Trong phản ứng hóa học, cân bằng hóa học là trạng thái mà cả chất phản ứng và sản phẩm đều có nồng độ không có xu hướng thay đổi theo thời gian, do đó không có sự thay đổi có thể quan sát được về tính chất của hệ thống.[1] Thông thường, trạng thái này có kết quả khi phản ứng thuận tiến hành với tốc độ tương tự như phản ứng nghịch. Tốc độ phản ứng của các phản ứng thuận và nghịch thường không bằng không, nhưng bằng nhau. Do đó, không có thay đổi nào về nồng độ của chất phản ứng và (các) sản phẩm phản ứng. Trạng thái như vậy được gọi là trạng thái cân bằng động.
Khái niệm cân bằng hóa học được phát triển sau khi Berthollet (1803) phát hiện ra rằng một số phản ứng hóa học có thể đảo ngược.[4] Đối với bất kỳ hỗn hợp phản ứng nào tồn tại ở trạng thái cân bằng, tốc độ của các phản ứng thuận và nghịch (ngược) là bằng nhau. Trong những điều sau đây phương trình hóa học với mũi tên chỉ cả hai cách để chỉ ra trạng thái cân bằng,[5] A và B là chất phản ứng, S và T là sản phẩm, và α, β, σ và τ là hệ số cân bằng hóa học của các chất phản ứng tương ứng và các sản phẩm:
- α A + β B ⇌ S + τ T
Vị trí nồng độ cân bằng của một phản ứng được cho là nằm “ở bên phải” nếu, ở trạng thái cân bằng, gần như tất cả các chất phản ứng được dùng hết. Ngược lại, vị trí cân bằng được gọi là “ở bên trái” nếu hầu như không có sản phẩm nào được hình thành từ các chất phản ứng.
Guldberg và Waage (1865), dựa trên ý tưởng của Berthollet, đã đề xuất định luật phản ứng khối lượng
- {\displaystyle {\begin{aligned}{\text{forward reaction rate}}&=k_{+}{\ce {A}}^{\alpha }{\ce {B}}^{\beta }\\{\text{backward reaction rate}}&=k_{-}{\ce {S}}^{\sigma }{\ce {T}}^{\tau }\end{aligned}}}
trong đó A, B, S và T là các khối lượng hoạt động và k + và k – là các hằng số tốc độ. Vì ở trạng thái cân bằng tốc độ thuận và nghịch đều bằng nhau:
- {\displaystyle k_{+}\left\{{\ce {A}}\right\}^{\alpha }\left\{{\ce {B}}\right\}^{\beta }=k_{-}\left\{{\ce {S}}\right\}^{\sigma }\left\{{\ce {T}}\right\}^{\tau }}
và tỷ lệ của hằng số tốc độ cũng là một hằng số, hiện được gọi là hằng số cân bằng.
- {\displaystyle K_{c}={\frac {k_{+}}{k_{-}}}={\frac {\{{\ce {S}}\}^{\sigma }\{{\ce {T}}\}^{\tau }}{\{{\ce {A}}\}^{\alpha }\{{\ce {B}}\}^{\beta }}}}
-
1Viết phương trình đã cho. Ở ví dụ này, bạn sẽ có:
- C3H8 + O2 --> H2O + CO2
- Phản ứng này xảy ra khi prôban (C3H8) được đốt cháy trong ôxy để tạo thành nước và cacbon điôxít.
-
2Viết số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố mà bạn có ở mỗi bên phương trình. Xem các chỉ số dưới bên cạnh mỗi nguyên tử để tìm ra số lượng nguyên tử trong phương trình.- Bên trái: 3 cacbon, 8 hyđrô và 2 ôxy.
- Bên phải: 1 cacbon, 2 hyđrô và 3 ôxy.
-
3Luôn để hyđrô và ôxy cuối cùng. -
4Nếu bạn còn lại nhiều hơn một nguyên tố để cân bằng: hãy chọn nguyên tố xuất hiện chỉ trong phân tử đơn của chất phản ứng và chỉ trong phân tử đơn của sản phẩm. Điều này có nghĩa rằng bạn sẽ cần phải cân bằng các nguyên tử cacbon trước. -
5Thêm hệ số cho đơn nguyên tử cacbon vào bên phải của phương trình để cân bằng nó với 3 nguyên tử cacbon ở bên trái của phương trình.- C3H8 + O2 --> H2O + 3CO2
- Hệ số 3 đứng trước cacbon ở phía bên phải chỉ ra có 3 nguyên tử cacbon giống như chỉ số dưới 3 ở phía bên trái cho biết có 3 nguyên tử cacbon.
- Trong phương trình hóa học, bạn có thể thay đổi hệ số, nhưng không thể thay đổi chỉ số dưới.
