Giải sách bài tập Hóa học 11 cánh diều bài 1: Mở đầu về cân bằng hóa học

Câu 1: Điền từ ngữ thích hợp vào các chỗ trống trong mỗi phát biểu sau:

a) Phản ứng thuận nghịch là phản ứng hoá học trong đó ở cùng điều kiện, xảy ra ...(1)... sự chuyển chất phản ứng thành chất sản phẩm và sự chuyển ...(2)... thành ...(3)....

b) Trạng thái cân bằng của mọi phản ứng thuận nghịch luôn có tốc độ phản ứng thuận ...(1)... tốc độ phản ứng nghịch, các phản ứng thuận và nghịch luôn diễn ra. Như vậy, cân bằng hoá học là ...(2)....

c) Với một phản ứng hoá học, khi hằng số cân bằng rất lớn so với 1 thì ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất sản phẩm ...(1)... nồng độ ...(2)...

Hướng dẫn trả lời:

a) (1) đồng thời; (2) chất sản phẩm; (3) chất phản ứng.

b) (1) bằng; (2) cân bằng động.

c) (1) lớn hơn; (2) các chất phản ứng.

Câu 2: Quan sát Hình 1.1 và ghép mỗi đối tượng ở cột A với một mô tả thích hợp ở cột B.

Hướng dẫn trả lời:

a - 4, b - 1, c - 2, d - 3.

Câu 3: Quan sát Hình 1.2 và chọn phát biểu đúng.

A. Cả hai đồ thị đều mô tả phản ứng đã đạt đến trạng thái cân bằng.

B. Cả hai đồ thị đều không mô tả phản ứng đã đạt đến trạng thái cân bằng.

C. Chỉ đồ thị (a) mô tả phản ứng đã đạt đến trạng thái cân bằng.

D. Chỉ đồ thị (b) mô tả phản ứng đã đạt đến trạng thái cân bằng.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Trạng thái cân bằng của một phản ứng thuận nghịch là trạng thái mà tại đó tốc độ của phản ứng thuận bằng tốc độ của phản ứng nghịch - nồng độ chất phản ứng và chất sản phẩm không đổi.

Câu 4: Biểu thức nào sau đây là biểu thức hằng số cân bằng (K$_{C}$) của phản ứng

C(s) + 2H$_{2}$(g) ⇌ CH$_{4}$(g)?

A. $K_{C}=\frac{[CH_{_{4}}]}{[H_{2}]}$

B. $K_{C}=\frac{[CH_{_{4}}]}{[C][H_{2}]^{2}}$

C. $K_{C}=\frac{[CH_{_{4}}]}{[C][H_{2}]}$

D. $K_{C}=\frac{[CH_{_{4}}]}{[H_{2}]^{2}}$

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Với một phản ứng thuận nghịch bất kì: aA + bB ⇌ mM + nN

Hằng số cân bằng được tính: $K_{C}=\frac{[M]^{m}[N]^{n}}{[A]^{a}[B]^{b}}$

Câu 5: Cho phản ứng A(g) ⇌ B(g). Hằng số cân bằng của phản ứng đã cho là K$_{C}$ = 1,0.10$^{3}$. Tại trạng thái cân bằng, nồng độ của chất A là 1,0.10$^{3}$ M thì nồng độ cân bằng của B là

A. 1,0.10$^{-3}$ M.            B. 1,0 M.            C. 2,0 M.             D. 1,0.10$^{3}$ M.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Khi ở trạng thái cân bằng: $K_{C}=\frac{[B]}{[A]}$

$\Rightarrow [B]=K_{C}.[A]=1,0.10^{3}.1,0.10^{-3}=1,0M$

Câu 6: Xét cân bằng sau: H$_{2}$(g) + I$_{2}$(g) ⇌ 2HI(g)

a) Hãy hoàn thành bảng sau.

b*) Hãy cho biết khi nhiệt độ tăng thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nào.

Hướng dẫn trả lời:

a) 

b) Khi nhiệt độ tăng, cân bằng chuyển dịch sang trái (theo chiều nghịch), do khi tăng nhiệt độ thì tạo ra nhiều H$_{2}$ và I$_{2}$ hơn.

Câu 7: Phát biểu nào sau đây về phản ứng ở trạng thái cân bằng là không đúng?

A. Các phản ứng thuận và phản ứng nghịch diễn ra với tốc độ như nhau.

B. Nồng độ của chất phản ứng và chất sản phẩm không thay đổi.

C. Nồng độ của các chất phản ứng bằng nồng độ của các chất sản phẩm.

D. Các phản ứng thuận và nghịch tiếp tục xảy ra.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Nồng độ của chất phản ứng và chất sản phẩm không thay đổi, nồng độ của các chất phản ứng và nồng độ của các chất sản phẩm chưa chắc bằng nhau.

