Nguyên lí Le Chatelier: sự chuyển dịch cân bằng khi đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ và bài tập có đáp án
Nguyên lí Le Chatelier cho biết khi thay đổi nồng độ, áp suất hoặc nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều chống lại sự thay đổi đó. Quy tắc cho từng yếu tố, vai trò của xúc tác, ví dụ NH3, NO2, HI và bài tập có đáp án Hóa 11.
Nguyên lí Le Chatelier là gì?
Nguyên lí Le Chatelier phát biểu: một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng, khi chịu một tác động bên ngoài như thay đổi nồng độ, áp suất hoặc nhiệt độ, thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động đó.
Ảnh hưởng của từng yếu tố
| Tác động | Cân bằng chuyển dịch theo chiều |
|---|---|
| Tăng nồng độ một chất | Làm giảm nồng độ chất đó (tiêu thụ chất đó) |
| Giảm nồng độ một chất | Làm tăng nồng độ chất đó (tạo thêm chất đó) |
| Tăng áp suất | Giảm số mol khí |
| Giảm áp suất | Tăng số mol khí |
| Tăng nhiệt độ | Phản ứng thu nhiệt ($\Delta H > 0$) |
| Giảm nhiệt độ | Phản ứng tỏa nhiệt ($\Delta H < 0$) |
| Thêm xúc tác | Không chuyển dịch (chỉ đạt cân bằng nhanh hơn) |
Ví dụ
Ví dụ 1
$\ce{N2 + 3H2 <=> 2NH3}$, $\Delta H = -92$ kJ. Làm thế nào để tăng hiệu suất tạo $\ce{NH3}$?
Tăng áp suất (vế phải có $2$ mol khí, ít hơn $4$ mol khí vế trái); giảm nhiệt độ (phản ứng thuận tỏa nhiệt); tăng nồng độ $\ce{N2}$, $\ce{H2}$ hoặc tách $\ce{NH3}$.
Ví dụ 2
$\ce{N2O4 <=> 2NO2}$, $\Delta H = +58$ kJ. Đun nóng bình thì màu thay đổi thế nào?
Tăng nhiệt độ làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt (thuận) nên màu nâu đỏ đậm lên.
Ví dụ 3
$\ce{H2 + I2 <=> 2HI}$. Tăng áp suất có chuyển dịch cân bằng không?
Không, vì số mol khí hai vế bằng nhau ($2$ và $2$).
Ví dụ 4
$\ce{CaCO3(s) <=> CaO(s) + CO2(g)}$ ($\Delta H > 0$). Làm sao nung vôi hiệu quả?
Tăng nhiệt độ và liên tục lấy $\ce{CO2}$ ra (giảm áp suất riêng của $\ce{CO2}$) để cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.
Những lỗi thường gặp
Bài tập thực hành
- $\ce{2SO2 + O2 <=> 2SO3}$, $\Delta H < 0$. Tăng áp suất thì cân bằng dịch theo chiều nào?
- $\ce{N2O4 <=> 2NO2}$: giảm áp suất làm cân bằng dịch theo chiều nào?
- $\ce{CO + H2O <=> CO2 + H2}$, $\Delta H < 0$. Tăng nhiệt độ thì cân bằng dịch chuyển thế nào?
- Thêm xúc tác vào hệ cân bằng thì có chuyển dịch không?
- $\ce{PCl5 <=> PCl3 + Cl2}$. Thêm $\ce{Cl2}$ thì cân bằng dịch chuyển thế nào?
Đáp án
- Chiều thuận (tạo $\ce{SO3}$, giảm số mol khí).
- Chiều thuận (tạo $\ce{NO2}$, tăng số mol khí).
- Chiều nghịch (thu nhiệt).
- Không chuyển dịch.
- Chiều nghịch (tiêu thụ $\ce{Cl2}$).
Tổng kết
Bài học liên quan
Bài trước: Hằng số cân bằng KC
Bài tiếp theo: Ứng dụng cân bằng hóa học trong sản xuất
Xem tất cả bài học chủ điểm Cân bằng hóa học
Câu hỏi thường gặp
Nguyên lí Le Chatelier là gì?
Cân bằng chuyển dịch theo chiều chống lại tác động bên ngoài.
Áp suất ảnh hưởng thế nào?
Tăng áp suất thì cân bằng dịch về phía ít mol khí hơn.
Nhiệt độ ảnh hưởng thế nào?
Tăng nhiệt độ thì dịch theo chiều thu nhiệt.
Xúc tác có làm chuyển dịch cân bằng không?
Không.