Cân bằng hóa học là gì? Tại sao nói cân bằng hóa học là cân bằng động?

Cơ bản - Tự luận

Đáp án:

- Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

- Cân bằng hóa học là cân bằng động vì: Ở trạng thái cân bằng không phải là phản ứng dừng lại, mà phản ứng thuận nghịch và phản ứng nghịch vẫn xảy ra, nhưng tốc độ bằng nhau (V_thuận = V_nghịch). Điều này có nghĩa là trong một đơn vị thời gian số mol chất phản ứng giảm đi bao nhiêu theo phản ứng thuận lại được tạo ra bấy nhiêu theo phản ứng nghịch. Do đó cân bằng hóa học là cân bằng động.

Một học sinh lấy 100 ml benzene (D=0,879g|ml,20oC), brom lỏng (D=3,1 g|ml,ở 20oC) và bột sắt để điều chế brombenzen. a) Hãy vẽ dụng cụ đề thực hiện thí nghiệm đó (xem hình 7.3 và hình 8.1) b) Tính thể tích brom cần dùng c) Để hấp thụ khí sinh ra cần dùng dung dịch chứa tối thiểu bao nhiêu gam NaOH d) Hãy đề nghị phương pháp tách lấy brombenzen từ hỗn hợp sau phản ứng, biết rằng nó là chất lỏng, sôi ở 156oC, D= 1,495 g/ml ở 20oC, tan trong benzene, không tan trong nước, không phản ứng với dung dịch kiềm. e) Sau khi tinh chế, thu được 80 ml brombenzen (ở 20oC). Hãy tính hiệu suất phản ứng brom hóa benzene.

Cơ bản - Tự luận

Đáp án:

a) Hình vẽ

b) m_C6H6 = 0,879 . 1000 = 87,9 g ⇒ n_C6H6 = 1,13 mol

C6H6     + Br2       ---bột Fe, t⁰--> C6H5Br     +  HBr (1)

1,13           1,13

Từ (1) ⇒ n_Br2 = 1,13 mol

⇒ V_Br2 = 1,13.160/3,1 = 58,32(ml)

c) Từ (1) ⇒ n_HBr = n_C6H6 = 1,13 mol

HBr + NaOH → NaBr + H₂O (2)

1,13 mol

Từ (2) ⇒ n_NaOH = 1,13 mol ⇒ m_NaOH = 1,13 . 40 = 45,2 g

d) Cho hỗn hợp sau phản ứng gồm C₆H₅Br, HBr, C₆H₆ dư và Br₂ dư tác dụng với dung dịch NaOH loãng. HBr và Br₂ tác dụng với NaOH, chiết thu được hỗn hợp gồm C₆H₅Br và C₆H₆ dư.

Chưng cất khoảng 80^oC, C₆H₆ bay hơi thu được C₆H₅Br (C₆H₅Br có nhiệt độ sôi 156^oC).

e) Số mol C₆H₆ ban đầu là 1,13 mol

Khối lượng C₆H₅Br thực tế thu được.

m_C6H5Br = V. D = 80 . 1,495 = 119,6 g ⇒ n_C6H5Br = 0,76 mol

Từ (1) ⇒ Số mol C₆H₆ đã phản ứng là 0,76 mol

Hiệu suất phản ứng brom hóa benzene:

%H = n_pu/n_{ban đầu} .100% = (0,76 : 1,13).100% = 67,3%

Khi nung nóng 2 mol natri đicromat người ta thu được 48 gam O2 và 1 mol crom (III) oxit. Hãy viết phương trình hóa học của phản ứng và xem xét natri đicromat đã bị nhiệt phân hoàn toàn chưa?

Cơ bản - Tự luận

Đáp án:

2Na₂Cr₂O₇ → 2Na₂O + 2Cr₂O₃ + 3O₂

Số mol O₂ là nO2 = 1,5 mol

Số mol Na₂Cr₂O₇ nNa₂Cr₂O₇ = 2/3n_O2 = 1mol

Nung 2 mol Na₂Cr₂O₇ nếu thu 48 gam O₂ thì chỉ nung hết 1 (mol). Do đó phản ứng chưa kết thúc.

 

Điện phân (với cực điện trơ, mồng ngăn xốp) dung dịch gồm 0,2 mol Fe2(SO)4, 0,2 mol CuSO4 và 0,4 mol NaCl. Biết rằng hiệu suất điện phân đạt 100%.

Cơ bản - Tự luận

Đáp án:

Tại catot sẽ lần lượt xảy ra các quá trình:

(1) Fe³⁺ +1e →Fe²⁺      (2) Cu²⁺ + 2e →Cu

(3) Fe²⁺ + 2e →Fe      (4) 2H₂O + 2e →H₂ + 2OH^-

Tại anot sẽ lần lượt xảy ra các quá trình:

a) 2Cl^- → Cl₂ + 2e     b) 2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

Trong dung dịch ban đầu có 0,4 mol Fe³⁺ , 0,2 mol Cu²⁺ , 0,4 mol Cl^- và các ion khác không tham gia phản ứng điện phân

Khi catot tăng 112,8 gam, tức là Cu²⁺ vừa hết, phản ứng (2) vừa kết thúc. Khi đó dung dịch chỉ có mù trắng xanh của Fe²⁺ nên phưng án A sai

Khi khối lượng catot tăng lên 6,4 gam, tức là đã có 0,1 mol Cu²⁺ bị điện phân. Vậy phản ứng (1) đã xảy ra hết, phản ứng (2) xảy ra một phần

Áp dụng công thức : q = ∑n_i z_iF

Trong đó ni là số mol chất i (phân tử hoặc ion) bị điện phân, zi là số e của chất i trao đổi ở điện cực

Ta có: q = (0,4.1 + 0,1.2).96500= 57900 (C)

Khi có 4,48 lít khí thoát ra ở anot, tức là có 0,2 mol khí thoát ra suy ra phản ứng (a) xảy ra hoàn toàn và vừa đủ. Tại anot có 0,4 mol e trao đổi.

Đông thời tại catot phản ứng (1) xảy ra hoàn toàn và vừa đủ. Chưa có kim loại kết tử trên điện cực.

Khi có khí bắt đầu thoát ra ở catot tức là các phản ứng (1) (2) (3 ) (4) đã xyar ra oàn toàn. Số e trao đổi ở catot là 1,4 mol.

Tại anot, phản ứng (a) đã xảy ra hoàn toàn và có 0,4 mol e đã tiêu thụ trong phản ứng (a), sinh ra 0,2 mol Clo

Số e tiêu thụ cho phản ứng (b) sẽ là 1 mol. Vậy có 0,25 mol khí oxi sinh ra.

Tổng số mol khí sinh ra tại anot trong trường hợp này là 10,08 lít.

Một cốc nước có chứa các ion: Na+ (0,02 mol), Mg2+ (0,02 mol), Ca2+ (0,04 mol), Cl- (0,02 mol), HCO3- (0,10 mol) và SO42- (0,01 mol). Đun sôi cốc nước trên cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì nước trong cốc là nước gì?

Cơ bản - Tự luận

Đáp án:

- Nhận xét: 2. n_{Ca²⁺ + Mg²⁺} = 2.(0,02 + 0,04) = 0,12 > n_HCO3^-

    Nên sau khi đun nóng HCO₃^- đã chuyển hết thành kết tủa và CO₂. Trong dung dịch còn Cl^-,SO₄^2- (Mg²⁺, Ca²⁺) dư nên nước còn lại trong cốc có tính cứng vĩnh cửu.