Giải Hóa 11 trang 11 Cánh diều

Giải Hóa 11 trang 11 Cánh diều

Luyện tập 3 trang 11 Hoá học 11:Methanol (CH₃OH) là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp hoá học. Dựa vào hằng số cân bằng của các phản ứng ở 25^oC, hãy lựa chọn phản ứng thích hợp để điều chế CH₃OH. Giải thích.

CO(g) + 2H₂(g) ⇌ CH₃OH(g)                       K_C = 2,26.10⁴        (1)

CO₂(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₃OH(g) + H₂O(g)       K_C = 8,27.10^-1       (2)

Lời giải:

Phản ứng (1) thích hợp để điều chế CH₃OH.

Do phản ứng (1) là phản ứng thuận nghịch có K_C = 2,26.10⁴ rất lớn so với 1 nên phản ứng thuận diễn ra thuận lợi hơn rất nhiều so với phản ứng nghịch; các chất ở trạng thái cân bằng chủ yếu là chất sản phẩm.

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

Thí nghiệm 1 trang 11 Hoá học 11:Chuẩn bị: Ba ống nghiệm (1), (2), (3) chứa NO₂ (có màu giống nhau), một cốc nước nóng (70 – 80 ^oC) và một cốc nước đá.

Tiến hành: Ống nghiệm thứ nhất (1) được để ở nhiệt độ phòng (khoảng 25 ^oC). Ống nghiệm thứ hai (2) được nhúng vào cốc nước nóng. Ống nghiệm thứ ba (3) được nhúng vào cốc nước đá.

Yêu cầu: Quan sát hiện tượng và giải thích.

Biết NO₂ có thể chuyển hoá thành N₂O₄ theo phản ứng thuận và ngược lại N₂O₄ có thể chuyển lại thành NO₂ theo phản ứng nghịch. Quá trình này được biểu diễn theo phản ứng thuận nghịch sau:

2NO₂(g)      ⇌       N₂O₄(g)       ${\Delta }_r{H}_{298}^o=-58kJ\left(8\right)$

                    màu nâu đỏ            không màu

Chú ý an toàn: Khí NO₂ độc nên tránh hít phải khí NO₂. Nên làm thí nghiệm này trong tủ hốt.

Lời giải:

Hiện tượng:

+ Ống nghiệm thứ hai (2) nhúng vào cốc nước nóng, hỗn hợp trong ống nghiệm có màu đậm dần lên.

+ Ống nghiệm thứ ba (3) nhúng vào cốc nước đá, hỗn hợp trong ống nghiệm trở nên nhạt màu hơn.

Giải thích:

2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g)       

${\Delta }_r{H}_{298}^o=-58kJ<0$⇒ Chiều thuận toả nhiệt.

+ Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (tức chiều phản ứng thu nhiệt) nên hỗn hợp có màu nâu đậm hơn.

+ Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (tức chiều phản ứng toả nhiệt) nên hỗn hợp trở nên nhạt màu hơn.

Câu hỏi 8 trang 11 Hoá học 11: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 toả nhiệt?

Lời giải:

a) Dựa vào màu sắc của khí trong ống nghiệm để biết trạng thái cân bằng của phản ứng bị dịch chuyển khi thay đổi nhiệt độ.

b) Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ, tức là chiều phản ứng thu nhiệt, nghĩa là chiều làm giảm tác động của việc tăng nhiệt độ.

Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng nhiệt độ, tức là chiều phản ứng toả nhiệt, nghĩa là chiểu làm giảm tác động của việc giảm nhiệt độ.