Hóa học Lớp 11. Nhận diện phản ứng thuận nghịch và giải thích đúng trạng thái cân bằng ở cấp độ vĩ mô, vi mô.
Kiến thức cần nhớ
**1. Phản ứng một chiều và phản ứng thuận nghịch**
- Phản ứng một chiều được xem là diễn ra chủ yếu theo một chiều trong điều kiện xét, thường viết bằng $\rightarrow$.
- **Phản ứng thuận nghịch** xảy ra theo hai chiều trái ngược trong cùng điều kiện, viết bằng $\rightleftharpoons$.
Với $aA+bB\rightleftharpoons cC+dD$, chiều từ trái sang phải là chiều thuận; chiều từ phải sang trái là chiều nghịch. Một phản ứng chỉ được gọi là thuận nghịch khi hai chiều có thể cùng tồn tại trong **cùng hệ và cùng điều kiện**, không phải hai thí nghiệm tách biệt.
**2. Hệ kín và điều kiện đạt cân bằng**
Cân bằng hóa học được xét đối với một hệ mà vật chất không thoát ra hoặc đi vào làm thay đổi thành phần ngoài ý muốn. Khi cho các chất phản ứng vào hệ kín, ban đầu phản ứng thuận chiếm ưu thế. Sản phẩm hình thành làm phản ứng nghịch xuất hiện và tăng dần. Sau một thời gian, hệ có thể đạt trạng thái cân bằng.
**3. Bản chất của cân bằng động**
Ở trạng thái cân bằng:
$v_{thuận}=v_{nghịch}$
Hai phản ứng **vẫn liên tục diễn ra** ở cấp độ phân tử, nhưng vì lượng chất tạo ra và bị tiêu thụ trong mỗi đơn vị thời gian bằng nhau nên thành phần vĩ mô của hệ không đổi. Do đó:
- Cân bằng là **động**, không phải tĩnh.
- Tốc độ hai chiều bằng nhau nhưng không bằng 0.
- Nồng độ các chất ổn định nhưng thường không bằng nhau.
**4. Biểu hiện vĩ mô và mô tả vi mô**
- **Vĩ mô:** màu sắc, áp suất, nồng độ hoặc các tính chất đo được không đổi theo thời gian.
- **Vi mô:** các phân tử chất đầu vẫn tạo sản phẩm, đồng thời các phân tử sản phẩm vẫn tạo lại chất đầu.
Một lời giải đầy đủ phải nối được hai cấp độ: “thành phần không đổi” vì “hai chiều tiêu thụ và tái tạo chất với tốc độ bằng nhau”.
**5. Cân bằng không có nghĩa mọi đại lượng bằng nhau**
Không có quy tắc $[A]=[B]=[C]=[D]$. Giá trị nồng độ cân bằng phụ thuộc bản chất phản ứng, nhiệt độ và thành phần ban đầu. Điều kiện bắt buộc là **tốc độ thuận bằng tốc độ nghịch**, không phải nồng độ hai vế bằng nhau hay số mol khí hai vế bằng nhau.
**6. Ví dụ nhận diện**
Trong hệ kín:
$N_2(g)+3H_2(g)\rightleftharpoons2NH_3(g)$
Khi cân bằng, $N_2$ và $H_2$ vẫn va chạm tạo $NH_3$; đồng thời $NH_3$ vẫn phân hủy. Nếu trong một giây có cùng một lượng $NH_3$ được tạo và bị phân hủy thì nồng độ ba chất không đổi, dù các phản ứng chưa dừng.
**7. Cách làm dạng nhận diện–giải thích**
1. Kiểm tra có hai chiều trong cùng điều kiện hay không.
2. Xác định cấp độ đề hỏi: dấu phương trình, tốc độ hay nồng độ.
3. Nếu hỏi cân bằng, nêu $v_{thuận}=v_{nghịch}\ne0$.
4. Nếu hỏi thành phần, nêu nồng độ **không đổi theo thời gian**, không khẳng định bằng nhau.
5. Nếu hệ bị tác động, đó có thể là cân bằng cũ bị phá vỡ và hệ tiến đến cân bằng mới.
**8. Lỗi cần loại bỏ**
- Cho rằng ở cân bằng các phản ứng dừng hoàn toàn.
- Cho rằng tốc độ bằng nhau kéo theo nồng độ bằng nhau.
- Gọi hai phản ứng ở hai điều kiện khác nhau là một phản ứng thuận nghịch.
- Kết luận hệ đã cân bằng chỉ vì nhìn thấy còn cả chất đầu và sản phẩm.
- Nhầm “không đổi theo thời gian” với “bằng 0”.
ezonthi