Skip to content · ⁨Bỏ qua nội dung⁩

Chemical reactions · ⁨Phản ứng hóa học⁩

IGCSE Chemistry · ⁨Hóa học IGCSE⁩ · Topic 6 · ⁨Chủ đề 6⁩

Video lesson for this topic · ⁨Bài học video cho chủ đề này⁩ Open the video page · ⁨Mở trang video⁩
15:53

Tốc độ & Cân bằng

Sữa để trên bàn hỏng trong một ngày. Trong tủ lạnh, nó kéo dài một tuần. Cùng một loại sữa — nhưng phản ứng diễn ra với tốc độ khác nhau. Đầu tiên, kiểm tra nhanh: một phản ứng hóa…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp⁩

6.1

Physical and chemical changes · ⁨Sự thay đổi vật lý và hóa học⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
Core Supplement
1 Identify physical and chemical changes, and describe the differences between them
Tiếng Việt
Cốt lõi Bổ sung
1 Xác định sự thay đổi vật lý và hóa học, và mô tả sự khác biệt giữa chúng

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

A physical change 物理变化 does not make a new substance. The substance only changes its state or shape, and the change can usually be reversed. Melting ice and dissolving sugar are physical changes.

A chemical change 化学变化 (a chemical reaction) makes one or more new substances and is usually hard to reverse. Signs of a chemical change include a colour change, a gas being given off, an energy change, or a precipitate 沉淀 (a solid) forming.

Physical change Chemical change
no new substance made new substance(s) made
easy to reverse usually hard to reverse
e.g. melting, boiling, dissolving e.g. burning, rusting
Tiếng Việt
Rỉ sét trên bề mặt sắt
Sắt bị gỉ là một sự thay đổi hóa học — nó tạo ra một chất mới.

Một sự thay đổi vật lý không tạo ra chất mới. Chất chỉ thay đổi trạng thái hoặc hình dạng, và sự thay đổi thường có thể đảo ngược. Băng tan và đường hòa tan là những sự thay đổi vật lý.

Một thay đổi hóa học (phản ứng hóa học) tạo ra một hoặc nhiều chất mới và thường khó đảo ngược. Dấu hiệu của thay đổi hóa học bao gồm sự thay đổi màu sắc, khí bị giải phóng, sự thay đổi năng lượng, hoặc sự hình thành kết tủa (chất rắn).

Thay đổi vật lý Thay đổi hóa học
không tạo ra chất mới tạo ra chất(một số chất mới)
dễ dàng đảo ngược thường khó đảo ngược
ví dụ: nóng chảy, sôi, hòa tan ví dụ: cháy, gỉ sét
Explore · ⁨Khám phá⁩

Physical change vs chemical change · ⁨Biến đổi vật lý so với biến đổi hóa học⁩

Step through the difference. A physical change makes no new substance and is usually easy to reverse; a chemical change makes a new substance and is hard to undo. · ⁨Phân biệt sự khác biệt. Biến đổi vật lý không tạo ra chất mới và thường dễ đảo ngược; biến đổi hóa học tạo ra chất mới và khó đảo ngược.⁩

