcium carbonate theo phương trình nhiệt hóa học sau:
CaCO3 ⇌ CaO + CO2 Để nâng cao hiệu suất phản ứng sản xuất vôi, cần điều chỉnh nhiệt độ như thế nào? Giải thích. |
Hướng dẫn:
Nguyên lí Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động đó.
Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt, nghĩa là chiều làm giảm tác động của việc tăng nhiệt độ. Ngược lại, khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng toả nhiệt, chiều làm giảm tác động của việc giảm nhiệt độ.
Lời giải:
Vì \({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) = 178,1 kJ > 0 nên phản ứng theo chiều thuận là chiều thu nhiệt. Để cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt, ta cần tăng nhiệt độ.
Vậy để nâng cao hiệu suất phản ứng sản xuất vôi (CaO) ta cần tăng nhiệt độ.
| Câu hỏi 5: Phản ứng tổng hợp ammonia:
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 Để thu được NH3 với hiệu suất cao, cần điều chỉnh áp suất như thế nào? |
Hướng dẫn:
Nguyên lí Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động đó.
Khi hệ đang ở trạng thái cân bằng, nếu tăng hoặc giảm áp suất của hệ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm hoặc tăng áp suất của hệ.
Khi hệ cân bằng có tổng hệ số tỉ lượng của các chất khí ở hai vế của phương trình hoá học bằng nhau hoặc trong hệ không có chất khí, việc tăng hoặc giảm áp suất không làm chuyển dịch cân bằng của hệ.
Lời giải:
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, ta cần tăng áp suất.