HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

* Phản ứng một chiều

- GV viết phương trình hóa học :

Fe(s) + 2HCl(aq)  FeCl₂(aq) + H₂(g)     (1)

- GV nêu đặc điểm của phản ứng (1):

+ Trong cùng điều kiện, FeCl₂(aq) và H₂(g) không thể biến đổi lại thành Fe(s) và HCl(aq) được.

+ Phản ứng có đặc điểm như vậy được gọi là phản ứng một chiều.

- GV chốt lại đặc điểm của phản ứng một chiều: Các chất sản phẩm không phản ứng lại được với nhau tạo thành chất đầu.

- GV đặt câu hỏi: Vậy có phản ứng nào mà các chất sản phẩm lại phản ứng được với nhau để tạo thành chất đầu không?

* Phản ứng thuận nghịch

- GV: Trong thực tế, nhiều phản ứng không chỉ diễn ra theo một chiều mà đồng thời theo cả hai chiều, chiều thuận và chiều nghịch.

- GV yêu cầu HS thảo luận cặp đôi tìm hiểu Ví dụ 1 SGK trang 7 và trả lời câu hỏi:

N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)     (1)

+ Chiều các chất ban đầu tạo thành sản phẩm được gọi là chiều gì? (chiều thuận)

+ Chiều các chất sản phẩm tạo thành chất ban đầu được gọi là chiều gì? (chiều nghịch)

+ Phản ứng thuận nghịch là gì?

- GV kết luận: Phản ứng (1) được gọi là phản ứng thuận nghịch.

- GV yêu cầu HS trả lời Câu hỏi 1 SGK trang 7:

1. Hãy nêu một số ví dụ về phản ứng thuận nghịch mà em biết.

* Trạng thái cân bằng

- GV chia lớp thành các nhóm, thảo luận nghiên cứu về trạng thái cân bằng hóa học thông qua Ví dụ 2 SGK trang 7, 8:

H₂(g) + I₂(g)  2HI (g)

- GV yêu cầu các nhóm trả lời Câu hỏi 2, 3 SGK trang 7:

2. Xét Ví dụ 2:

a) Giải thích vì sao màu tím của hỗn hợp khí lại nhạt dần so với lúc mới bắt đầu trộn hai khí H₂ và I₂ với nhau.

b) Sau một khoảng thời gian, màu tím của hỗn hợp không thay đổi, chứng tỏ nồng độ của chất nào không thay đổi?

3. Cho hai đồ thị (a) và (b) dưới đây. Mỗi đồ thị biểu diễn sự thay đổi tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch theo thời gian

Hãy cho biết đồ thị nào thể hiện đúng Ví dụ 2. Đường màu xanh trong đồ thị đó biểu diễn tốc độ phản ứng thuận hay tốc độ phản ứng nghịch?

- GV dẫn dắt HS nhận xét: Trong thí nghiệm trên, lúc đầu phản ứng thuận có tốc độ lớn hơn phản ứng nghịch và ưu tiên tạo ra hydrogen iodine. Theo thời gian, tốc độ phản ứng thuận giảm dần, tốc độ phản ứng nghịch tăng dần đến khi tốc độ hai phản ứng bằng nhau.

Tại thời điểm này, số mol của các chất hydrogen, iodine, hydrogen iodine không thay đổi nữa. Đây là thời điểm phản ứng thuận nghịch đạt tới trạng thái cân bằng.

- GV đưa ra khái niệm trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch.

- GV nhấn mạnh với HS đặc điểm của cân bằng hóa học:

Cân bằng hóa học là một cân bằng động, ở trạng thái cân bằng phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn tiếp diễn với tốc độ bằng nhau nhưng nồng độ của một chất bất kì trong phản ứng không đổi là do lượng mất đi và lượng sinh ra chất đó bằng nhau.

- GV yêu cầu HS thảo luận trả lời Câu hỏi 4 SGK trang 8:

4. Vì sao giá trị  là một hằng số ở nhiệt độ xác định?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS suy nghĩ trả lời câu hỏi của GV, Câu hỏi 1 – 4 SGK trang 7, 8.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Đại diện HS trả lời câu hỏi của GV, Câu hỏi 1 – 4 SGK trang 7, 8.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, tổng kết các đặc điểm của phản ứng một chiều và phản ứng thuận nghịch, trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch.