-
6Tiếp đến là cân bằng nguyên tử hyđrô. Bạn có 8 nguyên tử hyđrô ở bên trái. Do đó bạn sẽ cần có 8 ở bên phải.- C3H8 + O2 --> 4H2O + 3CO2
- Ở bên phải giờ bạn thêm 4 làm hệ số vì chỉ số dưới cho biết bạn đã có 2 nguyên tử hyđrô.
- Khi bạn nhân hệ số 4 với chỉ số 2, bạn có 8.
- 6 nguyên tử Ôxy khác là từ 3CO2.(3×2=6 nguyên tử ôxy+ 4 nguyên tử ôxy khác=10)
-
7Cân bằng các nguyên tử ôxy.- Bởi vì bạn đã thêm hệ số vào các phân tử bên phải phương trình nên số nguyên tử ôxy đã thay đổi. Giờ bạn có 4 nguyên tử ôxy trong phân tử nước và 6 nguyên tử ôxy trong phân tử cacbon điôxít. Tổng cộng ta có 10 nguyên tử ôxy.
- Thêm hệ số 5 vào phân tử ôxy ở bên trái phương trình. Giờ bạn có 10 phân tử ôxy ở mỗi bên.
- C3H8 + 5O2 --> 4H2O + 3CO2.
- Các nguyên tử cacbon, hyđrô, và ôxy được cân bằng. Phương trình của bạn đã hoàn tất.
Dạng 1: Cân bằng các phương trình hóa học
1) MgCl2 + KOH → Mg(OH)2 + KCl
2) Cu(OH)2 + HCl → CuCl2 + H2O
3) Cu(OH)2 + H2SO4 → CuSO4 + H2O
4) FeO + HCl → FeCl2 + H2O
5) Fe2O3 + H2SO4 → Fe2 (SO4)3 + H2O
6) Cu(NO3)2 + NaOH → Cu(OH)2 + NaNO3
7) P + O2 → P2O5
8) N2 + O2 → NO
9) NO + O2 → NO2
10) NO2 + O2 + H2O → HNO3
1) MgCl2 + 2KOH → Mg(OH)2 + 2KCl
2) Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O
3) Cu(OH)2 + H2SO4 → CuSO4 + 2H2O
4) FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O
5) Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2 (SO4)3 + 3H2O
6) Cu(NO3)2 + 2NaOH → Cu(OH)2 + 2NaNO3
7) 4P + 5O2 → 2P2O5
8) N2 + O2 → 2NO
9) 2NO + O2 → 2NO2
10) 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
Dạng 2: Lập sơ đồ nguyên tử và cho biết số phân tử mỗi chất sau phản ứng hóa học
Cho sơ đồ của các phản ứng sau:
a) Na + O2 → Na2O b) P2O5 + H2O → H3PO4
c) HgO → Hg + O2 d) Fe(OH)3 → Fe2O3 + H2O
Lập phương trình hóa học và cho biết tỉ lệ số nguyên tử, số phân tử của các chất trong mỗi phản ứng.
Lời giải: Đề bài khá khó hiểu, tuy nhiên cứ cân bằng phương trình hóa học thì mọi hướng đây sẽ rõ. Bài này đơn giản nên nhìn vào là có thể cân bằng được ngay nhé:
Tỉ lệ: số nguyên tử Na: số phân tử O2: số phân tử Na2O = 4 : 1 : 2. ( Oxi không được để nguyên tố mà phải để ở dạng phân tử tương tự như hidro)
Tỉ lệ: Số phân tử P2O5 : số phân tử H2O: số phân tử H3PO4 = 1 : 3 : 2.
Tỉ lệ: số phân tử HgO: số nguyên tử Hg: số phân tử O2 = 2 : 2 : 1. (lý giải tương tự câu a), Oxi phải để ở dạng phân tử)
Tỉ lệ: số phân tử Fe(OH)3 : số phân tử Fe2O3 : số phân tử H2O = 2 : 1 : 3. (phương trình này chưa có điều kiện xúc tác nên phản ứng sẽ khó xảy ra hoặc xảy ra nhưng thời gian là khá lâu)
Dạng 3: Cân bằng PTHH hợp chất hữu cơ tổng quát
1) CnH2n + O2 → CO2 + H2O
2) CnH2n + 2 + O2 → CO2 + H2O
3) CnH2n – 2 + O2 → CO2 + H2O
4) CnH2n – 6 + O2 → CO2 + H2O
5) CnH2n + 2O + O2 → CO2 + H2O
Ghi chú đặc biết: Phân tử không bao giờ chia đôi, do đó dù cân bằng theo phương pháp nào thì vẫn phải đảm bảo một kết quả đó là các hệ số là những số nguyên.
tag: yếu ảnh hưởng chuyển dịch online