TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
---------------------------

HOÀNG PHƢỢNG ANH

BÀI TẬP ĐỘNG HỌC VÀ CÂN BẰNG
HÓA HỌC TRONG CÁC ĐỀ THI
CAO HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Lí

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
ThS. Đăng Thị Thu Huyền

HÀ NỘI - 2015


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà
Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi để khóa học đƣợc hoàn thành tốt đẹp.
Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến Th.S Đăng Thị Thu Huyền
ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài
này.
Em chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Hóa Học đã truyền
đạt cho em rất nhiều kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập ở đây.
Cuối cùng xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn là chỗ dựa tinh thần
vững chắc, tạo điều kiện cho em thực hiên tốt luận văn này.
Do nhiều điều kiện về thời gian và trình độ còn hạn chế, nên khóa luận
này không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong đƣợc sự góp ý của thầy,

cô giáo để khóa luận của em đƣợc hoàn thiện hơn.
Hà Nội, tháng 05 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Hoàng Phƣợng Anh


LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu
của cá nhân, đƣợc thực hiện trên cơ sở nghiên cứu thực tiễn dƣới sự hƣớng
dẫn khoa học của Th.S Đăng Thị Thu Huyền.
Các số liệu và các kết quả trong khóa luận là trung thực, do chính cá
nhân em thực hiện.
Một lần nữa, em xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên.
Sinh viên thực hiện
Hoàng Phƣợng Anh


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 5
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................. 6
1.1. Lý thuyết về động hóa học ..................................................................... 6
1.1.1. Khái niệm tốc độ của phản ứng hóa học ........................................ 6
1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng [8] ............................. 7
1.1.3. Phương trình động học của phản ứng .......................................... 10
1.2. Lý thuyết cân bằng hóa học ................................................................. 12
1.2.1. Các khái niệm cơ bản .................................................................... 12
1.2.2. Điều kiện cân bằng nhiệt động. Định luật tác dụng khối lượng... 13
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển dịch cân bằng. Nguyên lí
chuyển dịch cân bằng hoá học [8] .......................................................... 15

CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 19
2.1. Mục đích nghiên cứu ............................................................................ 19
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu...................................................................... 19
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 20
3.1. Bài tập phần động hóa học. .................................................................. 20
3.2. Bài tập phần cân bằng hóa học............................................................. 35
PHỤ LỤC ........................................................................................................ 58
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 66


MỞ ĐẦU
Thế kỷ XXI với sự phát triển nhảy vọt của khoa học và công nghệ, đặc
biệt là công nghệ thông tin và truyền thông, đang đƣa nhân loại bƣớc đầu quá
độ sang nền kinh tế tri thức. Xu thế hội nhập, toàn cầu hóa, dân chủ hóa....,
đang tác động mạnh mẽ đến giáo dục trên tất cả các phƣơng diện.
Đáp ứng nhu cầu của thời đại, triết lý về giáo dục cho thế kỷ XXI có
những biến đổi to lớn. Trong đó quan niệm về “học tập suốt đời: một động
lực xã hội” đƣợc coi nhƣ một trong những chìa khóa mở cửa đi vào thế kỷ
XXI ; ý tƣởng “đặt học tập suốt đời vào trung tâm của xã hội” đƣợc coi nhƣ
một bƣớc nhảy về chất trong sự phát triển của giáo dục.
Hằng năm ở Việt Nam, các trƣờng đại học tổ chức các kì thi cao học
cho các sinh viên mới tốt nghiệp ra trƣờng, giáo viên đã đi dạy học nhằm đáp
ứng nhu cầu nâng cao trình độ kiến thức, trau dồi chuyên môn nghiệp vụ để
giảng dạy cho học sinh tốt hơn. Tuy nhiên không ít sinh viên và giáo viên gặp
phải những khó khăn trong việc ôn thi cao học để đạt kết quả cao. Vì vậy cần
hệ thống hóa các dạng bài thƣờng gặp trong các đề thi cao học và phân loại,
tìm ra phƣơng hƣớng giải các dạng bài đó để việc ôn thi cao học trở nên dễ
dàng và đạt kết quả cao hơn.
Xuất phát từ lí do đó em đã lựa chọn đề tài: “Bài tập động hóa học và

cân bằng hóa học trong các đề thi cao học’’.

