Bài giảng Hóa đại cương - Phần 2: Các quy luật diễn ra của các quá trình hóa học - Chương 1: Nhiệt động lực học của các quá trình hóa học (Tiếp)

IV. CÂN BẰNG HÓA HỌC
1. Phản ứng thuận nghịch và trạng thái cân 
bằng hóa học
2. Hằng số cân bằng và mức độ diễn ra của 
phản ứng hóa học
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa 
học
1. Phản ứng thuận nghịch và trạng thái 
cân bằng hóa học
a. Khái niệm về phản ứng thuận nghịch
b. Trạng thái cân bằng hóa học
a. Khái niệm về phản ứng thuận nghịch
• Phản ứng một chiều (phản ứng hoàn toàn): 
• Phản ứng thuận nghịch (phản ứng không hoàn toàn): ⇌
b. Trạng thái cân bằng hóa học
H2 + I2 = 2HI
22 HItt
CCkv =
2
HInn Ckv =
Ở thời điểm ban đầu:  = 0: vt = maxmax, 22 =IH CC
CHI = 0 vn = 0
Theo thời gian: : vt 22 , IH CC
CHI  vn 
vt = vn
cb 0
v
vt
vn
Nhận xét về đặc điểm của phản ứng thuận nghịch:
• Ở cùng đk, pư có thể xảy ra theo cả chiều thuận và nghịch
• Kết quả pư không phụ thuộc vào hướng đi tới.
• Nếu điều kiện phản ứng không thay đổi thì dù kéo dài phản 
ứng đến bao lâu, trạng thái cuối cùng của hệ vẫn giữa 
nguyên: trạng thái cân bằng hóa học
• Trạng thái cân bằng hóa học là trạng thái cân bằng động
• Trạng thái cân bằng ứng với G = 0
2. Hằng số cân bằng và mức độ diễn ra 
của phản ứng hóa học
a. Hằng số cân bằng
b. Hằng số cân bằng và các đại lượng 
nhiệt động
a. Hằng số cân bằng
aA + bB ↔ cC + dD
• Khi trạng thái đạt cân bằng: vt = vn
• K – hằng số ở nhiệt độ xác định: hằng số cân bằng.
• Cân bằng giữa các chất khí
• Đối với phản ứng dị thể: 
Ví dụ: CaCO3(r) ⇌ CaO(r) + CO2(k)
→
d
D
c
Cn
b
B
a
At CCkCCk .... =
b
B
a
A
d
D
c
C
n
t
C
CC
CC
k
k
K ==
 badc
b
B
a
A
d
D
c
C
b
B
a
A
d
D
c
C
b
B
a
A
d
D
c
C
p RT
CC
CC
RTCRTC
RTCRTC
pp
pp
K
--+
===
 nCp RTKK
D
=
3
2
CaCO
COCaO
p
p
pp
K = 
2
3
CO
CaO
CaCO
pp p
p
p
KK = =
b. Hằng số cân bằng và các đại lng nhiệt động
• Quan hệ giữa hằng số cân bằng và độ thay đổi thế đẳng áp 
Khí
aA + bB ⇌ cC + dD

+D=D
b
B
a
A
d
D
c
C
TT
pp
pp
RTGG ln0
Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng: DGT = 0
p
cb
b
B
a
A
d
D
c
C
T KRT
pp
pp
RTG lnln0 -= 
-=D
Lỏng