6.2

Rate of reaction · ⁨Tốc độ phản ứng⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
Core Supplement
5 Describe collision theory in terms of: (a) number of particles per unit volume (b) frequency of collisions between particles (c) kinetic energy of particles (d) activation energy, $E_a$
1 Describe the effect on the rate of reaction of: (a) changing the concentration of solutions (b) changing the pressure of gases (c) changing the surface area of solids (d) changing the temperature (e) adding or removing a catalyst, including enzymes 6 Describe and explain the effect on the rate of reaction of: (a) changing the concentration of solutions (b) changing the pressure of gases (c) changing the surface area of solids (d) changing the temperature (e) adding or removing a catalyst, including enzymes using collision theory
2 State that a catalyst increases the rate of a reaction and is unchanged at the end of a reaction 7 State that a catalyst decreases the activation energy, $E_a$, of a reaction
3 Describe practical methods for investigating the rate of a reaction including change in mass of a reactant or a product and the formation of a gas 8 Evaluate practical methods for investigating the rate of a reaction including change in mass of a reactant or a product and the formation of a gas
4 Interpret data, including graphs, from rate of reaction experiments
Tiếng Việt
Cốt lõi Bổ sung
5 Mô tả thuyết va chạm theo các khái niệm: (a) số hạt trên một đơn vị thể tích (b) tần suất va chạm giữa các hạt (c) động năng của các hạt (d) năng lượng kích hoạt, $E_a$
1 Mô tả ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của: (a) thay đổi nồng độ dung dịch (b) thay đổi áp suất khí (c) thay đổi diện tích bề mặt chất rắn (d) thay đổi nhiệt độ (e) thêm hoặc loại bỏ chất xúc tác, bao gồm enzyme 6 Mô tả và giải thích ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của: (a) thay đổi nồng độ dung dịch (b) thay đổi áp suất khí (c) thay đổi diện tích bề mặt chất rắn (d) thay đổi nhiệt độ (e) thêm hoặc loại bỏ chất xúc tác, bao gồm enzyme bằng cách sử dụng thuyết va chạm
2 Nêu rằng chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng và không bị biến đổi vào cuối phản ứng 7 Nêu rằng chất xúc tác làm giảm năng lượng kích hoạt, $E_a$, của phản ứng
3 Mô tả các phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu tốc độ phản ứng, bao gồm sự thay đổi khối lượng của chất tham gia hoặc sản phẩm và sự hình thành khí 8 Đánh giá các phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu tốc độ phản ứng, bao gồm sự thay đổi khối lượng của chất tham gia hoặc sản phẩm và sự hình thành khí
4 Giải thích dữ liệu, bao gồm biểu đồ, từ các thí nghiệm về tốc độ phản ứng

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English
Collision theory: energy and orientation

The rate of reaction 反应速率 tells you how fast the reactants 反应物 change into products 生成物.

Collision theory

Collision theory 碰撞理论 explains what controls the rate. For a reaction to happen, the particles 粒子 must collide 碰撞, and they must collide with enough energy. The least energy they need is the activation energy 活化能 ($E_a$). A faster rate happens when the particles have successful collisions more often.

What changes the rate

Change Effect Reason (collision theory)
increase concentration 浓度 of a solution faster more particles in the same volume, so collisions happen more often
increase pressure 压强 of gases faster particles are pushed closer, so collisions happen more often
increase surface area 表面积 of a solid faster more particles are exposed, so collisions happen more often
increase temperature faster particles gain kinetic energy 动能 and move faster, so collisions are more frequent and more of them have enough energy
add a catalyst 催化剂 faster the catalyst lowers the activation energy, so more collisions are successful

Catalysts

A catalyst speeds up a reaction but is not used up — it is unchanged at the end. It works by lowering the activation energy. Enzymes 酶 are biological catalysts (catalysts that work in living things).

Measuring the rate

You can follow a reaction over time in these ways:

  • Change in mass: stand the flask on a balance. If a gas escapes, the mass falls. Record the mass at regular times.
  • Volume of gas: collect the gas in a gas syringe 注射器 and read its volume at regular times.
  • Formation of a precipitate: in a reaction that turns cloudy, time how long it takes for a mark under the flask to disappear.

On a graph of product against time, the line is steepest at the start (fastest rate), becomes less steep as reactants are used up, and goes flat when the reaction has finished.

Tiếng Việt
Lý thuyết va chạm: năng lượng và hướng va chạm

Tốc độ phản ứng cho biết các chất tham gia chuyển hóa thành sản phẩm nhanh thế nào.

Thuyết va chạm

Thuyết va chạm giải thích những yếu tố kiểm soát tốc độ. Để phản ứng xảy ra, các hạt phải va chạm, và chúng phải va chạm với đủ năng lượng. Mức năng lượng tối thiểu cần thiết là năng lượng hoạt hóa ($E_a$). Tốc độ nhanh hơn xảy ra khi các hạt có va chạm thành công thường xuyên hơn.

