Câu hỏi: Tại nhiệt độ không đổi, ở trạng thái cân bằng,
- A. nồng độ của các chất trong hỗn hợp phản ứng không thay đổi.
- B. nồng độ của các chất trong hỗn hợp phản ứng vẫn liên tục thay đổi.
Đáp án đúng là A. nồng độ của các chất trong hỗn hợp phản ứng không thay đổi. Tại nhiệt độ không đổi, khi hệ đạt trạng thái cân bằng hóa học, tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch nên nồng độ các chất được giữ nguyên theo thời gian.
Vì sao đáp án A đúng
Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. Lúc này, trong một đơn vị thời gian, số phân tử chất phản ứng chuyển thành sản phẩm đúng bằng số phân tử sản phẩm chuyển ngược lại thành chất phản ứng. Kết quả là nồng độ của mọi chất trong hỗn hợp phản ứng — cả chất tham gia lẫn sản phẩm — không còn thay đổi theo thời gian.
Cần phân biệt rõ hai tầng của hiện tượng. Ở tầng vi mô, các phân tử vẫn liên tục tương tác và chuyển hóa theo cả hai chiều, phản ứng không hề dừng lại. Ở tầng vĩ mô, vì lượng chất tạo thành bằng lượng chất bị phân hủy, ta quan sát được một trạng thái ổn định: nồng độ, màu sắc, áp suất, khối lượng… của hệ đều giữ nguyên. Đây chính là đặc trưng của cân bằng động.
Đề bài nêu điều kiện “tại nhiệt độ không đổi” để loại bỏ yếu tố nhiệt độ làm dịch chuyển cân bằng. Khi nhiệt độ giữ nguyên và hệ đã đạt cân bằng, nồng độ các chất là hằng số — đúng như phương án A mô tả.
Vì sao phương án B sai
Phương án B là phương án dễ nhầm nhất vì nó đúng ở giai đoạn trước khi hệ đạt cân bằng. Khi phản ứng mới bắt đầu, nồng độ chất tham gia giảm dần và nồng độ sản phẩm tăng dần, nên nói “nồng độ vẫn liên tục thay đổi” chỉ đúng trong khoảng thời gian đó.
Khi hệ đã ở trạng thái cân bằng, sự thay đổi đó chấm dứt: tốc độ hai chiều đã cân bằng nhau nên nồng độ mỗi chất đứng yên. Nói nồng độ “vẫn liên tục thay đổi” ở trạng thái cân bằng là đánh đồng trạng thái cân bằng với quá trình đang diễn ra theo một chiều — trái với định nghĩa cân bằng hóa học. Lưu ý: nồng độ không đổi không có nghĩa phản ứng dừng; phản ứng vẫn tiếp diễn theo hai chiều với tốc độ bằng nhau.
Hệ thống kiến thức liên quan
Nắm chắc khái niệm cân bằng hóa học giúp phân biệt nhanh các phương án nhiễu dạng này:
- Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo hai chiều ngược nhau trong cùng điều kiện; chỉ phản ứng thuận nghịch mới có trạng thái cân bằng.
- Cân bằng hóa học là trạng thái mà tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch; đây là cân bằng động, không phải cân bằng tĩnh.
- Ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không đổi theo thời gian nhưng không bằng nhau và không nhất thiết bằng nồng độ ban đầu.
- Cân bằng có thể bị chuyển dịch khi thay đổi nhiệt độ, nồng độ, áp suất (với hệ khí) — theo nguyên lí Le Chatelier. Đề nêu “nhiệt độ không đổi” nhằm loại trừ yếu tố này.
- Phản ứng không dừng lại ở trạng thái cân bằng: hai chiều vẫn xảy ra, chỉ là tốc độ bằng nhau.
Cách nhận diện nhanh dạng câu hỏi này
Với câu hỏi về trạng thái cân bằng, hãy tự hỏi: hệ đã đạt cân bằng chưa hay còn đang trên đường tới cân bằng? Nếu đã đạt cân bằng, từ khóa cần khớp là “không thay đổi”, “không đổi theo thời gian”, “tốc độ thuận bằng tốc độ nghịch”. Phương án nhắc tới “liên tục thay đổi” chỉ đúng cho giai đoạn trước cân bằng. Mẹo nhớ: “Cân bằng động — phản ứng chạy, nồng độ đứng”.
