Hóa học Lớp 11. Đọc hiện tượng, thiết kế biến kiểm soát, xử lí dữ liệu và thực hành an toàn với hệ kín $2NO_2\rightleftharpoons N_2O_4$.
Kiến thức cần nhớ
**1. Hệ cân bằng màu $NO_2/N_2O_4$**
$2NO_2(g)\rightleftharpoons N_2O_4(g)$
$NO_2$ có màu nâu; $N_2O_4$ gần như không màu. Vì vậy màu nâu đậm hơn cho biết tỉ lệ $NO_2$ lớn hơn, còn màu nhạt hơn cho biết cân bằng nghiêng nhiều hơn về $N_2O_4$. Màu chỉ là chỉ báo tương đối, không tự cho nồng độ chính xác.
**2. Ảnh hưởng của nhiệt độ**
Chiều tạo $N_2O_4$ là chiều tỏa nhiệt:
$2NO_2\rightarrow N_2O_4,\quad\Delta H<0$
- Làm lạnh → ưu tiên chiều tỏa nhiệt → tạo thêm $N_2O_4$ → màu nâu nhạt.
- Làm nóng → ưu tiên chiều thu nhiệt là chiều nghịch → tạo thêm $NO_2$ → màu nâu đậm.
**3. Ảnh hưởng của áp suất**
Vế trái có 2 mol khí, vế phải có 1 mol khí. Tăng áp suất bằng cách giảm thể tích làm cân bằng chuyển sang phải, tăng $N_2O_4$ và làm màu nhạt sau khi ổn định. Tuy nhiên ngay khi nén, nồng độ mọi khí đều tăng nên màu có thể đậm lên tức thời trước khi hệ chuyển dịch; cần phân biệt hai giai đoạn.
**4. Thiết kế thí nghiệm có kiểm soát**
Muốn khảo sát nhiệt độ, chỉ thay đổi nhiệt độ; giữ cố định lượng khí, thể tích ống, thời gian chờ, nguồn sáng và cách quan sát. Nên dùng cùng một ống kín lần lượt ở các bể nhiệt hoặc các ống tương đương. Biến độc lập là nhiệt độ; biến phụ thuộc là mức màu; các yếu tố còn lại là biến kiểm soát.
**5. Thời điểm đọc kết quả**
Sau khi chuyển ống sang bể nóng/lạnh, phải chờ đủ thời gian để màu ổn định rồi mới coi là trạng thái cân bằng mới. Ghi nhận màu tức thời chỉ phản ánh quá trình hệ đang điều chỉnh. Khi so dữ liệu, cần dùng cùng tiêu chí màu hoặc công cụ đo hấp thụ nếu có.
**6. An toàn bắt buộc**
$NO_2$ là khí độc, gây kích ứng mạnh và tổn thương đường hô hấp. Chỉ quan sát **hệ kín được chuẩn bị an toàn**, video hoặc mô phỏng. Không mở nút, không ngửi trực tiếp, không tự điều chế trong lớp học thông thường. Nếu ống có dấu hiệu nứt/rò, phải cách ly và báo giáo viên.
**7. Đọc bảng và đánh giá kết luận**
1. Kiểm tra nhiệt độ và chỉ số màu.
2. Xem màu có biến đổi nhất quán qua nhiều mức nhiệt hay không.
3. Gắn màu với tỉ lệ $NO_2/N_2O_4$.
4. Dùng Le Chatelier để suy chiều thu/tỏa nhiệt.
5. Xét số lần lặp, thời gian chờ và biến gây nhiễu trước khi khẳng định quan hệ nhân quả.
**8. Lỗi cần loại bỏ**
- Gắn màu nâu cho $N_2O_4$.
- Cho rằng màu đậm nghĩa tổng lượng khí chắc chắn nhiều hơn.
- Đọc màu ngay sau khi thay đổi nhiệt độ và gọi đó là cân bằng mới.
- Thay đổi đồng thời nhiệt độ, thể tích và lượng khí.
- Mở ống hoặc ngửi khí để nhận biết.
- Suy ra định lượng nồng độ chỉ từ mô tả màu định tính.
ezonthi