Hóa 11 giữa HK1: Cân bằng hóa học, sự điện li, nitrogen và ammonia - Học flashcard

Ứng dụng cân bằng trong dung dịch nước

Thêm Na2CO3 vào hồ bơi để tăng pH khi nước quá acid (tránh kích ứng da, mắt). Dùng phèn chua K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O xử lý nước: Al3+ thủy phân tạo Al(OH)3 keo hấp phụ chất lơ lửng. Bón vôi CaO để khử chua cho đất.

Chất điện li yếu và ví dụ

Chỉ phân li một phần, tồn tại cân bằng giữa phân tử và ion, viết bằng mũi tên ⇌. Gồm: acid yếu (CH3COOH, HF, H2S, H2CO3, H3PO4, HClO), base yếu (NH3, Cu(OH)2, Fe(OH)3...), nước.

Viết phương trình điện li đúng của KOH và CH3COOH

KOH → K+ + OH- (điện li mạnh, một chiều) CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+ (điện li yếu, thuận nghịch) Lỗi hay gặp: viết điện tích sai như Na2+, Cl2-; NaCl → Na+ + Cl-.

So sánh độ sáng bóng đèn của HCl 0,1M và CH3COOH 0,1M; trong dung dịch có những tiểu phân nào?

HCl phân li hoàn toàn nên nhiều ion, bóng đèn sáng hơn CH3COOH. Dung dịch HCl: H+, Cl-, H2O (không còn phân tử HCl). Dung dịch CH3COOH: H+, CH3COO-, CH3COOH, H2O.

Thử tính dẫn điện: dung dịch không sáng, sáng yếu, sáng mạnh tương ứng chất nào?

Không sáng: chất không điện li (glucose, maltose, C2H5OH). Sáng yếu: chất điện li yếu (CH3COOH, HF). Sáng mạnh: chất điện li mạnh (H2SO4, KOH, FeSO4, CH3COONa, NaCl).

Cách nhận biết pH của dung dịch (acid, base, muối)

pH 7: môi trường base (NaOH, KOH, Ba(OH)2, NH3). Muối của acid mạnh và base mạnh có pH = 7.

Công thức tính pH và pOH

pH = -lg[H+]; [H+].[OH-] = 10^-14 (25 độ C); pH + pOH = 14. Base: tính [OH-], pOH = -lg[OH-], pH = 14 - pOH.

Tính pH dung dịch Ba(OH)2 0,1M (bỏ qua điện li của nước)

Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH-, [OH-] = 0,2M. pOH = -lg0,2 ≈ 0,7, pH = 14 - 0,7 = 13,3. Lưu ý: nhớ nhân hệ số 2 của OH-.

Trộn 100 ml HCl 1M với 400 ml NaOH 0,375M. Tính pH.

n(H+) = 0,1 mol; n(OH-) = 0,15 mol; OH- dư 0,05 mol. V = 0,5 L, [OH-] = 0,1M, pOH = 1, pH = 13.

Trộn 100 ml H2SO4 1M với 200 ml Ca(OH)2 0,5M. Tính pH.

n(H+) = 0,1.1.2 = 0,2 mol; n(OH-) = 0,2.0,5.2 = 0,2 mol. H+ và OH- vừa đủ trung hòa, pH = 7 (bỏ qua độ tan nhỏ của CaSO4). Bí quyết: nhớ H2SO4 cho 2H+, Ca(OH)2 cho 2OH-.

Chất điện li mạnh và ví dụ

Phân li hoàn toàn thành ion, viết phương trình bằng mũi tên →. Gồm: acid mạnh (HCl, HNO3, H2SO4, HClO3...), base mạnh (NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2), hầu hết muối tan (NaCl, KCl, Na2SO4, Na2CO3, CuSO4...).

Vì sao bón vôi sống CaO cải tạo đất chua? Cẩm tú cầu ở đất trung tính bón CaO sẽ có màu gì?

CaO + H2O → Ca(OH)2 (base) trung hòa acid trong đất, làm tăng pH. Bón CaO vào đất trung tính làm pH > 7, hoa có màu hồng (pH 7 hồng).

Mưa acid: định nghĩa và tác nhân chính

Mưa acid là nước mưa có pH < 5,6. Tác nhân chính: SO2 và NOx (tạo H2SO4, HNO3). Sấm chớp: N2 + O2 → 2NO (khoảng 3000 độ C), NO → NO2 → HNO3.

