Câu hỏi mở đầu trang 6

Đề bài: Phản ứng hoá học là quá trình biến đổi chất đầu thành sản phẩm. Tuy nhiên, có nhiều phản ứng, các chất sản phẩm sinh ra lại có thể phản ứng với nhau tạo thành chất đầu. Đối với những phản ứng này, làm thế nào để thu được nhiều sản phẩm hơn và làm tăng hiệu suất phản ứng?

Lời giải:

• Những phản ứng có chất sản phẩm phản ứng được với nhau tạo lại chất đầu chính là phản ứng thuận nghịch.
• Để thu được nhiều sản phẩm hơn và tăng hiệu suất phản ứng, ta vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier: tác động vào các yếu tố nồng độ, nhiệt độ, áp suất để cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (chiều tạo ra sản phẩm).

I. Phản ứng một chiều và phản ứng thuận nghịch

Hoạt động trang 6

Đề bài: Hai thí nghiệm sau đều được thực hiện ở cùng một điều kiện (bình kín dung tích 10 L, nhiệt độ 445 °C):

Thí nghiệm 1: Cho 1 mol $\text{H}_2$ và 1 mol $\text{I}_2$ vào bình kín. Kết quả: dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì trong bình vẫn chỉ tạo ra 1,6 mol HI; còn dư 0,2 mol $\text{H}_2$ và 0,2 mol $\text{I}_2$.

Thí nghiệm 2: Cho 2 mol HI vào bình. Kết quả: dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì trong bình vẫn chỉ tạo ra 0,2 mol $\text{H}_2$ và 0,2 mol $\text{I}_2$; còn dư 1,6 mol HI.

1. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2.
2. Trong cả hai thí nghiệm, dù thời gian phản ứng kéo dài bao lâu thì các chất đầu đều còn lại sau phản ứng. Giải thích.

Lời giải:

1. Phương trình hoá học:

• Thí nghiệm 1 (phản ứng thuận): $\text{H}_2(g) + \text{I}_2(g) \longrightarrow 2\text{HI}(g)$
• Thí nghiệm 2 (phản ứng nghịch): $2\text{HI}(g) \longrightarrow \text{H}_2(g) + \text{I}_2(g)$

2. Trong cùng điều kiện, $\text{H}_2$ tác dụng với $\text{I}_2$ tạo HI, đồng thời HI lại phân huỷ tạo lại $\text{H}_2$ và $\text{I}_2$.

→ Hai phản ứng xảy ra đồng thời theo hai chiều ngược nhau, do đó phản ứng không xảy ra hoàn toàn → các chất đầu luôn còn lại sau phản ứng.

Câu 1 trang 7

Đề bài: Quá trình hình thành hang động, thạch nhũ là một ví dụ điển hình về phản ứng thuận nghịch trong tự nhiên.

Nước có chứa $\text{CO}_2$ chảy qua đá vôi, bào mòn đá tạo thành $\text{Ca(HCO}_3)_2$ (phản ứng thuận) góp phần hình thành các hang động. Hợp chất $\text{Ca(HCO}_3)_2$ trong nước lại bị phân huỷ tạo ra $\text{CO}_2$ và $\text{CaCO}_3$ (phản ứng nghịch), hình thành các thạch nhũ, măng đá, cột đá.

Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong hai quá trình trên.

Lời giải:

Vì hai quá trình trên xảy ra theo hai chiều ngược nhau nên đây là phản ứng thuận nghịch, viết chung trong một phương trình:

$$\text{CaCO}_3 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{Ca(HCO}_3)_2$$

Trong đó:

• Chiều thuận (→): bào mòn đá vôi, tạo hang động.
• Chiều nghịch (←): phân huỷ $\text{Ca(HCO}_3)_2$, tạo thạch nhũ, măng đá.

Câu 2 trang 8

Đề bài: Phản ứng xảy ra khi cho khí $\text{Cl}_2$ tác dụng với nước là một phản ứng thuận nghịch. Viết phương trình hoá học của phản ứng, xác định phản ứng thuận, phản ứng nghịch.

Lời giải:

Phương trình hoá học:

$$\text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCl} + \text{HClO}$$

• Phản ứng thuận (chiều →): $\text{Cl}_2$ tác dụng với $\text{H}_2\text{O}$ tạo ra HCl và HClO.
• Phản ứng nghịch (chiều ←): HCl tác dụng với HClO tạo lại $\text{Cl}_2$ và $\text{H}_2\text{O}$.