Câu 8: Xét cân bằng sau:

2SO$_{2}$(g) + O$_{2}$(g) ⇌ 2SO$_{3}$(g)

Nếu tăng nồng độ SO$_{2}$(g) (các điều kiện khác giữ không đổi), cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều nào?

A. Chuyển dịch theo chiều nghịch.

B. Chuyển dịch theo chiều thuận.

C. Có thể chuyển dịch theo chiều thuận hoặc chiều nghịch tuỳ thuộc vào lượng SO$_{2}$ thêm vào.

D. Không thay đổi.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu tác động từ bên ngoài như biến đổi nhiệt độ, áp suất hay nồng độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

=> Tăng nồng độ SO$_{2}$(g) (các điều kiện khác giữ không đổi), cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ SO$_{2}$(g) tức là chiều thuận.

Câu 9: Xét cân bằng sau diễn ra trong một piston ở nhiệt độ không đổi:

N$_{2}$(g) + 3H$_{2}$(g) ⇌ 2NH$_{3}$(g)

Nếu nén piston thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều nào?

A. Chuyển dịch theo chiều nghịch.

B. Chuyển dịch theo chiều thuận.

C. Có thể chuyển dịch theo chiều thuận hoặc chiều nghịch tuỳ thuộc vào piston bị nén nhanh hay chậm.

D. Không thay đổi.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Khi nén piston thì nồng độ, áp suất các chất đều tăng. Để hằng số cân bằng không đổi (do nhiệt độ không đổi) thì cân bằng phải chuyển dịch theo chiều thuận vì giá trị hằng số cân bằng phụ thuộc nhiều hơn vào nồng độ N$_{2}$ và H$_{2}$.

Câu 10: Đối với phản ứng sau, cân bằng sẽ bị ảnh hưởng như thế nào khi tăng nhiệt độ (các điều kiện khác giữ không đổi)?

H$_{2}$(g) + $\frac{1}{2}$O$_{2}$(g) ⇌ H$_{2}$O(l)                   $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = -286kJ

A. Cân bằng chuyển dịch sang phải.

B. Cân bằng chuyển dịch sang trái.

C. Không thay đổi.

D. Không dự đoán được sự chuyển dịch cân bằng.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Nếu tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ, tức là theo chiều thu nhiệt.

Mà $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = -286kJ < 0 => chiều thuận là chiều tỏa nhiệt.

=> Khi tăng nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch hay cân bằng dịch chuyển sang trái.

Câu 11: Trong phản ứng nào sau đây sự tăng áp suất sẽ dẫn tới cân bằng chuyển dịch sang trái (các điều kiện khác coi như không thay đổi)?

A. CaCO$_{3}$(s) ⇌ CaO(s) + CO$_{2}$(g)

B. CO(g) + H$_{2}$O(g) ⇌ H$_{2}$(g) + CO$_{2}$(g)

C. 2H$_{2}$(g) + O$_{2}$(g) ⇌ 2H$_{2}$O(1)

D. C(s) + O$_{2}$(g) ⇌ CO$_{2}$(g)

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Khi tăng áp suất cân bằng chuyển dịch sang trái - dịch chuyển theo chiều nghịch nghĩa là tổng số mol khí của các chất phản ứng nhỏ hơn tổng số mol khí của các chất sản phẩm.

• Phản ứng A thỏa mãn yêu cầu khi tăng áp suất thì cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm áp suất (chiều giảm số mol khí) → Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (sáng trái).

• Phản ứng B, D không thỏa mãn vì khi tăng áp suất thì cân bằng không chuyển dịch (số mol khí của chất phản ứng bằng chất sản phẩm).

• Phản ứng C không thỏa mãn vì khi tăng áp suất thì cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm áp suất (chiều giảm số mol khí) → Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

Câu 12: Viết biểu thức hằng số cân bằng cho các phản ứng dưới đây:

a) 2Hg(l) + O$_{2}$(g) ⇌ 2HgO(s)

b) CH$_{3}$COOH (aq) + C$_{2}$H$_{5}$OH(aq) ⇌ CH$_{2}$COOC$_{2}$H$_{2}$(aq) + H$_{2}$O(1)

c) CO(g) + H$_{2}$O(g) ⇌ H$_{2}$(g) + CO$_{2}$(g)

d) 2FeCl$_{2}$(s) ⇌ 2FeCl$_{2}$(s) + Cl$_{2}$(g)

Hướng dẫn trả lời:

a) $K_{C}=\frac{1}{[Hg]^{2}[O_{2}]}$

b) $K_{C}=\frac{[CH_{3}COOC_{2}H_{5}]}{[CH_{3}COOH][C_{2}H_{5}OH]}$

c) $K_{C}=\frac{[H_{2}][CO_{2}]}{[CO]}$

d) $K_{C}=[Cl_{2}]$

Câu 13: Xét phản ứng: H$_{2}$(g) + I$_{2}$(g) ⇌ 2HI(g)

Một hỗn hợp phản ứng chứa trong bình dung tích 3,67 lít ở một nhiệt độ nhất định; ban đầu chứa 0,763 gam H$_{2}$ và 96,9 gam I$_{2}$. Ở trạng thái cân bằng, bình chứa 90,4 gam HI. Tính hằng số cân bằng (K$_{C}$) cho phản ứng ở nhiệt độ này.