5


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Lý thuyết về động hóa học
Trong hóa học, những phản ứng có ∆G < 0 đƣợc gọi là những phản ứng
có thể xảy ra về mặt nhiệt động học.
Trong số các phản ứng có ∆G < 0 thì có nhiều phản ứng xảy ra rất
nhanh, tức thời, lại có phản ứng xảy ra vừa phải, có những phản ứng lại xảy ra
rất chậm, nói cách khác các phản ứng có thể xảy ra với tốc độ khác nhau.
Do đó việc nghiên cứu tốc độ của các phản ứng hóa học giữ một vai trò
hết sức quan trọng. Lĩnh vực hóa học nghiên cứu tốc độ của các phản ứng
đƣợc gọi là động hóa học. Những nghiên cứu của động hóa học có ý nghĩa lí
thuyết và thực tiễn to lớn. Chúng cho phép hiểu bản chất tƣơng tác hóa học,
cách thức mà các phản ứng xảy ra và do đó có thể điều khiển phản ứng theo
hƣớng có lợi.
1.1.1. Khái niệm tốc độ của phản ứng hóa học
Tốc độ phản ứng thƣờng đƣợc đo bằng độ biến thiên nồng độ của một
trong các chất tham gia hoặc tạo thành trong một đơn vị thời gian:
v

C2  C1
ΔC

t 2  t1
Δt

(1)


Trong đó: v : tốc độ trung bình trong khoảng thời gian từ t1 đến t2.
∆C: sự biến thiên nồng độ mol/lit của chất khảo sát từ C1 đến C2.
Dấu cộng ứng với việc xác định tốc độ theo sự biến thiên nồng độ chất
tạo thành, còn dấu trừ ứng với chất tham gia.
Đơn vị: mol/(l.s) hoặc mol/(l.h), …
Khi ∆t → 0 thì tốc độ trung bình trở thành tốc độ tức thời hay
v

dC
dt

(2)

Xét phản ứng trong hệ đồng thể:

6


aA + bB + … → cC + dD + …
mà ta có thể theo dõi sự tiến triển theo thời gian.
Tốc độ của phản ứng đã cho đƣợc xác định nhƣ sau: v A  

dCA
dt

(3)

Một cách tổng quát, để tốc độ phản ứng là đơn giá thì phải đƣa thêm
vào biểu thức tốc độ các hệ số hợp thức:

1
1
1
1
dCA
dCB
dCC
dCD
a
b
c
d
v===
=
dt
dt
dt
dt

(4)

1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng [8]
Trong trƣờng hợp chung, tốc độ của phản ứng hóa học phụ thuộc: Bản chất
của phản ứng, nồng độ của các chất, nhiệt độ T, áp suất P (nếu có chất khí
tham gia), chất xúc tác, các yếu tố khác, …
a. Ảnh hƣởng của nồng độ - Định luật tác dụng khối lƣợng
Nội dung định luật tác dụng khối lƣợng: Đối với một phản ứng cụ thể,
xét ở điều kiện xác định về nhiệt độ T, áp suất P thì tốc độ phản ứng tỉ lệ
thuận với tích số nồng độ tại thời điểm đƣợc xét của các chất tham gia phản
ứng với các số mũ bằng các hệ số hợp thức của chúng trong phƣơng trình

phản ứng.
Xét phản ứng:
Biểu thức:

aA + bB + … → cC + dD + …

v = k. CαA .CβB …

(5)

Trong đó:
+ CA, CB, … là nồng độ chất A, B, … tại thời điểm đƣợc xét.
+ Số mũ α, β,… là các số nguyên hay nửa nguyên (phân số), đƣợc gọi là
bậc riêng phần đối với các chất A, B, … của phản ứng đang xét.
+ Tổng các bậc riêng phần đó là n = α + β + … là bậc toàn phần của phản
ứng. Bậc của phản ứng là đại lƣợng thực nghiệm.

7


*Chú ý: Để xác định bậc phản ứng riêng đối với một chất nào đó ngƣời
ta nghiên cứu sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ của chất đó khi
nồng độ của các chất còn lại là dƣ và rất lớn, để cho trong quá trình phản ứng
nồng độ của chúng thay đổi không đáng kể và do đó không ảnh hƣởng đến tốc
độ phản ứng. Trong điều kiện đó, tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộc vào nồng độ
chất khảo sát.
+ Hằng số k là hệ số tỉ lệ hay là hằng số tốc độ.
Từ v = k. CAα. CBβ… , nếu CA = CB = … 1mol.L-1 ta có v = k hay hằng số
tốc độ phản ứng là tốc độ của phản ứng khi nồng độ các chất phản ứng bằng
đơn vị. k phụ thuộc: bản chất của chất tham gia phản ứng và nhiệt độ.

b. Ảnh hƣởng của nhiệt độ
* Quy tắc Van – Hốp (Van’t Hoff)
Nói chung: Khi nhiệt độ phản ứng tăng thì tốc độ của phản ứng hóa học
cũng tăng lên và sự tăng này rất lớn.
Đối với phần lớn các phản ứng xẩy ra trong một khoảng nhiệt độ không
lớn lắm và với tốc độ có thể đo đƣợc. Van – Hốp đã tìm ra một quy tắc gần
đúng nhƣ sau:
γ=

k t+100C
kt

= 2  4 (lần)

→ kt +n.10 = γn.kt

Trong đó: γ là hệ số nhiệt độ; kt, k t +10 C là các hằng số tốc độ ở các nhiệt độ
o

t, t+10oC.
Nội dung quy tắc Van - Hốp: Đối với các phản ứng đồng thể, trong đa
số trƣờng hợp, hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng có giá trị nằm trong giới
hạn từ 2 → 4.
*Phương trình Arrehenius
Năm 1889, S. Arrhenius dựa trên các kết quả thực nghiệm, đã đề
xuất một phƣơng trình liên hệ hằng số tốc độ k và nhiệt độ T (Kenvin) –
Phƣơng trình Arrhenius.