Câu 3 trang 8

Đề bài: Nhận xét nào sau đây không đúng?

A. Trong phản ứng một chiều, chất sản phẩm không phản ứng được với nhau tạo thành chất đầu.

B. Trong phản ứng thuận nghịch, chất sản phẩm có thể phản ứng với nhau để tạo thành chất đầu.

C. Phản ứng một chiều là phản ứng luôn xảy ra không hoàn toàn.

D. Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau trong cùng điều kiện.

Lời giải:

Xét từng nhận xét:

• A. Đúng — đây là đặc điểm của phản ứng một chiều.
• B. Đúng — đây là đặc điểm của phản ứng thuận nghịch.
• C. Sai — phản ứng một chiều xảy ra hoàn toàn theo một chiều (chất đầu phản ứng hết hoặc đến khi hết một chất). Còn phản ứng thuận nghịch mới là phản ứng xảy ra không hoàn toàn.
• D. Đúng — đây là định nghĩa của phản ứng thuận nghịch.

→ Đáp án C.

II. Cân bằng hoá học

1. Trạng thái cân bằng

Hoạt động trang 8

Đề bài: Xét phản ứng thuận nghịch: $\text{H}_2(g) + \text{I}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{HI}(g)$.

Số liệu sự thay đổi số mol các chất trong bình phản ứng ở thí nghiệm 1 (Bảng 1.1):

1. Vẽ đồ thị biểu diễn sự thay đổi số mol các chất theo thời gian.
2. Từ đồ thị, nhận xét về sự thay đổi số mol của các chất theo thời gian.
3. Viết biểu thức định luật tác dụng khối lượng đối với phản ứng thuận và phản ứng nghịch, từ đó dự đoán sự thay đổi tốc độ của mỗi phản ứng theo thời gian.
4. Bắt đầu từ thời điểm nào thì số mol các chất trong hệ phản ứng không thay đổi nữa?

Lời giải:

1.

2. Nhận xét:

• Số mol $\text{H}_2$ và $\text{I}_2$ giảm dần theo thời gian (từ 1,0 mol → 0,2 mol).
• Số mol HI tăng dần theo thời gian (từ 0 mol → 1,6 mol).
• Từ thời điểm $t_4$ trở đi, số mol các chất không đổi.

3. Biểu thức định luật tác dụng khối lượng:

• Phản ứng thuận: $v_{thuận} = k_{thuận} \cdot [\text{H}_2] \cdot [\text{I}_2]$
• Phản ứng nghịch: $v_{nghịch} = k_{nghịch} \cdot [\text{HI}]^2$

Theo thời gian:

• $[\text{H}_2]$ và $[\text{I}_2]$ giảm → $v_{thuận}$ giảm dần.
• $[\text{HI}]$ tăng → $v_{nghịch}$ tăng dần.

4. Bắt đầu từ thời điểm $t_4$, số mol các chất trong hệ không thay đổi nữa → phản ứng đạt trạng thái cân bằng.

Câu 4 trang 9

Đề bài: Cho phản ứng: $2\text{HI}(g) \rightleftharpoons \text{H}_2(g) + \text{I}_2(g)$.

a) Vẽ dạng đồ thị biểu diễn tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch theo thời gian.

b) Xác định trên đồ thị thời điểm phản ứng trên bắt đầu đạt đến trạng thái cân bằng.

Lời giải:

Phân tích:

• Lúc đầu, trong bình chỉ có HI (chưa có $\text{H}_2$, $\text{I}_2$). Do đó:
  • $v_{thuận}$ lớn nhất (vì nồng độ HI ban đầu lớn).
  • $v_{nghịch} = 0$ (chưa có sản phẩm).
• Theo thời gian: HI giảm → $v_{thuận}$ giảm; $\text{H}_2$, $\text{I}_2$ tạo ra → $v_{nghịch}$ tăng.
• Đến một thời điểm: $v_{thuận} = v_{nghịch}$ → đạt trạng thái cân bằng.

a) Đồ thị:

b) Trên đồ thị, điểm A (điểm giao nhau giữa hai đường) chính là thời điểm phản ứng bắt đầu đạt đến trạng thái cân bằng. Từ thời điểm này trở đi, $v_{thuận} = v_{nghịch}$.