I. Khái niệm phản ứng thuận nghịch và trạng thái cân bằng

- Phản ứng một chiều là phản ứng chỉ xảy ra theo chiều chất phản ứng biến đổi thành chất sản phẩm, ví dụ :

Fe(s) + 2HCl(aq)  FeCl₂(aq) + H₂(g).

Ví dụ 1 (SGK trang 7)

- Phản ứng thuận nghịch là phản ứng trong đó ở cùng điều kiện, xảy ra đồng thời sự chuyển chất phản ứng thành chất sản phẩm và sự chuyển chất sản phẩm thành chất phản ứng.

Trả lời câu hỏi 1 SGK trang 7:

Một số ví dụ về phản ứng thuận nghịch:

2SO₂ + O₂  2SO₃

CH₃COOH + C₂H₅OH  CH₃COOC₂H₅ + H₂O

Ví dụ 2 (SGK trang 7, 8)

Trả lời Câu hỏi 2, 3 SGK trang 7:

2.

a) Sau khi trộn hai khí, phản ứng thuận diễn ra, nồng độ H₂ và I₂ giảm dần nên  giảm dần, màu tím của hỗn hợp cũng giảm dần.

b) Sau một khoảng thời gian, màu tím của hỗn hợp không thay đổi, chứng tỏ nồng độ của I₂ không thay đổi nữa.

3.

Đồ thị (a) thể hiện đúng Ví dụ 2. Đường màu xanh trong đồ thị biểu diễn tốc độ phản ứng nghịch.   

Khái niệm: Trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch là trạng thái mà tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

Đặc điểm:

+ Cân bằng hóa học là một cân bằng động

+ Ở trạng thái cân bằng, phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn tiếp diễn với tốc độ bằng nhau.

+ Ở trạng thái cân bằng, nồng độ của một chất bất kì trong phản ứng không đổi.

Trả lời Câu hỏi 4 SGK trang 8:

Ta có:

Vì ở trạng thái cân bằng nồng độ của một chất bất kì trong phản ứng không đổi nên giá trị  là một hằng số ở nhiệt độ xác định.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

* Biểu thức hằng số cân bằng

- GV giới thiệu biểu thức tính tính hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch tổng quát.

aA + bB  mM + nN

- GV lưu ý HS:

+ Hằng số cân bằng K_C của một phản ứng thuận nghịch, chỉ phụ thuộc nhiệt độ và bản chất của phản ứng, không phụ thuộc nồng độ ban đầu của các chất.

+ Nồng độ của chất rắn được coi bằng 1 và không có mặt trong biểu thức tính hằng số cân bằng.

- GV lấy ví dụ về phản ứng thuận nghịch có mặt của chất rắn và hướng dẫn HS viết biểu thức hằng số cân bằng của phản ứng:

C(s) + CO₂(g)  2CO(g)

- GV yêu cầu HS thảo luận trả lời Câu hỏi 5, 6 SGK trang 9:

5. Viết biểu thức hằng số cân bằng K_C cho phản ứng thuận nghịch:

a) N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)

b) CaCO₃(s)  CaO(s) + CO₂(g)

6. Viết biểu thức hằng số cân bằng K_C cho phản ứng (*), (**) dưới đây.

H₂(g) + I₂(g)  2HI(g)     (*)

H₂(g) + I₂(g)  HI(g)     (**)

Theo em, giá trị hai hằng số cân bằng này có bằng nhau không?

* Ý nghĩa của hằng số cân bằng

- GV yêu cầu HS hoạt động nhóm tìm hiểu ý nghĩa biểu thức hằng số cân bằng qua các Ví dụ 3, 4 SGK trang 9, 10.  

- GV: Như vậy, dựa vào độ lớn của hằng số cân bằng có thể biết được nồng độ của chất tham gia hay chất sản phẩm là chiếm ưu thế ở trạng thái cân bằng, cũng như phản ứng thuận có xảy ra thuận lợi hay không.