8



k = A.e-Ea /RT

(6)

Trong đó: k là hằng số tốc độ;
A là hằng số thƣờng đƣợc gọi là thừa số tần số Arrhenius (A có
cùng đơn vị với k, có trị số riêng cho mỗi loại phản ứng và không phụ
thuộc vào nhiệt độ);
e là cơ số ln (Nepe);
R là hằng số khí;
T là nhiệt độ K;
Ea là năng lƣợng hoạt (động) hóa của phản ứng hay năng lƣợng
hoạt hóa thực nghiệm. Năng lƣợng hoạt động hoá là năng lƣợng giới hạn mà
phân tử cần phải có để phản ứng xảy ra. Ea có trị số riêng cho mỗi phản ứng
và thƣờng đƣợc coi là không phụ thuộc vào nhiệt độ.
Tại 2 nhiệt độ T1 và T2 ta có: ln

k T2
k T1

=

Ea
R

1 1
 - 
 T1 T2 


(7)

c. Ảnh hƣởng của xúc tác
Xúc tác là hiện tƣợng làm thay đổi tốc độ hoặc kích thích phản ứng gây
ra do tác dụng của một số chất. Những chất gây ra hiện tƣợng trên gọi là chất
xúc tác. Những phản ứng nhƣ thế gọi là phản ứng xúc tác.
Chất xúc tác sau khi tham gia vào quá trình phản ứng, không bị thay
đổi về phƣơng diện hóa học cũng nhƣ về lƣợng của chúng.
Xúc tác gồm 2 loại chính:
+ Xúc tác đồng thể: Các chất phản ứng và xúc tác cùng pha.
Ví dụ: Phản ứng este hóa axit và ancol, xúc tác là H2SO4…
+ Xúc tác dị thể: Chất xúc tác khác pha với chất phản ứng.
Ví dụ: Phản ứng tổng hợp NH3, xúc tác là sắt đƣợc trộn thêm Al2O3,
K2O…
Phản ứng hiđro hóa anken, ankin, …(Xúc tác là kim loại Ni)

9


Đặc điểm của chất xúc tác
- Chất xúc tác tham gia vào phản ứng, tạo ra sản phẩm trung gian, cuối
phản ứng chất xúc tác lại đƣợc tái sinh.
- Xúc tác có tính chọn lọc: đặc tính chọn lọc của chất xúc tác thể hiện ở
chỗ một chất xúc tác chỉ xúc tác cho một phản ứng xác định.
- Chất xúc tác làm tăng tốc độ của phản ứng nhƣng không làm chuyển
dịch trạng thái cân bằng của phản ứng.
- Chất xúc tác làm tăng tốc độ của phản ứng vốn dĩ có khả năng xẩy ra.
- Chất xúc tác làm giảm năng lƣợng hoạt hóa của phản ứng.
1.1.3. Phương trình động học của phản ứng
a. Phản ứng bậc nhất.

Xét phƣơng trình phản ứng tổng quát là: A → sản phẩm
Phƣơng trình động học: -

dCA
= kCA
dt

Đơn vị của hằng số tốc độ: (thời gian)-1
Lấy tích phân ta đƣợc:
và

ln

a
=k.t
a-x

(8)

ln2
k

(9)

t1/2 =

Chu kì bán hủy không phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của chất.
Nếu các chất phản ứng là chất khí và chất phóng xạ, vì nồng độ của
chất phản ứng tỉ lệ với áp suất cũng nhƣ tỉ lệ với số nguyên tử hay phân tử của
nó trong hệ phản ứng, cho nên phƣơng trình động học tích phân của phản ứng

bậc một cũng còn đƣợc biểu diễn dƣới các dạng:
ln

Po
N
= kt và ln o = kt
P
N

(10)

b. Phản ứng bậc hai.
Xét 2 trƣờng hợp đơn giản
*Trường hợp 1:

A +

B → sản phẩm

10


t=0

a

a

a–x


t

Phƣơng trình động học: 

a-x

dCA
= kCA 2
dt

Đơn vị của k: (mol/l)-1.(thời gian)-1
Lấy tích phân sau khi đã tách các biến số ta đƣợc:
Và thời gian nửa phản ứng: t1/2 

1
ak

1 1
- = kt (11)
a-x a
(12)

Nhận xét: t1/2 tỉ lệ nghịch với nồng độ ban đầu của chất phản ứng.
*Trường hợp 2:
t=0
t