Câu 5 trang 9

Đề bài: Cho các nhận xét sau:

a) Ở trạng thái cân bằng, tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

b) Ở trạng thái cân bằng, các chất không phản ứng với nhau.

c) Ở trạng thái cân bằng, nồng độ chất sản phẩm luôn lớn hơn nồng độ chất đầu.

d) Ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không thay đổi.

Các nhận xét đúng là:

A. (a) và (b).   B. (b) và (c).   C. (a) và (c).   D. (a) và (d).

Lời giải:

Xét từng nhận xét:

• a) Đúng — đây là định nghĩa trạng thái cân bằng.
• b) Sai — cân bằng hoá học là cân bằng động: các chất vẫn phản ứng với nhau, nhưng tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch nên nồng độ không đổi.
• c) Sai — nồng độ chất sản phẩm và chất đầu phụ thuộc vào hằng số cân bằng $K_C$, không có quy luật chất nào luôn lớn hơn.
• d) Đúng — ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không thay đổi theo thời gian.

→ Các nhận xét đúng là (a) và (d) → Đáp án D.

2. Hằng số cân bằng

Hoạt động trang 9

Đề bài: Xét phản ứng thuận nghịch: $\text{H}_2(g) + \text{I}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{HI}(g)$.

Thực hiện phản ứng trên ở 445 °C với các nồng độ ban đầu khác nhau (Bảng 1.2):

(Đơn vị: mol/L)

Tính giá trị $K_C = \dfrac{[\text{HI}]^2}{[\text{H}_2] \cdot [\text{I}_2]}$ ở mỗi thí nghiệm, nhận xét kết quả thu được.

Lời giải:

Áp dụng công thức $K_C = \dfrac{[\text{HI}]^2}{[\text{H}_2] \cdot [\text{I}_2]}$ cho từng thí nghiệm:

Thí nghiệm 1:

$$K_C = \dfrac{(0{,}16000)^2}{0{,}02000 \cdot 0{,}02000} = \dfrac{0{,}02560}{0{,}00040} = 64$$

Thí nghiệm 2:

$$K_C = \dfrac{(0{,}18936)^2}{0{,}00532 \cdot 0{,}10532} = \dfrac{0{,}03586}{0{,}00056} \approx 64$$

Thí nghiệm 3:

$$K_C = \dfrac{(0{,}19420)^2}{0{,}20290 \cdot 0{,}00290} = \dfrac{0{,}03771}{0{,}00059} \approx 64$$

Nhận xét: Mặc dù nồng độ ban đầu của các chất ở ba thí nghiệm khác nhau, nhưng giá trị $K_C$ ở trạng thái cân bằng xấp xỉ bằng nhau ($K_C \approx 64$).

→ Kết luận: $K_C$ chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của phản ứng, không phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của các chất.

Câu 6 trang 10

Đề bài: Viết biểu thức hằng số cân bằng cho các phản ứng sau:

a) Phản ứng tổng hợp ammonia: $\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g)$.

b) Phản ứng nung vôi: $\text{CaCO}_3(s) \rightleftharpoons \text{CaO}(s) + \text{CO}_2(g)$.

Lời giải:

Lưu ý: Trong biểu thức hằng số cân bằng, không biểu diễn nồng độ chất rắn.

a) Cả 3 chất đều ở thể khí nên đều xuất hiện trong biểu thức:

$$K_C = \dfrac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2] \cdot [\text{H}_2]^3}$$

b) $\text{CaCO}_3$ và $\text{CaO}$ là chất rắn → không biểu diễn. Chỉ còn $\text{CO}_2$ ở thể khí:

$$K_C = [\text{CO}_2]$$

Câu 7 trang 10

Đề bài: Ammonia ($\text{NH}_3$) được điều chế bằng phản ứng: $\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g)$.

Ở $t ,°C$, nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng là: $[\text{N}_2] = 0{,}45$ M; $[\text{H}_2] = 0{,}14$ M; $[\text{NH}_3] = 0{,}62$ M.

Tính hằng số cân bằng $K_C$ của phản ứng trên tại $t ,°C$.