Nitrogen trong tự nhiên: thành phần khí quyển, dạng tồn tại

N2 chiếm khoảng 78% thể tích không khí, là khí phổ biến nhất khí quyển; tồn tại chủ yếu ở dạng đơn chất N2. Sấm sét chuyển N2 thành hợp chất mà cây hấp thu được (đạm tự nhiên).

Số oxi hóa của nitrogen

Từ -3 đến +5: -3 (NH3, NH4+), 0 (N2), +1 (N2O), +2 (NO), +3 (HNO2), +4 (NO2), +5 (HNO3). Số oxi hóa thấp nhất là -3 (không phải 0).

Tính chất của N2 và ứng dụng

Liên kết ba N≡N rất bền nên N2 tương đối trơ ở nhiệt độ thường, chỉ phản ứng ở nhiệt độ cao (không phải mọi phản ứng đều cần nhiệt độ cao, ví dụ N2 + O2 cần tia lửa điện hoặc nhiệt độ cao). Ứng dụng: phần lớn dùng sản xuất NH3; nitrogen lỏng (nhiệt độ rất thấp) bảo quản mẫu vật sinh học.

Cấu tạo phân tử NH3

Dạng chóp tam giác, N ở đỉnh, 3 H ở đáy; 3 liên kết N-H cộng hóa trị phân cực (lệch về phía N vì N độ âm điện lớn hơn); N còn 1 cặp electron chưa liên kết; giữa các phân tử NH3 có liên kết hydrogen. Công thức Lewis: N ở giữa, 3 liên kết đơn với H, cặp electron riêng trên N.

Dãy chuyển hóa N2 → NO → NO2 → HNO3 → Cu(NO3)2: các phương trình

N2 + O2 → 2NO (nhiệt độ cao/tia lửa điện) 2NO + O2 → 2NO2 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 8HNO3 loãng + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O (hoặc CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O)

Dãy chuyển hóa N2 → NH3 → NH4Cl → NH3 → NO: các phương trình

N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 (xúc tác, nhiệt độ, áp suất) NH3 + HCl → NH4Cl NH4Cl + NaOH → NaCl + NH3 + H2O (đun nóng) 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (xúc tác Pt, nhiệt độ)

Vì sao dùng HNO3 để hòa tan (phá mẫu) quặng kim loại?

Do HNO3 có tính oxi hóa mạnh, oxi hóa được hầu hết kim loại (kể cả Cu, Ag...) thành muối tan để xác định hàm lượng.

Ảnh hưởng của áp suất đến chuyển dịch cân bằng

Chỉ ảnh hưởng với hệ có chất khí và tổng số mol khí hai vế khác nhau. Tăng áp suất: dịch về phía có ít mol khí hơn. Giảm áp suất: dịch về phía có nhiều mol khí hơn. Tổng mol khí hai vế bằng nhau (vd H2 + Cl2 ⇌ 2HCl) hoặc không có khí: không ảnh hưởng.

Phản ứng một chiều khác phản ứng thuận nghịch thế nào?

Một chiều: chỉ xảy ra theo một chiều, sản phẩm không phản ứng lại tạo chất đầu, thường xảy ra hoàn toàn (mũi tên →). Ví dụ: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2; 2KClO3 → 2KCl + 3O2.

Trạng thái cân bằng hóa học là gì?

Trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

Đặc điểm của hệ ở trạng thái cân bằng (đúng/sai hay gặp)

ĐÚNG: v thuận = v nghịch; nồng độ các chất không đổi theo thời gian; phản ứng thuận và nghịch vẫn diễn ra (cân bằng động). SAI: phản ứng dừng lại; nồng độ các chất bằng nhau; v thuận lớn hơn v nghịch.

Biểu thức hằng số cân bằng KC của aA + bB ⇌ cC + dD

KC = [C]^c.[D]^d / ([A]^a.[B]^b) Tích nồng độ sản phẩm chia tích nồng độ chất đầu, mỗi nồng độ lũy thừa hệ số cân bằng. Không có hệ số nhân phía trước.

Viết KC của Br2(g) + H2(g) ⇌ 2HBr(g)

KC = [HBr]^2 / ([Br2].[H2])

Viết KC của 3Fe(s) + 4H2O(g) ⇌ Fe3O4(s) + 4H2(g)

KC = [H2]^4 / [H2O]^4 Chất rắn không có mặt trong biểu thức KC (chỉ chất khí và chất tan).