A +
a


v

b

a–x

Phƣơng trình động học: -

B → sản phẩm

b-x

dCA
dC
= - B = k .CA .CB
dt
dt

dCA
dC
d(a  x)
d(b  x) dx
 B 


 k(a  x).(b  x)
dt
dt
dt
dt

dt

1
a(b  x)
ln
 kt
b  a b(a  x)

Trong trƣờng hợp b > a thì ta có:

Hằng số tốc độ k có thứ nguyên: (nồng độ)-1.(thời gian)-1

11

(13)


Ta lập đƣợc bảng sau:

Thời gian
Phƣơng trình động học
Bậc

ứng
Dạng vi phân

1
Cùng nồng
độ đầu


bán phản



Dạng tích phân

d(a-x)
 k(a  x)
dt

ln

a
 kt
a-x

dx
 k(a  x)2
dt

1
1
  kt
ax a

t1/2 

ln2
k


t1/2 

1
k.a

2
Khác nồng
độ đầu

dx
 k(a  x)(b  x)
dt

kt 

1 a(b - x)

b - a b(a - x)

1.2. Lý thuyết cân bằng hóa học
1.2.1. Các khái niệm cơ bản
a. Phản ứng thuận nghịch và phản ứng không thuận nghịch
- Phản ứng thuận nghịch: là phản ứng xảy ra theo 2 chiều ngƣợc nhau
chiều thuận và chiều nghịch ở cùng một điều kiện.
Tổng quát: aA + bB

cC + dD

 2SO3
Ví dụ: 2SO2 +O2 

V2 O5 ,450o C

- Phản ứng không thuận nghịch: là phản ứng chỉ xảy ra theo 1 chiều
duy nhất.
Tổng quát: aA + bB → cC + dD
t
 2KCl + 3O2
Ví dụ: 2KClO3 
o

12


b. Trạng thái cân bằng hóa học
Trong một phản ứng thuận nghịch, khi lƣợng chất tham gia phản ứng
mất đi theo chiều thuận bằng lƣợng các chất tạo thành của sản phẩm theo
chiều nghịch thì ngƣời ta nói phản ứng đã đạt tới cân bằng hóa học hay khi
tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.
Cân bằng hóa học là một cân bằng động vì tại thời điểm cân bằng phản
ứng không dừng lại mà vẫn xảy ra, tuy nhiên tốc độ phản ứng thuận và nghịch
bằng nhau nên không có sự biến đổi thành phần của các chất trong hỗn hợp
phản ứng.
1.2.2. Điều kiện cân bằng nhiệt động. Định luật tác dụng khối lượng
Điều kiện tổng quát về cân bằng của một hệ nhiệt động là hàm:
G = Gmin hay ΔG  0 ở T, P = const
Nếu hệ nhiệt động là phản ứng hóa học diễn ra ở T, P = const, giữa các
chất khí lí tƣởng thì đối với phản ứng thuận nghịch tổng quát
aA + bB
Ta có: ΔG  G o  RT ln


PCc .PDd
PAa .PBb

cC + dD
(14)

Với Pi là áp suất riêng phần của chất i trong phản ứng ở trạng thái nào
đó về nhiệt độ và áp suất.
Khi cân bằng đƣợc thiết lập G  0 , từ (14) ta có:

PCc .PDd
ΔG  RTln a b
PA .PB
o

(15)

PCc .PDd
Ở T,P = const: ∆G = - RTlnKp với K p  a b
PA .PB
o

(16)

Kp đƣợc gọi là hằng số cân bằng, chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.
Nhƣ vậy, tại một nhiệt độ xác định, khi một phản ứng thuận nghịch đạt
trạng thái cân bằng thì Kp có một giá trị xác định không đổi.

13



Khác với (14), ở (16) các giá trị pi là áp suất riêng phần ứng với trạng
thái cân bằng.
Biểu thức (16) biểu thị thực chất của định luật tác dụng khối lƣợng do
Guldberg và Waaage thiết lập.
Nếu phản ứng diễn ra ở thể tích không đổi thì sử dụng phƣơng trình:
Pi 

ni
RT  Ci RT , thay vào biểu thức (16) ta đƣợc biểu thức cân bằng sau:
V

 D  . C
KC 
a
b
 A . B
d

c

(17)

Các đại lƣợng [ ] ứng với nồng độ cân bằng của các chất tham gia và
tạo thành.
Cũng nhƣ Kp, Kc phụ thuộc vào nhiệt độ, không phụ thuộc vào nồng độ.
Biểu thức (17) cũng đƣợc vận dụng cho phản ứng diễn ra trong dung dịch
lỏng lí tƣởng.
Đối với các dung dịch không lí tƣởng, nồng độ Ci đƣợc thay bằng hoạt
độ ai.

Đối với phản ứng trong pha khí, hằng số cân bằng còn đƣợc biểu thị
qua nồng độ phần mol Kx:
KX 

x cC .x dD
x aA .x bB

Với phần mol:

(18)
Xi 

ni
, ni là số mol chất i.
Σn i

Giữa pi và Xi có mối liên hệ: pi = P. Xi.