Lời giải:

Áp dụng biểu thức hằng số cân bằng đã viết ở Câu 6a:

$$K_C = \dfrac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2] \cdot [\text{H}_2]^3}$$

Thay số:

$$K_C = \dfrac{(0{,}62)^2}{0{,}45 \cdot (0{,}14)^3} = \dfrac{0{,}3844}{0{,}45 \cdot 0{,}002744} = \dfrac{0{,}3844}{0{,}001235} \approx 311{,}3$$

Vậy $K_C \approx 311{,}3$.

III. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển dịch cân bằng hoá học

1. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Thí nghiệm 1 trang 10

Đề bài: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển dịch cân bằng:

$$\underbrace{2\text{NO}_2(g)}_{\text{màu nâu đỏ}} \rightleftharpoons \underbrace{\text{N}_2\text{O}_4(g)}_{\text{không màu}} \qquad \Delta_r H^o_{298} < 0$$

Chuẩn bị 3 ống nghiệm chứa khí $\text{NO}_2$ giống nhau. Ống (1) để so sánh, ống (2) ngâm vào nước đá, ống (3) ngâm vào nước nóng. Quan sát sự thay đổi màu sắc và hoàn thành bảng.

Lời giải:

Phân tích:

• Phản ứng có $\Delta_r H^o_{298} < 0$ → chiều thuận toả nhiệt, chiều nghịch thu nhiệt.
• Khí $\text{NO}_2$ có màu nâu đỏ, $\text{N}_2\text{O}_4$ không màu → màu của hỗn hợp đậm hay nhạt tuỳ vào lượng $\text{NO}_2$.

Ống (2) – nước đá (giảm nhiệt độ): cân bằng chuyển dịch theo chiều toả nhiệt (chiều thuận) → giảm $\text{NO}_2$, tăng $\text{N}_2\text{O}_4$ → màu nhạt đi.

Ống (3) – nước nóng (tăng nhiệt độ): cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt (chiều nghịch) → tăng $\text{NO}_2$, giảm $\text{N}_2\text{O}_4$ → màu đậm hơn.

Bảng kết quả:

Thí nghiệm 2 trang 11

Đề bài: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển dịch cân bằng:

$$\text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOH} + \text{NaOH} \qquad \Delta_r H^o_{298} > 0$$

Cho dung dịch $\text{CH}_3\text{COONa}$ 0,5 M, thêm vài giọt phenolphthalein, chia vào 3 ống nghiệm. Ống (1) để so sánh, ống (2) ngâm vào nước đá, ống (3) ngâm vào nước nóng. Quan sát màu sắc và hoàn thành bảng.

Lời giải:

Phân tích:

• Phản ứng có $\Delta_r H^o_{298} > 0$ → chiều thuận thu nhiệt, chiều nghịch toả nhiệt.
• Phenolphthalein hoá hồng trong môi trường kiềm. NaOH càng nhiều → màu hồng càng đậm.

Ống (2) – nước đá (giảm nhiệt độ): cân bằng chuyển dịch theo chiều toả nhiệt (chiều nghịch) → giảm NaOH → màu hồng nhạt đi.

Ống (3) – nước nóng (tăng nhiệt độ): cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt (chiều thuận) → tăng NaOH → màu hồng đậm hơn.

Bảng kết quả:

Kết luận chung: Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt (chiều làm giảm tác động tăng nhiệt); khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều toả nhiệt (và ngược lại).

2. Ảnh hưởng của nồng độ

Hoạt động trang 12

Đề bài: Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đến sự chuyển dịch cân bằng:

$$\text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOH} + \text{NaOH}$$

Cho phenolphthalein vào dung dịch $\text{CH}_3\text{COONa}$, lắc đều (có màu hồng nhạt). Chia vào 3 ống nghiệm. Ống (1) để so sánh, ống (2) thêm tinh thể $\text{CH}_3\text{COONa}$, ống (3) thêm vài giọt dung dịch $\text{CH}_3\text{COOH}$. Quan sát và hoàn thành bảng.

Lời giải:

Phân tích:

Ống (2) – thêm $\text{CH}_3\text{COONa}$ (tăng nồng độ chất đầu): cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm nồng độ $\text{CH}_3\text{COONa}$, tức là chiều thuận → tạo nhiều NaOH hơn → màu hồng đậm hơn.