Những yếu tố làm thay đổi tốc độ

Thay đổi Tác động Lý do (thuyết va chạm)
tăng nồng độ dung dịch nhanh hơn nhiều hạt hơn trong cùng thể tích, nên va chạm xảy ra thường xuyên hơn
tăng áp suất của khí nhanh hơn các hạt bị đẩy lại gần nhau, nên va chạm xảy ra thường xuyên hơn
tăng diện tích bề mặt của chất rắn nhanh hơn nhiều hạt được expose hơn, nên va chạm xảy ra thường xuyên hơn
tăng nhiệt độ nhanh hơn các hạt nhận thêm động năng và di chuyển nhanh hơn, nên va chạm diễn ra thường xuyên hơn và nhiều hạt có đủ năng lượng hơn
thêm xúc tác nhanh hơn xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa, nên nhiều va chạm trở nên thành công
Hai hộp hạt: hộp có nồng độ cao hơn chứa nhiều hạt hơn, nên va chạm xảy ra thường xuyên hơn
Nhiều hạt hơn trong cùng thể tích va chạm thường xuyên hơn, nên tốc độ nhanh hơn
Một khối lớn chỉ tiếp xúc với axit ở phía ngoài, bên cạnh cùng một chất rắn dạng bột mà axit có thể tiếp xúc toàn bộ
Vỡ chất rắn thành bột sẽ exposes nhiều diện tích bề mặt hơn, nên tốc độ nhanh hơn

Xúc tác

Xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không bị tiêu hao — nó không thay đổi vào cuối quá trình. Nó hoạt động bằng cách giảm năng lượng hoạt hóa. Enzyme là xúc tác sinh học (xúc tác hoạt động trong cơ thể sống).

Sơ đồ đường đi phản ứng có ngọn đồi cao khi không có xúc tác và ngọn đồi thấp hơn khi có xúc tác, cả hai đều kết thúc ở cùng sản phẩm
Xúc tác cung cấp năng lượng hoạt hóa thấp hơn để nhiều va chạm thành công; $\Delta H$ không thay đổi

Đo lường tốc độ

Bạn có thể theo dõi phản ứng theo thời gian theo những cách sau:

  • Sự thay đổi khối lượng: đặt bình lên cân. Nếu khí thoát ra, khối lượng sẽ giảm. Ghi lại khối lượng tại các khoảng thời gian đều đặn.
  • Thể tích khí: thu khí vào xi-lanh đo khí và đọc thể tích tại các khoảng thời gian đều đặn.
  • Sự hình thành kết tủa: trong phản ứng làm đục dung dịch, đếm thời gian để một dấu hiệu dưới bình biến mất.
Bình tam giác chứa hỗn hợp phản ứng được nối bằng ống dẫn khí với xi-lanh khí đang đầy khí
Xi-lanh khí thu khí giải phóng; đọc thể tích tại các khoảng thời gian đều đặn để theo dõi tốc độ

Trên đồ thị sản phẩm theo thời gian, đường biểu diễn dốc nhất ở đầu (tốc độ nhanh nhất), trở nên ít dốc hơn khi chất tham gia bị tiêu thụ, và bằng phẳng khi phản ứng hoàn tất.

Đồ thị thể tích khí theo thời gian: dốc ban đầu rồi leveling off, với đường cong nhanh và chậm đạt cùng lượng cuối cùng
Tốc độ nhanh nhất ở đầu (dốc nhất) và đường biểu leveling off khi phản ứng kết thúc
Explore · ⁨Khám phá⁩

Rate from a gas-volume graph · ⁨Tốc độ từ đồ thị thể tích khí⁩

The gradient of the volume–time curve is the rate; it is steepest at the start and flattens as reactants run out. · ⁨Độ dốc của đường cong thể tích–thời gian chính là tốc độ; nó dốc nhất ở ban đầu và phẳng dần khi chất tham gia hết.⁩

Explore · ⁨Khám phá⁩

Rate of reaction · ⁨Tốc độ phản ứng⁩

conc = c₀·bᵗ

Concentration falls over time — fast at first, then slower. · ⁨Nồng độ giảm theo thời gian — nhanh ở đầu, sau đó chậm hơn.⁩