P  Σpi

P – áp suất toàn phần của hệ;

Quan hệ KP, KC, KX có mối liên hệ: KP = KC.(RT)∆n = KX.P∆n
Với ∆n =  (số mol khí)sp -  (mol khí)cđ
Khi ∆n = 0 thì KP = KC = K

14

(19)



1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển dịch cân bằng. Nguyên lí
chuyển dịch cân bằng hoá học [8]
a.Ảnh hưởng của nhiệt độ
Sự phụ thuộc của hằng số cân bằng vào nhiệt độ, trong trƣờng hợp đơn
giản, còn đƣợc biểu thị bằng phƣơng trình có liên quan đến nhiệt ΔHo và biến
thiên entropi ΔSo của phản ứng:
lnK P  

Hay

ΔHo 1 ΔSo
 
R T R

(20)

dlnK P ΔHo

dT
RT 2

(21)

Phƣơng trình Van’t Hoff ở dạng (20) đƣợc nghiệm đúng khi ΔHo và
ΔSo không phụ thuộc vào nhiệt độ.

- Nếu ΔHo > 0 (phản ứng thu nhiệt) thì

dlnK

> 0 , nghĩa là khi nhiệt độ
dT

tăng thì giá trị của hằng số cân bằng cũng tăng, hay phản ứng xảy ra theo
chiều thuận là chiều phản ứng thu nhiệt. Ngƣợc lại khi T giảm thì Kcb cũng
giảm, nghĩa là cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch, chiều của phản ứng
tỏa nhiệt.
- Nếu ΔHo < 0 (Phản ứng tỏa nhiệt) thì

dlnK
< 0 , hằng số Kcb biến thiên
dT

ngƣợc chiều với nhiệt độ T.
+ Khi hệ đang ở trạng thái cân bằng nếu ta làm tăng nhiệt độ của hệ thì
cân bằng của phản ứng chuyển dịch nghịch là chiều của phản ứng thu nhiệt.
Còn khi T giảm thì Kcb tăng → lập luận tƣơng tự trên ta thấy cân bằng chuyển
dịch theo chiều thuận, chiều của phản ứng phát nhiệt.
- Nếu ΔHo = 0, phản ứng không thu hay phát nhiệt, thì Kcb không phụ
thuộc vào nhiệt độ (trƣờng hợp này ít gặp).

15


Trong khoảng nhiệt độ từ T1 đến T2 nếu xem ∆Ho = const thì sau khi
lấy tích phân (21) trở thành:
ln

K P,T2
K P,T1


ΔHo 1 1

(  )
R T1 T2

(22)

b. Ảnh hưởng của áp suất
Từ phƣơng trình liên hệ KP và KX ta có:
dlnK X
Δn
ΔV


KP
P
RT

(23)

Từ (23) thấy rằng hằng số cân bằng KX sẽ thay đổi theo áp suất ở T =
const tùy thuộc vào sự thay đổi thể tích của hệ.
Ta có: ΔG pu = ΔG opu + RTln

PCc .PDd
= ΔG opu + RTlnQp = ΔG opu + RTln(Q x .P Δn )
a
b
PA .PB


Trƣờng hợp 1: n = 0  Gpƣ = Gopƣ + RTln(Kx) = 0  trạng thái cân
bằng của hệ không thay đổi hay yếu tố áp suất không ảnh hƣởng đến cân bằng
hóa học.
Trƣờng hợp 2: n  0  P∆n  1
- Tăng P  G  0 chuyển dịch theo chiều nghịch là chiều có n  
hay chiều giảm số phân tử khí.
- Giảm P  G    chuyển dịch theo chiều thuận là chiều có n > 
hay chiều tăng số phân tử khí.
Trƣờng hợp 3: Nếu n    P∆n < 1
- Tăng P  G  0  chuyển dịch theo chiều thuận hay chiều giảm số
phân tử khí.
- Giảm P  G    chuyển dịch theo chiều nghịch hay chiều tăng
số phân tử khí.

16


c. Ảnh hưởng của nồng độ
Xét cân bằng:

aA + bB

cC + dD

Ta có: vT = kT. CaA CbB , vN = kN. CcCCdD
Tại thời điểm cân bằng: vT = vN
Nếu ta tăng nồng độ chất A và B thì vT > vN nên cân bằng bị phá vỡ,
phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận (là chiều làm giảm nồng độ chất A và
B) và ngƣợc lại.