Ống (3) – thêm $\text{CH}_3\text{COOH}$ (tăng nồng độ chất sản phẩm): cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm nồng độ $\text{CH}_3\text{COOH}$, tức là chiều nghịch → giảm NaOH → màu hồng nhạt đi.

Bảng kết quả:

Kết luận: Khi tăng nồng độ một chất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ chất đó và ngược lại.

Câu 8 trang 13

Đề bài: Cho các cân bằng sau:

$$\text{CaCO}_3(s) \rightleftharpoons \text{CaO}(s) + \text{CO}_2(g) \qquad \Delta_r H^o_{298} = 176 \text{ kJ}$$

$$2\text{SO}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(g) \qquad \Delta_r H^o_{298} = -198 \text{ kJ}$$

Nếu tăng nhiệt độ, các cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nào? Giải thích.

Lời giải:

Quy tắc: Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt (giảm tác động tăng nhiệt).

Phản ứng 1: $\Delta_r H^o_{298} = 176 \text{ kJ} > 0$ → chiều thuận thu nhiệt.

→ Tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

Phản ứng 2: $\Delta_r H^o_{298} = -198 \text{ kJ} < 0$ → chiều thuận toả nhiệt → chiều nghịch thu nhiệt.

→ Tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

Câu 9 trang 13

Đề bài: Ester là hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, một số ester được sử dụng làm chất tạo mùi thơm cho các loại bánh, thực phẩm. Phản ứng điều chế ester là một phản ứng thuận nghịch:

$$\text{CH}_3\text{COOH}(l) + \text{C}_2\text{H}_5\text{OH}(l) \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5(l) + \text{H}_2\text{O}(l)$$

Hãy cho biết cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nào nếu:

a) Tăng nồng độ của $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$.

b) Giảm nồng độ của $\text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5$.

Lời giải:

Áp dụng quy tắc: khi tăng nồng độ một chất, cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm nồng độ chất đó (và ngược lại).

a) Tăng nồng độ $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$ (chất đầu):

→ Cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$ → chiều thuận (tạo nhiều ester hơn).

b) Giảm nồng độ $\text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5$ (chất sản phẩm):

→ Cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng $\text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5$ → chiều thuận (tạo bù lượng ester đã mất).

3. Ảnh hưởng của áp suất

Câu 10 trang 14

Đề bài: Cho các cân bằng sau:

a) $2\text{SO}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(g)$

b) $\text{CO}(g) + \text{H}_2\text{O}(g) \rightleftharpoons \text{H}_2(g) + \text{CO}_2(g)$

c) $\text{PCl}_5(g) \rightleftharpoons \text{Cl}_2(g) + \text{PCl}_3(g)$

d) $\text{H}_2(g) + \text{I}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{HI}(g)$

Nếu tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ, các cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nào? Giải thích.

Lời giải:

Quy tắc: Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm số mol khí. Nếu tổng số mol khí hai vế bằng nhau thì cân bằng không chuyển dịch.

a) $2\text{SO}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(g)$

• Vế trái: $2 + 1 = 3$ mol khí. Vế phải: 2 mol khí.
• Tăng áp suất → chuyển dịch theo chiều giảm số mol khí (3 → 2) → chiều thuận.

b) $\text{CO}(g) + \text{H}_2\text{O}(g) \rightleftharpoons \text{H}_2(g) + \text{CO}_2(g)$

• Vế trái: 2 mol khí. Vế phải: 2 mol khí → bằng nhau.
• → Cân bằng không chuyển dịch.

c) $\text{PCl}_5(g) \rightleftharpoons \text{Cl}_2(g) + \text{PCl}_3(g)$

• Vế trái: 1 mol khí. Vế phải: 2 mol khí.
• Tăng áp suất → chuyển dịch theo chiều giảm số mol khí (2 → 1) → chiều nghịch.

d) $\text{H}_2(g) + \text{I}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{HI}(g)$

• Vế trái: 2 mol khí. Vế phải: 2 mol khí → bằng nhau.
• → Cân bằng không chuyển dịch.