Explore · ⁨Khám phá⁩

Collision theory in action · ⁨Thuyết va chạm trong thực tế⁩

Watch the particles collide. Heat speeds them up so they collide more often and harder; more particles or a catalyst give more successful collisions — the rate climbs. · ⁨Quan sát các hạt va chạm. Nhiệt độ làm chúng di chuyển nhanh hơn nên va chạm thường xuyên và mạnh hơn; nhiều hạt hơn hoặc xúc tác mang lại nhiều va chạm thành công hơn — tốc độ tăng lên.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
physical change/ˈfɪzɪkl tʃeɪndʒ/ sự thay đổi vật lý
chemical change/ˈkemɪkl tʃeɪndʒ/ sự thay đổi hóa học
precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ kết tủa
rate of reaction/reɪt ɒv rɪˈækʃn/ tốc độ phản ứng
reactants/rɪˈæktənts/ chất tham gia
products/ˈprɒdʌkts/ sản phẩm
collision theory/kəˈlɪʒn ˈθɪəri/ thuyết va chạm
particles/ˈpɑːtɪklz/ hạt
collide/kəˈlaɪd/ va chạm
activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ năng lượng hoạt hóa
concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ nồng độ
pressure/ˈpreʃə/ áp suất
surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ diện tích bề mặt
kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ động năng
catalyst/ˈkætəlɪst/ chất xúc tác
enzymes/ˈenzaɪmz/ enzyme
syringe/sɪˈrɪndʒ/ xi-lanh
reversible reaction/rɪˈvɜːsɪbl rɪˈækʃn/ phản ứng thuận nghịch
hydrated/haɪˈdreɪtɪd/ có hydrat
anhydrous/ænˈhaɪdrəs/ không có nước
closed system/kləʊzd ˈsɪstəm/ hệ kín
Watch lesson · ⁨Xem bài học⁩
6.3

Reversible reactions and equilibrium · ⁨Phản ứng thuận nghịch và cân bằng⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
Core Supplement
1 State that some chemical reactions are reversible as shown by the symbol $\rightleftharpoons$ 3 State that a reversible reaction in a closed system is at equilibrium when: (a) the rate of the forward reaction is equal to the rate of the reverse reaction (b) the concentrations of reactants and products are no longer changing
2 Describe how changing the conditions can change the direction of a reversible reaction for: (a) the effect of heat on hydrated compounds (b) the addition of water to anhydrous compounds limited to copper(II) sulfate and cobalt(II) chloride 4 Predict and explain, for a reversible reaction, how the position of equilibrium is affected by: (a) changing temperature (b) changing pressure (c) changing concentration (d) using a catalyst using information provided
5 State the symbol equation for the production of ammonia in the Haber process, $\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3\text{(g)}$
6 State the sources of the hydrogen (methane) and nitrogen (air) in the Haber process
7 State the typical conditions in the Haber process as $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $20\,000\text{ kPa}/200\text{ atm}$ and an iron catalyst
8 State the symbol equation for the conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide in the Contact process, $2\text{SO}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{SO}_3\text{(g)}$
9 State the sources of the sulfur dioxide (burning sulfur or roasting sulfide ores) and oxygen (air) in the Contact process
10 State the typical conditions for the conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide in the Contact process as $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $200\text{ kPa}/2\text{ atm}$ and a vanadium(V) oxide catalyst
11 Explain, in terms of rate of reaction and position of equilibrium, why the typical conditions stated are used in the Haber process and in the Contact process, including safety considerations and economics
Tiếng Việt
Cốt lõi Bổ sung
1 Nêu rằng một số phản ứng hóa học là thuận nghịch như được biểu thị bởi ký hiệu $\rightleftharpoons$ 3 Nêu rằng một phản ứng thuận nghịch trong hệ kín đạt trạng thái cân bằng khi: (a) tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch (b) nồng độ của chất tham gia và sản phẩm không còn thay đổi
2 Mô tả cách thay đổi điều kiện có thể làm thay đổi chiều của phản ứng thuận nghịch đối với: (a) ảnh hưởng của nhiệt lên hợp chất ngậm nước (b) việc thêm nước vào hợp chất không nước giới hạn ở đồng(II) sunfat và coban(II) clorua 4 Dự đoán và giải thích, đối với một phản ứng thuận nghịch, cách vị trí cân bằng bị ảnh hưởng bởi: (a) thay đổi nhiệt độ (b) thay đổi áp suất (c) thay đổi nồng độ (d) sử dụng chất xúc tác dựa trên thông tin đã cho
5 Nêu phương trình ký hiệu cho quá trình sản xuất amoniac trong quy trình Haber, $\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3\text{(g)}$
6 Nêu nguồn gốc của hiđro (methan) và nitơ (không khí) trong quy trình Haber
7 Nêu các điều kiện điển hình trong quy trình Haber là $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $20\,000\text{ kPa}/200\text{ atm}$ và chất xúc tác sắt
8 Nêu phương trình ký hiệu cho quá trình chuyển đổi lưu huỳnh điôxít sang lưu huỳnh triôxít trong quy trình Contact, $2\text{SO}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{SO}_3\text{(g)}$
9 Nêu nguồn gốc của lưu huỳnh điôxít (đốt lưu huỳnh hoặc nung quặng sunfua) và ôxy (không khí) trong quy trình Contact
10 Nêu các điều kiện điển hình cho quá trình chuyển đổi lưu huỳnh điôxít sang lưu huỳnh triôxít trong quy trình Contact là $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $200\text{ kPa}/2\text{ atm}$ và chất xúc tác vanadi(V) oxit
11 Giải thích, theo quan điểm về tốc độ phản ứng và vị trí cân bằng, tại sao các điều kiện điển hình nêu trên được sử dụng trong quy trình Haber và quy trình Contact, bao gồm cả các yếu tố an toàn và kinh tế