Tƣơng tự, tăng nồng độ chất C và D thì vT < vN nên cân bằng bị phá vỡ,
phản ứng chuyển dịch theo chiều nghịch (là chiều làm giảm nồng độ chất C
và D) và ngƣợc lại.
d. Sự chuyển dịch cân bằng hóa học – Nguyên lí Le Chatelier [6]
Theo nguyên lí Le Chatelier, khi làm thay đổi một yếu tố nào đó nhƣ
nhiệt độ, áp suất, nồng độ… thì cân bằng hóa học sẽ bị ảnh hƣởng. Nguyên lí
này phát biểu nhƣ sau:
Nếu một hệ đang ở trạng thái cân bằng mà ta thay đổi một trong các
tham số trạng thái của hệ (áp suất, nhiệt độ, nồng độ) thì cân bằng sẽ dịch
chuyển theo chiều có tác dụng chống lại sự thay đổi đó.
Nguyên lí Le Chatelier không chỉ đúng cho các phản ứng hóa học mà
còn đúng cho mọi quá trình bất kì khác.
+ Xét yếu tố nhiệt độ
Từ (21) thấy rằng Kp sẽ đồng biến theo T khi ΔHo > 0 (thu nhiệt). Vậy
đối với phản ứng thu nhiệt, sự tăng nhiệt độ làm tăng KP, tức là tạo thêm sản
phẩm.
+ Xét yếu tố áp suất hay nồng độ. Từ (14) ta có:

PCc .PDd
ΔG  RTlnK p + RTln a b
PA .PB

17


Đặt số hạng thứ hai của vế phải phƣơng trình phản ứng bằng đại lƣợng
Q, gọi là thƣơng số phản ứng. Khi đó:

ΔG  RTln


Q
KP

Dấu của ∆G đƣợc quyết định bởi tỉ số

Q
.
KP

* Q < KP do ∆G < 0: Phản ứng diễn ra theo chiều thuận là chiều có tác dụng
làm Q tăng lên cho tới khi Q = KP thì cân bằng đƣợc thiết lập.
* Q > KP do ∆G > 0: Phản ứng diễn ra theo chiều nghịch là chiều có tác
dụng làm Q giảm xuống để tiến tới bằng KP, lúc này đạt tới sự cân bằng.
(*)Sự thêm một khí trơ vào hệ cân bằng trong pha khí
Sự thêm một khí trơ vào hệ cân bằng làm tăng áp suất chung của hệ
song vị trí cân bằng có thể thay đổi hoặc không còn tùy thuộc vào điều kiện
áp suất và thể tích của hệ có thay đổi hay không.
- Sự thêm khí trơ ở V = const không làm thay đổi trạng thái cân bằng vì
áp suất riêng của các khí trong phản ứng không thay đổi.
- Sự thêm khí trơ ở P = const có thể làm thay đổi trạng thái cân bằng do
sự giảm áp suất riêng của các chất khí trong hệ phản ứng.

18


CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Mục đích nghiên cứu
Phân loại các dạng bài về động hóa học và cân bằng hóa học.
Tìm ra các phƣơng pháp giải cho các dạng bài đó.

Giải các bài tập cụ thể làm ví dụ.
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu
Các đề thi cao học vào trƣờng Đại học Quốc gia Hà Nội và Đại học Sƣ
phạm Hà Nội từ năm 1999 cho tới các năm gần đây
Tìm hiểu, tóm tắt lí thuyết và các công thức liên quan.
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp lí luận
Phƣơng pháp thu thập, thống kê và xử lí thông tin.
Nghiên cứu tổng quan lí thuyết và các vấn đề liên quan.
2.4. Ý nghĩa khoa học
Hệ thống hóa một số kiến thức trong đề thi cao học giúp cho các học viên
nâng cao kết quả thi cao học

19


CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Bài tập phần động hóa học.

Dạng 1: Đã biết bậc phản ứng, tìm các đại lƣợng khác nhƣ hằng
số tốc độ phản ứng, năng lƣợng hoạt hóa, thời gian bán phản
ứng, hệ số nhiệt độ
Dạng 1.1. Phản ứng bậc 1.
Hướng giải:
Khi biết bậc phản ứng, ta có thể áp dụng phương trình động học
cho phản ứng tùy thuộc vào bậc và nồng độ đầu của nó giống hay khác
nhau, từ đó tìm được các đại lượng liên quan như k, E , t , 
a

1/2


- Nếu phản ứng là bậc 1 thì phƣơng trình động học:
ln

a
 kt
a-x

(1)

t

1/2

= ln2/k (2)

- Nếu phản ứng là bậc 2 : Khi nồng độ đầu giống nhau:
1
1
  kt
a-x a

(3)

t1/2 

Khi nồng độ đầu khác nhau:

1
k.a


(4)

1
a(b  x)
ln
 kt
b  a b(a  x)

(5)

k 2 Ea 1 1

(  )
(6)
k1 R T1 T2
Mối quan hệ giữa tốc độ pƣ ở 2 thời điểm T và T :

Công thức tính Ea:

ln

1

vT2  vT1 .γ

T2 -T1
10

2


(7)

Ví dụ:
Câu 1 (Đại học Sƣ phạm Hà Nội năm 2006)
1
2

Ở 45oC, sự phân hủy của N2O5 theo phản ứng: N2O5 →N2O4 + O 2 , có
hằng số tốc độ k = 1,2.10-2s-1.