- GV yêu cầu HS rút ra các kết luận về ý nghĩa của biểu thức hằng số cân bằng:

+ Nếu phản ứng thuận nghịch có K_C rất lớn so với 1 thì phản ứng thuận diễn ra như thế nào? Các chất ở trạng thái cân bằng chủ yếu là chất nào?

+ Nếu phản ứng thuận nghịch có K_C rất nhỏ so với 1 thì phản ứng thuận diễn ra như thế nào? Các chất ở trạng thái cân bằng chủ yếu là chất nào?

- GV cho HS đọc mục Em có biết SGK trang 10, GV lưu ý HS: Hằng số cân bằng lớn (hay nhỏ) chỉ cho biết phản ứng thuận diễn ra thuận lợi hay không thuận lợi mà không cho biết thời gian đạt đến trạng thái cân bằng là nhanh hay chậm.

- GV yêu cầu HS trả lời Câu hỏi 7 SGK trang 10:

7. Hai acid HA và HB cùng nồng độ ban đầu là 0,5 M, phân li trong nước theo các cân bằng:

HA  H⁺ + A^-

HB  H⁺+ B^-

Với các hằng số cân bằng (hay gọi là hằng số phân li acid) tương ứng là K_C(HA) = 0,2 và K_C(HB) = 0,1. Tính nồng độ H⁺ của mỗi dung dịch acid. Rút ra kết luận về mối liên hệ giữa độ mạnh của acid với độ lớn của hằng số phân li acid. Biết rằng acid càng mạnh khi càng dễ tạo ra H⁺

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS thảo luận theo cặp đôi, đọc hiểu Ví dụ 3, 4 và trả lời Câu hỏi 5, 6, 7 SGK trang 9, 10

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Đại diện HS trả lời Câu hỏi 5, 6, 7 SGK trang 9, 10

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức về biểu thức hằng số cân bằng và ý nghĩa, chuyển sang nội dung mới.

II. Biểu thức hằng số cân bằng và ý nghĩa

1. Biểu thức hằng số cân bằng

- Xét phản ứng thuận nghịch tổng quát:

aA + bB  mM + nN

- Ở trạng thái cân bằng, hằng số cân bằng (K_C) của phản ứng được xác định theo biểu thức:

- Trong đó: [M], [N], [A], [B] là nồng độ mol của các chất M, N, A, B ở trạng thái cân bằng; m, n, a, b là hệ số tỉ lượng của các chất trong phương trình hóa học của phản ứng.

Trả lời Câu hỏi 5, 6 SGK trang 9:

5.

a)  

b)

6.

(*):

(**):

Hai giá trị hằng số cân bằng này không bằng nhau.

2. Ý nghĩa của biểu thức hằng số cân bằng

Ví dụ 3, 4 (SGK trang 9, 10)

- K_C phụ thuộc vào bản chất của phản ứng và nhiệt độ.

- K_C rất lớn so với 1 thì phản ứng thuận càng chiếm ưu thế hơn, các chất ở trạng thái cân bằng chủ yếu là chất sản phẩm

- Ngược lại, K_C rất nhỏ so với 1 thì phản ứng nghịch càng chiếm ưu thế hơn, các chất ở trạng thái cân bằng chủ yếu là chất ban đầu.

Trả lời Câu hỏi 7 SGK trang 10:

HA  H⁺ + A^-

C_o                0,5     

[ ]              0,5 – a   a       a

K_C(HA) =  =  = 0,2

 a = 0,232

HB  H⁺+ B^-

C_o                0,5     

[ ]              0,5 – b   b       b

K_C(HB) =  =  = 0,1

 b = 0,179

Ta có: a > b; K_C(HA) > K_C(HB) nên hằng số phân li acid càng lớn, acid càng mạnh.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

* Ảnh hưởng của nhiệt độ tới cân bằng hóa học

- GV chia lớp thành các nhóm, thực hiện thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới chuyển dịch cân bằng thông qua các thí nghiệm:

Thí nghiệm 1:

    2NO₂(g)  N₂O₄(g)        < 0 (8)

(màu nâu đỏ) (không màu)

- GV phát cho các nhóm: Ba ống nghiệm (1), (2), (3) chứa NO₂ (có màu giống nhau), một cốc nước nóng (70 – 80 ^oC) và một cốc nước đá.