Hướng dẫn trả lời:

Ban đầu:

[H$_{2}$] = $\frac{n}{V}=\frac{0,763/2}{3,67}$ = 0,1040 M

[I$_{2}$] = $\frac{n}{V}=\frac{96,9/254}{3,67}$ = 0,1040 M

Trạng thái cân bằng:

[HI] = $\frac{n}{V}=\frac{90,4/129}{3,67}$ = 0,1924 M

                                          H$_{2}$(g)        +        I$_{2}$(g)        ⇌        2HI(g)

Nồng độ ban đầu (M):     0,1040                        0,1040                       0

Nồng độ phản ứng (M):      x                                  x                            2x

Nồng độ cân bằng (M): 0,1040 - x                   0,1040  - x                  2x

[HI] = 2x = 0,1924 (M) => x = 0,0962 (M).

[H$_{2}$] = [I$_{2}$] = 0,1040 - 0,0962 = 0,0078 (M).

$K_{C}=\frac{[HI]^{2}}{[H_{2}][I_{2}]}=\frac{0,1924^{2}}{0,0078.0,0078}$ = 608,4.

Câu 14: Lượng đường glucose trong máu người thường ổn định ở nồng độ khoảng 0,1%. Khi ta ăn tinh bột, glucose sẽ được sinh ra trong cơ thể; còn khi cơ thể vận động và hoạt động trí não, glucose bị tiêu thụ.

a) Em hãy tìm hiểu để giải thích vì sao lượng glucose trong máu luôn ổn định ở mức khoảng 0,1%.

b) Theo em, khi cơ thể hoạt động thể thao hay khi ăn uống sẽ xảy ra đồng thời hai quá trình sinh ra và mất đi glucose? Giải thích. Sự ổn định của glucose trong máu có thể được coi là trạng thái cân bằng hoá học không? Nếu có, hãy đề xuất cân bằng đó.

Hướng dẫn trả lời:

a) Tuyến tụy có vai trò quan trọng trong việc ổn định lượng đường trong máu bởi tuyến này sản xuất hai loại hormone: insulin và glucagon. Hoạt động ăn uống sinh ra glucose, lúc này insulin sẽ có vai trò chuyển glucose thành glycogen tích trữ trong gan. Khi cơ thể hoạt động sẽ tiêu thụ glucose, lúc này glucagon sẽ có vai trò chuyển glycogen trong gan thành glucose.

b) Cả hai thời điểm đều xảy ra đồng thời hai quá trình sinh ra và mất đi glucose.

- Khi hoạt động thể thao: tiêu hao glucose nhưng lại được sinh ra bổ sung từ glycogen.

- Khi ăn uống: sinh ra glucose do ăn uống và mất đi glucose do hoạt động của một số bộ phận (tay, miệng, não bộ,...).

Có thể coi đó là cân bằng hoá học đặc biệt do sự sinh ra và mất đi glucose liên quan đến các phản ứng hóa học. Ví dụ: Glucose ⇌ Glycogen.

Câu 15: Carbon monoxide thay thế oxygen trong hemoglobin đã bị oxi hoá theo phản ứng:

HbO$_{2}$(aq) + CO(aq) ⇌ HbCO(aq) + O$_{2}$(aq)

Tại nhiệt độ trung bình trong cơ thể, hằng số cân bằng của phản ứng trên là K$_{C}$ = 170.

Giả sử một hỗn hợp không khí bị ô nhiễm carbon monoxide ở mức 0,1% (theo thể tích). Coi không khí chứa 20,0% oxygen về thể tích; tỉ lệ oxygen và carbon monoxide hoà tan trong máu giống với tỉ lệ của chúng trong không khí. Cho biết tỉ lệ HbCO so với HbO$_{2}$ trong máu là bao nhiêu. Em có nhận xét gì về tính độc của khí CO?

Hướng dẫn trả lời:

$K_{C}=\frac{[HbCO][O_{2}]}{[HbO_{2}][CO]}$

$\frac{[HbCO]}{[HbO_{2}]}=K_{C}.\frac{[CO]}{[O_{2}]}=170.\frac{0,10}{20,0}=0,85$

Nhận xét: Như vậy, mặc dù nồng độ CO rất nhỏ so với nồng độ O$_{2}$ nhưng có thể làm một lượng đáng kể HbO, chuyển thành HbCO$_{2}$ dẫn tới làm giảm khả năng vận chuyển O$_{2}$ của máu một cách nghiêm trọng.