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English
Le Chatelier's principle
Dynamic equilibrium: the rates converge

Some reactions are reversible 可逆反应: the products can react to form the reactants again. We show this with the symbol $\rightleftharpoons$.

Changing the direction

A clear example uses hydrated 水合 and anhydrous 无水 compounds:

  • Blue hydrated copper(II) sulfate, when heated, loses its water to become white anhydrous copper(II) sulfate. Adding water turns it blue again.
  • Pink hydrated cobalt(II) chloride loses water when heated to become blue anhydrous cobalt(II) chloride. Adding water turns it pink again.

Adding water to the anhydrous solid (and seeing the colour return) is used as a test for water.

Equilibrium

In a closed system 密闭系统 (where nothing enters or leaves), a reversible reaction reaches equilibrium 平衡 when:

  • the rate of the forward reaction 正反应 equals the rate of the reverse reaction 逆反应, and
  • the concentrations of the reactants and products are no longer changing.

Changing the position of equilibrium

The position of equilibrium 平衡位置 tells you whether there are more reactants or more products. You can move it:

  • Temperature: heating moves the equilibrium in the direction that takes in heat (the endothermic 吸热反应 direction); cooling moves it in the direction that gives out heat (the exothermic 放热反应 direction).
  • Pressure (gases): more pressure moves the equilibrium to the side with fewer gas molecules.
  • Concentration: adding more of a substance moves the equilibrium to the other side, to use it up.
  • A catalyst does not move the position of equilibrium. It only helps the reaction reach equilibrium faster.

The Haber process

The Haber process 哈伯法 makes ammonia:

$$\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g)$$
  • The hydrogen 氢气 comes from methane 甲烷 (natural gas); the nitrogen 氮气 comes from the air.
  • Typical conditions: a temperature of $450\,{}^{\circ}\text{C}$, a pressure of about $200$ atm ($20\,000$ kPa), and an iron 铁 catalyst.

The Contact process

The Contact process 接触法 turns sulfur dioxide into sulfur trioxide:

$$2\text{SO}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(g)$$
  • The sulfur dioxide comes from burning sulfur 硫 (or roasting sulfide ores); the oxygen 氧气 comes from the air.
  • Typical conditions: a temperature of $450\,{}^{\circ}\text{C}$, a pressure of about $2$ atm ($200$ kPa), and a vanadium(V) oxide 五氧化二钒 catalyst.

Why these conditions are chosen

The conditions are a compromise 折中:

  • A higher pressure would give more product, but very high pressure is dangerous and expensive, so a medium pressure is used.
  • A lower temperature would give more product (both forward reactions are exothermic), but the reaction would be too slow, so a fairly high temperature is used to keep a good rate.
  • The catalyst speeds up the reaction without changing the position of equilibrium, which lowers cost.
Tiếng Việt
Nguyên lý Le Chatelier
Cân bằng động: tốc độ hội tụ

Một số phản ứng là thuận nghịch: sản phẩm có thể phản ứng để tạo lại chất tham gia. Chúng ta biểu diễn điều này bằng ký hiệu $\rightleftharpoons$.

Đồng(II) sunfat hydrat màu xanh mất nước khi nung thành đồng(II) sunfat không nước màu trắng; thêm nước lại làm nó quay sang màu xanh
Đun nóng muối đồng sunfat màu xanh lam làm mất nước; thêm nước vào sẽ khiến nó quay lại màu xanh lam

Thay đổi chiều hướng

Một ví dụ rõ ràng sử dụng các hợp chất hydrat và không nước:

  • Đồng(II) sunfat hydrat màu xanh, khi nung, mất nước để trở thành đồng(II) sunfat không nước màu trắng. Thêm nước làm nó quay sang màu xanh again.
  • Cobalt(II) clorua hydrat màu hồng mất nước khi nung để trở thành cobalt(II) clorua không nước màu xanh. Thêm nước làm nó quay sang màu hồng again.