- GV hướng dẫn HS cách tiến hành:

+ Ống nghiệm thứ nhất (1) được để ở nhiệt độ phòng (khoảng 25^oC).

+ Ống nghiệm thứ (2) được nhúng vào cốc nước nóng

+ Ống nghiệm thứ ba (3) được nhúng vào cốc nước đá.

- GV lưu ý HS: NO₂ là khí độc, chú ý nút kín ống nghiệm, làm trong tủ hút.

- GV yêu cầu HS quan sát hiện tượng và giải thích.

- GV cho HS thảo luận trả lời Câu hỏi 8 SGK trang 11:

8. Từ Thí nghiệm 1, hãy cho biết:

a) Dựa vào dấu hiệu nào để biết trạng thái cân bằng của phản ứng (8) bị chuyển dịch khi thay đổi nhiệt độ

b*) Khi tăng nhiệt độ hoặc giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt hay tỏa nhiệt?

Thí nghiệm 2:

CH₃COO^- + H₂O  CH₃COOH + OH^- > 0

- GV phát hóa chất và dụng cụ thí nghiệm cho các nhóm: CH₃COONa tinh thể; ống nghiệm, cốc thủy tinh.

- GV hướng dẫn HS cách tiến hành:

+ Cho 1 thìa tinh thể CH₃COONa vào ống nghiệm A chứa khoảng 5 ml nước cất, lắc đều.

+ Thêm 2 – 3 giọt chất chỉ thị phenolphthalein.

+ Rót khoảng một nửa dung dịch từ ống nghiệm A sang B, đặt ống nghiệm B vào cốc nước nóng (khoảng 70 ^oC – 80 ^oC).

+ Sau 2p, quan sát và so sánh màu sắc của dung dịch trong hai ống nghiệm

- GV yêu cầu các nhóm thảo luận về chiều chuyển dịch cân bằng khi nhiệt độ tăng lên.

- GV kết luận về ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển dịch cân bằng hóa học: Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ, tức là chiều phản ứng thu nhiệt (> 0), nghĩa là chiều làm giảm tác động của việc tăng nhiệt độ và ngược lại.

* Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier

- GV giới thiệu HS nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu tác động từ bên ngoài như biến đổi nhiệt độ, nồng độ hay áp suất thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

- GV yêu cầu HS áp dụng nguyên lí trên để trả lời Câu hỏi 9 SGK trang 12:

9. Cân bằng 2NO₂(g)  N₂O₄(g) chuyển dịch theo chiều nào khi tăng áp suất của hỗn hợp (bằng cách nén hỗn hợp) ở điều kiện nhiệt độ không đổi. Biết rằng áp suất tỉ lệ với số mol chất khí.  

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm, tìm hiểu và trình bày lại Ví dụ 6 – 8 SGK trang 13.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS đọc hiểu các Ví dụ 5 – 8; thực hiện thí nghiệm 1, 2; trả lời Câu hỏi 8, 9 SGK trang 11 – 13.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Đại diện HS báo cáo kết quả thực hiện thí nghiệm 1,2; Câu hỏi 8, 9 SGK trang 11 – 12.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức về ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển dịch cân bằng hóa học và nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier.

III. Ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ và áp suất đến cân bằng hóa học

1. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới cân bằng hóa học

Thí nghiệm 1 (SGK trang 11)

   2NO₂(g)  N₂O₄(g)   - 58 kJ (8)

(màu nâu đỏ)   (không màu)

- Hiện tượng thí nghiệm và giải thích:

Trả lời Câu hỏi 8 SGK trang 11:

a) Dựa sự thay đổi màu khí trong ống nghiệm.

b)

Thí nghiệm 2 (SGK trang 12)

CH₃COO^- + H₂O  CH₃COOH + OH^-

- Hiện tượng và chiều chuyển dịch cân bằng:

2. Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier

Ví dụ 5 (SGK trang 12)

- Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu tác động từ bên ngoài như biến đổi nhiệt độ, nồng độ hay áp suất thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

Trả lời Câu hỏi 9 SGK trang 12:

Cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận

Ví dụ 6 – 8 (SGK trang 13)