20


a, Ở nhiệt độ này, ngƣời ta cho vào bình phản ứng khí N2O5 dƣới áp
suất 0,13 atm. Hãy tính tốc độ đầu (v) của phản ứng.
b, Tính thời gian để 80% N2O5 bị phân hủy. Tại thời điểm 80% N2O5 bị
phân hủy tính áp suất riêng phần của N2O4 và O2.
c, Nếu phản ứng đƣợc viết lại dƣới dạng: 2N2O5 →2NO2 +O2
Thì giá trị của k và v thay đổi nhƣ thế nào?
Lời giải
a, Giả thiết N2O5 là khí lí tƣởng, áp dụng phƣơng trình trạng thái khí lí tƣởng
ta có:
CN2O5 

P
0,13

 0,005 mol/lit
RT 0, 082.(45  273)


Từ thứ nguyên của k đã cho ta suy ra phản ứng là bậc 1.
vo  k.CN2O5  1, 2.102.0,005  6.105 (mol/lit.s-1 )

b, 80% N2O5 bị phân hủy →C(N2O5) còn lại là: 0, 005 
Áp dụng biểu thức: kt  ln

20
 0, 001M
100

a
0, 005
 1, 2.103.t  ln
 t  134s
a-x
0, 001

80% N2O5 bị phân hủy vậy áp suất PN O còn lại là: 0,13.0,2 = 0,026 atm.
2

Áp suất PN O  0,13.0,8  0,104atm
2

4

c, v1  k1.CN O  
2

5


dCN2O5
dt

;

;

5

PO2 

1
0,104
PN2O4 
 0, 052atm
2
2

v 2  k 2 .C N2O5  

1 dCN2O5
2 dt

Nhƣ vậy khi đó giá trị k và v sẽ giảm đi một nửa.
k2 

1
k1  0, 6.102 s-1;
2


v2 

1
v1  3.10 5 mol.L-1.s-1
2

21


Câu 2 (Đại học Quốc gia Hà Nội năm 2011)
1, Lập biểu thức liên hệ giữa hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng với năng
lƣợng hoạt động hóa và nhiệt độ T của phản ứng.
2, Cho phản ứng thủy phân saccarozơ: C12H22O11 + H2O → C6H12O6 +
C6H12O6 là phản ứng bậc 1. Nồng độ ban đầu của saccarozơ bằng 1,0023M. Ở
25oC nồng độ của saccarozơ đã bị phân hủy (x) đến thời điểm t nhƣ sau:
t (phút)

0

60

90

x; M

0

0,1946


0,2270

a, Tính giá trị trung bình của hằng số tốc độ phản ứng.
b, Biết năng lƣợng hoạt động hóa của phản ứng bằng 107,9 kJ/mol. Tính hệ
số nhiệt độ của tốc độ phản ứng ở 25oC.
Lời giải
1, Từ biểu thức: k  Ae

 E*
RT

Tại nhiệt độ T:

E*
ln k T  
 ln A
RT

Tại nhiệt độ (T+10):

lnk T+10  

E*
 ln A ;
R(T+10)

k T+10
E* 1
1
10E*

Trừ 2 vế cho nhau: ln
 ln γ  ( 
)  ln γ 
k
R T T+10
RT(T+10)

2, a, Phản ứng là bậc 1 nên áp dụng biểu thức tính hằng số tốc độ:
kt  ln

a
1
a
 k  ln
ax
t a x

Thay lần lƣợt t và x tƣơng ứng với từng thời điểm vào biểu thức ta tính đƣợc:
k1 

1
1, 0023
1
1, 0023
ln
 3,598.103 ph 1 ; k 2  ln
 3,594.103 ph 1
60 1, 0023  0,1946
90 1, 0023  0, 2770


k1  k 2 3,598.103  3,594.103

 3,596.103 ph 1
Tính k 
2
2

22


b, Từ ý (1): ln γ 

10E*
10.107,9.103

 1, 414  γ  4,11
RT(T+10) 8,314.298.(298  10)

Câu 3 (Đại học sƣ phạm Hà Nội năm 2012)
Ở 25oC, sự phân hủy của N2O5 theo phƣơng trình phản ứng:
N2O5 → 2NO2 +

1
O2
2

Có hằng số tốc độ k = 3,38.10-4s-1.
a, Tại nhiệt độ này khí N2O5 đƣợc nạp vào bình phản ứng với áp suất 0,15
atm. Hãy xác định giá trị tốc độ đầu của phản ứng với thứ nguyên là [nồng
độ].[thời gian]-1. Chỉ ra tốc độ hình thành của NO2 và O2.

b, Tính thời gian để N2O5 còn lại 20%. Tại thời điểm này xác định áp suất
riêng phần của các chất có trong hệ phản ứng?
c, Nếu phản ứng đƣợc thực hiện ở 45oC thì k = 1,2.10-2s-1. Hãy xác định năng
lƣợng hoạt động hóa của phản ứng.
Lời giải
a, Gọi áp suất đầu của N2O5 là Po.
CN2O5 