Thêm nước vào chất rắn không nước (và thấy màu quay trở lại) được sử dụng như một bài kiểm tra cho nước.

Cân bằng thị trường

Trong hệ kín (nơi không có gì đi vào hay đi ra), một phản ứng thuận nghịch đạt đến cân bằng khi:

  • tốc độ của phản ứng thuận bằng tốc độ của phản ứng nghịch, và
  • nồng độ của chất tham gia và sản phẩm không còn thay đổi.

Thay đổi vị trí cân bằng

Vị trí cân bằng cho bạn biết liệu có nhiều chất tham gia hay nhiều sản phẩm hơn. Bạn có thể di chuyển nó:

  • Nhiệt độ: gia nhiệt di chuyển cân bằng theo chiều hấp thụ nhiệt (chiều hấp nhiệt); làm lạnh di chuyển nó theo chiều tỏa nhiệt (chiều tỏa nhiệt).
  • Áp suất (khí): áp suất cao hơn di chuyển cân bằng về phía có ít phân tử khí hơn.
  • Nồng độ: thêm nhiều một chất sẽ di chuyển cân bằng sang phía kia để tiêu thụ chất đó.
  • Xúc tác không di chuyển vị trí cân bằng. Nó chỉ giúp phản ứng đạt cân bằng nhanh hơn.

Quá trình Haber

Quá trình Haber sản xuất ammonia:

$$\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g)$$
  • Hydrogen đến từ methane (khí tự nhiên); nitrogen đến từ không khí.
  • Điều kiện điển hình: nhiệt độ $450\,{}^{\circ}\text{C}$, áp suất khoảng $200$ atm ($20\,000$ kPa), và xúc tác sắt.

Quy trình tiếp xúc

Quy trình tiếp xúc chuyển đổi lưu huỳnh đioxit thành lưu huỳnh trioxit:

$$2\text{SO}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(g)$$
  • Lưu huỳnh đioxit thu được từ việc đốt lưu huỳnh (hoặc nung quặng sunfua); oxy lấy từ không khí.
  • Điều kiện điển hình: nhiệt độ $450\,{}^{\circ}\text{C}$, áp suất khoảng $2$ atm ($200$ kPa), và chất xúc tác vanađi(V) oxit.

Tại sao chọn những điều kiện này

Các điều kiện là một sự giải quyết thỏa hiệp:

  • Áp suất cao hơn sẽ tạo ra nhiều sản phẩm hơn, nhưng áp suất quá cao thì nguy hiểm và tốn kém, nên dùng áp suất trung bình.
  • Nhiệt độ thấp hơn sẽ tạo ra nhiều sản phẩm hơn (cả hai chiều phản ứng đều tỏa nhiệt), nhưng phản ứng sẽ diễn ra quá chậm, nên dùng nhiệt độ khá cao để duy trì tốc độ tốt.
  • Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng mà không thay đổi vị trí cân bằng, giúp giảm chi phí.
Explore · ⁨Khám phá⁩

Shifting an equilibrium · ⁨Chuyển dịch cân bằng⁩

Change temperature, pressure or concentration and watch a reversible reaction shift to a new balance. · ⁨Thay đổi nhiệt độ, áp suất hoặc nồng độ và quan sát phản ứng thuận nghịch dịch chuyển sang trạng thái cân bằng mới.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ cân bằng
forward reaction/ˈfɔːwəd rɪˈækʃn/ phản ứng thuận
reverse reaction/rɪˈvɜːs rɪˈækʃn/ phản ứng nghịch
position of equilibrium/pəˈzɪʃn ɒv ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ vị trí cân bằng
endothermic/ˌendəʊˈθɜːmɪk/ endothermic (hấp thụ nhiệt)
exothermic/eɡzəˈðɜːmɪk/ exothermic (tỏa nhiệt)
Haber process/ˈheɪbə ˈprəʊses/ Quy trình Haber
hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ hiđro
methane/ˈmiːθeɪn/ methane
nitrogen/ˈnaɪtrədʒn/ nitơ
iron/ˈaɪən/ sắt
Contact process/ˈkɒntækt ˈprəʊses/ Quy trình Contact
sulfur/ˈsʌlfɜː/ lưu huỳnh
oxygen/ˈɒksɪdʒn/ oxy
vanadium(V) oxide/væˈneɪdɪəm ˈɒksaɪd/ vanadi(V) oxit
compromise/ˈkɒmprəmaɪz/ thỏa hiệp
Watch lesson · ⁨Xem bài học⁩
6.4