Hằng số cân bằng KC phụ thuộc vào yếu tố nào?

Chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất phản ứng. Không phụ thuộc nồng độ, áp suất, chất xúc tác. KC càng lớn thì phản ứng thuận càng chiếm ưu thế (sản phẩm nhiều hơn).

Nguyên lý Le Chatelier

Khi thay đổi một yếu tố (nồng độ, áp suất, nhiệt độ) của hệ đang cân bằng, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động của sự thay đổi đó.

Ảnh hưởng của nồng độ đến chuyển dịch cân bằng

Tăng nồng độ một chất: cân bằng dịch theo chiều làm giảm nồng độ chất đó (chiều tiêu thụ nó). Giảm nồng độ một chất: cân bằng dịch theo chiều tạo ra chất đó. Ví dụ: ở phổi, nồng độ O2 lớn nên Hb + O2 ⇌ HbO2 dịch sang phải.

Phản ứng thuận nghịch là gì?

Phản ứng xảy ra theo hai chiều ngược nhau trong cùng điều kiện (dùng mũi tên ⇌). Sản phẩm có thể phản ứng với nhau tạo lại chất đầu. Ví dụ: N2 + 3H2 ⇌ 2NH3; 2SO2 + O2 ⇌ 2SO3.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chuyển dịch cân bằng

Tăng nhiệt độ: dịch theo chiều thu nhiệt (ΔrH > 0). Giảm nhiệt độ: dịch theo chiều tỏa nhiệt (ΔrH 0: tăng nhiệt độ thì màu đậm hơn.

Chất xúc tác có làm chuyển dịch cân bằng không?

Không. Xúc tác làm tăng tốc độ cả phản ứng thuận và nghịch như nhau, nên chỉ giúp đạt trạng thái cân bằng nhanh hơn, không đổi KC và không đổi hiệu suất.

Phản ứng 2NO + O2 ⇌ 2NO2, ΔrH = -115 kJ. Tăng nhiệt độ và tăng áp suất thì cân bằng dịch thế nào?

ΔrH < 0: phản ứng thuận tỏa nhiệt, tăng nhiệt độ dịch chiều nghịch. Số mol khí giảm theo chiều thuận (3 → 2), tăng áp suất dịch chiều thuận (không phải chiều nghịch).

Phản ứng nào không chịu ảnh hưởng của áp suất: 2SO2+O2⇌2SO3; N2+3H2⇌2NH3; H2+Cl2⇌2HCl; H2O(l)⇌H2O(g)?

H2 + Cl2 ⇌ 2HCl, vì số mol khí hai vế bằng nhau (2 = 2). Lưu ý: H2O(l) ⇌ H2O(g) có chất khí chỉ ở một vế nên vẫn chịu ảnh hưởng của áp suất.

Tổng hợp NH3 (Haber): N2 + 3H2 ⇌ 2NH3, ΔrH = -91,8 kJ. Làm sao tăng hiệu suất?

Tăng áp suất (150-200 bar) vì số mol khí giảm (4 → 2); tăng nồng độ N2, H2 hoặc lấy NH3 ra khỏi hệ; giảm nhiệt độ vì phản ứng tỏa nhiệt (thực tế dùng khoảng 450 độ C để đảm bảo tốc độ). Xúc tác Fe chỉ làm nhanh đạt cân bằng, không tăng hiệu suất.

Vì sao phản ứng tổng hợp ammonia cần áp suất cao (150-200 bar)?

Phản ứng N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 làm giảm số mol khí (4 → 2). Theo Le Chatelier, tăng áp suất làm cân bằng dịch theo chiều thuận, tạo nhiều NH3 hơn, tăng hiệu suất.

Hb + O2 ⇌ HbO2: biện pháp giúp não nhận nhiều oxygen hơn?

Tăng nồng độ O2 hít vào (thở sâu, thở oxygen, ở nơi không khí giàu oxygen) để cân bằng dịch sang phải, hemoglobin kết hợp nhiều O2 hơn rồi vận chuyển lên não.

Sự điện li, chất điện li là gì?

Sự điện li: quá trình phân li chất thành ion dương và ion âm khi tan trong nước hoặc ở trạng thái nóng chảy (không cần dòng điện). Chất điện li: acid, base, muối tan. Không điện li: C2H5OH, glucose, N2, saccharose...