+D=D
b
B
a
A
d
D
c
C
TT
CC
CC
RTGG ln0
Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng: DGT = 0
C
cb
b
B
a
A
d
D
c
C
T KRT
CC
CC
RTG lnln0 -= 
-=D
 Kp = f(bc pư, T) Kp f(C)
pp
K
Q
RTQRTKRTG lnlnln =+-=D
b
B
a
A
d
D
c
C
pp
pp
Q =
• Nếu Q < Kp → DG < 0 → phản ứng xảy ra theo chiều thuận
• Nếu Q > Kp → DG > 0 → phản ứng xảy ra theo chiều nghịch
• Nếu Q = Kp → DG = 0 → hệ đạt trạng thái cân bằng
Ví dụ: Tính hằng số cân bằng của phản ứng:
2 NO2(k) ↔ N2O4(k)
ở 298K khi biết 
Giải: 
KJvàkJH pu /6,176S 040,58
0
298pu
0
298 -=D-=D
-5412.3J176,6298 58040- = +=D-D=D 0298
0
298
0
298 STHG
185,2
298314,8
3,5412
ln
0
=
=
D
-=
RT
G
K p 9,82
2
42 ==
NO
ON
p
p
p
K
Quan hệ của Kp với nhiệt độ và nhiệt phản ứng
ooo STHG D-D=D
p
o KRTG ln-=D
-
D
=
21
0
1
2 11ln
TTR
H
K
K
D
+
D
-=
0
2
0
2ln
R
S
RT
H
K
D
+
D
-=
0
1
0
1ln
R
S
RT
H
K
Ví dụ
NO(k) + ½ O2(k) ⇌ NO2(k) Tính Kp ở 325
0C?
• Biết: DH0 = -56,484kJ và Kp = 1,3.10
6 ở 250C
02.14325 =K
64.2ln 325 =K
437,11
598
1
298
1
314,8
56484
10.3,1
ln 6
598 -= 
--=
K
11
ln
598298
0
298
598
-
D
=
TTR
H
K
K
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng 
hóa học
a. Sự dịch chuyển cân bằng
b. Ảnh hưởng của nồng độ tới sự dịch 
chuyển cân bằng
c. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự dịch 
chuyển cân bằng
d. Ảnh hưởng của áp suất tới sự dịch 
chuyển cân bằng
e. Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le 
Chatelier (1850 – 1936, người Pháp).
a. Sự dịch chuyển cân bằng
aA + bB ⇌ cC + dD
• Khi hệ đạt trạng thái cb:
• Nếu p, C, T thay đổi → DGT 0 → hệ cb → vt vn. → 
Phản ứng xảy ra cho đến khi hệ đạt trạng thái cb mới.
→ sự chuyển dịch cân bằng.
0lnln = 
--=D
b
B
a
A
d
D
c
C
pT
pp
pp
KRTG
b. Ảnh hưởng của C tới sự dịch chuyển cb
• H2 + I2 ⇌ 2HI 
• Khi hệ đạt trạng thái cân bằng: vt = vn
• Nếu tăng nồng độ H2 lên 2 lần:
• → Khi ↑ vt↑ → cb chuyển dịch theo chiều thuận → ↓
22 IHtt
CCkv =
2
HInn Ckv =
tIHtt vCCkv 22 22
' ==
nn vv =
'
2H
C
2H
C
c. Ảnh hưởng của T tới sự dịch chuyển cb
• Nếu DH0 > 0: khi T ↑ → K↑ → cb: thuận (thu nhiệt). 
Khi T↓ → K ↓ → cb: nghịch (tỏa nhiệt).
• Nếu DH0 < 0: Khi T↑ → K↓ → cb: nghịch (thu nhiệt). 
Khi T↓ → K ↑ → cb: thuận (tỏa nhiệt).
R
S
RT
H
K p
00
ln
D
+
D
-=
Ví dụ
2NO2(k) ⇌ N2O4(k), DH
0 = -58,04kJ
Màu nâu không màu
• Ở 298K ta có Kp = 8,9 → 
2
242
9,8 NOON pp =
Ở 273K 
2
242
02,76 NOON pp =
02,76273 =K
331,4145,2186,2ln 273 =+=K
145,2)10.07,3(
314,8
58040
9,8
ln
4273 =- 
-
= -
K
273
1
298
1
ln
0
298
273 
-
D
=
R
H
K
K
d. Ảnh hưởng của p tới sự dịch chuyển cb
Ví dụ: 2NO(k)+ O2(k) ⇌ 2NO2(k)
• Khi tăng P lên 2 lần nồng độ các chất đều tăng gấp đôi. 
• P↑ 2 lần → cb: phải → tạo thêm NO2 → ∑n ↓ → P↓.
• P↓ 2 lần → cb: trái → tạo thêm NO và O2 → ∑n ↑ → P↑.
2
2
ONOtt CCkv =
2
2NOnn
Ckv =
 nNOnNOnn
tONOtONOtt
vCkCkv
vCCkCCkv
442
8.82.2
22'
22'
22
22
===
===
e. Nguyên lý chuyển dịch cb Le Chatelier
Phát biểu: Một hệ đang ở trạng 
thái cân bằng mà ta thay đổi 
một trong các thông số trạng 
thái của hệ (nồng độ, nhiệt độ, 
áp suất) thì cân bằng sẽ dịch 
chuyển theo chiều có tác dụng 
chống lại sự thay đổi đó.