Po
0,15

 6,138.103 M
RT 0, 082.298

Tốc độ đầu của phản ứng: vo  k.CN O  3,38.104.6,138.103  2,075.106 (mol/lit.s)
2

5

Ta thấy NO2 tạo ra nhanh gấp 2 lần tốc độ phản ứng của N2O5
v NO2  2v N2O5  2.2,075.106  4,15.106 (mol/lit.s)

Tốc độ hình thành O2 bằng một nửa tốc độ phản ứng của N2O5
v O2 

1
 2, 075.106  1, 038.106 (mol/lit.s)
2

b, Khi N2O5 còn lại 20% lúc này: PN O  0,15.20%  0,03 atm

2

5

Phản ứng có bậc 1 nên áp dụng công thức: kt  ln
 3,38.104.t  ln

0,15
 t  4761, 650s
0, 03

23

a
ax


Lƣợng N2O5 đã phản ứng: PN O  0,15.80%  0,12 atm.
2

5

PNO2  0,12.2  0, 24 atm

PO2  0,12 

,

1
 0, 06 atm

2

c, Áp dụng biểu thức:
ln

k T2
k T1



Ea 1 1
Ea
1, 2.102
1
1
(  )  ln

(

)  E a  140619, 294J
4
R T1 T2
3,38.10
8,314 298 318

Dạ ng 1.2. Phản ứng bậc 2
Câu 4 (Đại học Sƣ phạm Hà Nội năm 2001)
1, Trộn 1 lít dung dịch axit axetic 2M với 1 lít dung dịch etanol 3M.
Tính tốc độ hình thành etyl axetat tại thời điểm có một nửa lƣợng axit đã phản
ứng. Chấp nhận phản ứng đó là bậc nhất đối với mỗi chất, có hằng số tốc độ

bằng 1,38.10-2M-1. ph-1 tại 398K.
2, Tính thời gian để axit axetic phản ứng đƣợc 90%.
3, Tính năng lƣợng hoạt hóa của phản ứng, biết rằng hệ số nhiệt độ của
tốc độ phản ứng bằng 2,5.
Lời giải
1, Tính lại nồng độ các chất sau khi trộn:
CM (CH3COOH) 

2.1
 1M
11

;

C M (C 2H 5OH) =

3.1
1,5M
1 1

Phƣơng trình: CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O.
Ban đầu

1M

1,5M

Phản ứng

0,5


0,5

Còn lại

0,5

1,0

Theo giả thiết, phản ứng là bậc nhất đối với mỗi chất → v  k.CCH COOH .CC H OH
3

Thay số: v1 = 1,38.10-2.0,5.1 = 6,9.10-3 M.phut-1
2, Áp dụng công thức: kt 
Với b = 1,5M

1
(b-x).a
ln
b - a (a-x).b

a = 1,0M

24

2

5



Khi axit phản ứng đƣợc 90%, x = 0,9M
Thay số vào (*) ta có: 1,38.10-2 .t 

1
(1,5  0,9).1
ln
 t  200,9ph
1,5  1 (1  0,9).1,5

3, Tính năng lƣợng hoạt hóa của phản ứng.
Hệ số nhiệt độ γ  2,5 cho biết tốc độ phản ứng tăng 2,5 lần khi nhiệt độ tăng
10oC.
Vì tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với hằng số tốc độ nên khi tốc độ tăng 2,5 lần
thì hằng số tốc độ cũng tăng 2,5 lần 

k T2
k T1

 2,5 , với T1 = 398K, T2 = 408K.

Áp dụng biểu thức:
ln

k T2
k T1



Ea 1 1
Ea

1
1
(  )  ln 2,5 
(

)  E a  123704,8J
R T1 T2
8,314 398 408

Câu 5 (Đại học Sƣ phạm Hà Nội năm 2005)
Cho 0,01 mol NaOH và 0,01 mol este vào 1 lít nƣớc ở 27oC.
a, Tính hằng số tốc độ phản ứng bậc 2 này và thời gian nửa phản ứng biết
rằng 3/4 lƣợng este đã bị xà phòng hóa sau 2h.
b, Biết rằng khi tăng nhiệt độ tới 127oC, tốc độ phản ứng tăng 4 lần. Xác định
năng lƣợng hoạt hóa và thời gian nửa phản ứng tại 127oC.
Lời giải
a, Đối với phản ứng bậc 2 ta áp dụng phƣơng trình động học bậc 2:
kt 

1
1
 (*)
ax a
1
4

Sau 2h, 3/4 lƣợng este đã bị xà phòng hóa → a – x   0, 01  2,5.103 M ,
a=0,01M
Thay số vào phƣơng trình (*) ta đƣợc:
k.120 


1
1
1
1

 k  2,5 (mol/lit)-1ph -1 ; t1/2 

 40ph
3
2,5.10
0, 01
k.a 2,5.0, 01

25