Câu 11 trang 14

Đề bài: Trong công nghiệp, khí hydrogen được điều chế như sau:

Cho hơi nước đi qua than nung nóng, thu được hỗn hợp khí CO và $\text{H}_2$ (gọi là khí than ướt):

$$\text{C}(s) + \text{H}_2\text{O}(g) \rightleftharpoons \text{CO}(g) + \text{H}_2(g) \qquad \Delta_r H^o_{298} = 130 \text{ kJ} \qquad (1)$$

Trộn khí than ướt với hơi nước, cho hỗn hợp đi qua chất xúc tác $\text{Fe}_2\text{O}_3$:

$$\text{CO}(g) + \text{H}_2\text{O}(g) \rightleftharpoons \text{CO}_2(g) + \text{H}_2(g) \qquad \Delta_r H^o_{298} = -42 \text{ kJ} \qquad (2)$$

a) Vận dụng nguyên lí Le Chatelier, cần tác động yếu tố nhiệt độ như thế nào để các cân bằng (1), (2) chuyển dịch theo chiều thuận.

b) Trong thực tế, ở phản ứng (2), lượng hơi nước được lấy dư nhiều (4 – 5 lần) so với khí carbon monoxide. Giải thích.

c) Nếu tăng áp suất, cân bằng (1), (2) chuyển dịch theo chiều nào? Giải thích.

Lời giải:

a) Tác động nhiệt độ để cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận:

• (1): $\Delta_r H^o_{298} = 130 \text{ kJ} > 0$ → chiều thuận thu nhiệt. → Cần tăng nhiệt độ để cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.
• (2): $\Delta_r H^o_{298} = -42 \text{ kJ} < 0$ → chiều thuận toả nhiệt. → Cần giảm nhiệt độ để cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

b) Vì sao lấy dư hơi nước (4 – 5 lần) ở phản ứng (2):

Việc lấy dư hơi nước là tăng nồng độ chất đầu $\text{H}_2\text{O}$.

→ Theo nguyên lí Le Chatelier, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm $\text{H}_2\text{O}$, tức là chiều thuận → tạo ra nhiều $\text{H}_2$ và $\text{CO}_2$ hơn → tăng hiệu suất chuyển hoá CO thành sản phẩm.

c) Khi tăng áp suất:

• (1): Vế trái 1 mol khí ($\text{H}_2\text{O}$), vế phải 2 mol khí (CO + $\text{H}_2$). → Tăng áp suất → chuyển dịch về phía ít mol khí hơn → chiều nghịch.
• (2): Vế trái 2 mol khí, vế phải 2 mol khí → bằng nhau. → Cân bằng (2) không chuyển dịch.

Câu 12 trang 14

Đề bài: Trong cơ thể người, hemoglobin (Hb) kết hợp oxygen theo phản ứng thuận nghịch:

$$\text{Hb} + \text{O}_2 \rightleftharpoons \text{HbO}_2$$

Ở phổi, nồng độ oxygen lớn nên cân bằng chuyển dịch sang phải, hemoglobin kết hợp với oxygen. Khi đến các mô, nồng độ oxygen thấp, cân bằng chuyển dịch sang trái, giải phóng oxygen. Nếu thiếu oxygen ở não, con người có thể bị đau đầu, chóng mặt.

a) Vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier, hãy đề xuất biện pháp để oxygen lên não được nhiều hơn.

b) Khi lên núi cao, một số người cũng gặp hiện tượng bị đau đầu, chóng mặt. Dựa vào cân bằng trên, hãy giải thích hiện tượng này.

Lời giải:

a) Biện pháp để oxygen lên não nhiều hơn:

Để oxygen lên não nhiều hơn, cần cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (tạo nhiều $\text{HbO}_2$ hơn) → tăng nồng độ $\text{O}_2$ trong máu.

→ Biện pháp: hít thở không khí trong lành, giàu oxygen (ra ngoài trời, nơi nhiều cây xanh), hít thở sâu để tăng lượng $\text{O}_2$ vào phổi.

b) Giải thích hiện tượng đau đầu, chóng mặt khi lên núi cao:

• Lên núi cao, áp suất khí quyển giảm → nồng độ oxygen trong không khí giảm mạnh.
• Khi nồng độ $\text{O}_2$ giảm, cân bằng $\text{Hb} + \text{O}_2 \rightleftharpoons \text{HbO}_2$ chuyển dịch theo chiều nghịch → tạo ít $\text{HbO}_2$ hơn → lượng oxygen vận chuyển lên não giảm.
• Não thiếu oxygen → gây ra hiện tượng đau đầu, chóng mặt.

ThS. Lê Thị Mai Nhi

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT

Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