Redox · ⁨Oxy hóa khử⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
Core Supplement
1 Use a Roman numeral to indicate the oxidation number of an element in a compound
2 Define redox reactions as involving simultaneous oxidation and reduction
3 Define oxidation as gain of oxygen and reduction as loss of oxygen 6 Define oxidation in terms of: (a) loss of electrons (b) an increase in oxidation number
7 Define reduction in terms of: (a) gain of electrons (b) a decrease in oxidation number
4 Identify redox reactions as reactions involving gain and loss of oxygen 8 Identify redox reactions as reactions involving gain and loss of electrons
5 Identify oxidation and reduction in redox reactions 9 Identify redox reactions by changes in oxidation number using: (a) the oxidation number of elements in their uncombined state is zero (b) the oxidation number of a monatomic ion is the same as the charge on the ion (c) the sum of the oxidation numbers in a compound is zero (d) the sum of the oxidation numbers in an ion is equal to the charge on the ion
10 Identify redox reactions by the colour changes involved when using acidified aqueous potassium manganate(VII) or aqueous potassium iodide
11 Define an oxidising agent as a substance that oxidises another substance and is itself reduced
12 Define a reducing agent as a substance that reduces another substance and is itself oxidised
13 Identify oxidising agents and reducing agents in redox reactions
Tiếng Việt
Cốt lõi Bổ sung
1 Sử dụng chữ số La Mã để chỉ số oxi hóa của một nguyên tố trong hợp chất
2 Định nghĩa phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng bao gồm đồng thời cả oxi hóa và khử
3 Định nghĩa oxi hóa là sự nhận ôxy và khử là sự mất ôxy 6 Định nghĩa oxi hóa theo các khái niệm: (a) mất electron (b) sự gia tăng số oxi hóa
7 Định nghĩa khử theo các khái niệm: (a) nhận electron (b) sự giảm số oxi hóa
4 Xác định các phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng liên quan đến sự nhận và mất ôxy 8 Xác định các phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng liên quan đến sự nhận và mất electron
5 Xác định oxi hóa và khử trong các phản ứng oxi hóa - khử 9 Xác định các phản ứng oxi hóa - khử bằng cách thay đổi số oxi hóa thông qua: (a) số oxi hóa của các nguyên tố ở dạng tự do bằng 0 (b) số oxi hóa của ion đơn nguyên tử bằng điện tích của ion đó (c) tổng các số oxi hóa trong một hợp chất bằng 0 (d) tổng các số oxi hóa trong một ion bằng điện tích của ion đó
10 Xác định các phản ứng oxi hóa - khử bằng cách thay đổi màu sắc khi sử dụng dung dịch Kali manganat(VII) có axit hoặc dung dịch Kali iodua
11 Định nghĩa chất oxi hóa là chất làm oxi hóa chất khác và bản thân nó bị khử
12 Định nghĩa chất khử là chất làm khử chất khác và bản thân nó bị oxi hóa
13 Xác định chất oxi hóa và chất khử trong các phản ứng oxi hóa - khử

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

Oxidation 氧化 and reduction 还原 always happen at the same time, in what is called a redox reaction 氧化还原反应. ('Redox' is short for reduction–oxidation.)

There are three ways to describe oxidation and reduction:

  • Oxygen: oxidation is the gain of oxygen; reduction is the loss of oxygen.
  • Electrons 电子: oxidation is the loss of electrons; reduction is the gain of electrons.
  • Oxidation number 氧化数: in oxidation the oxidation number goes up; in reduction it goes down.

A useful memory aid is OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain — of electrons.

Oxidation number rules

The oxidation number is shown by a Roman numeral, as in iron(II) and iron(III). The rules are:

  • An element that is not combined has an oxidation number of $0$.
  • A single-atom ion has an oxidation number equal to its charge (so $\text{Na}^{+}$ is $+1$).
  • The oxidation numbers in a compound add up to $0$.
  • The oxidation numbers in an ion add up to the charge on the ion.

Worked example. Find the oxidation number of manganese in the manganate(VII) ion, $\text{MnO}_4^{-}$. Each oxygen is $-2$, and there are four of them, giving $4 \times (-2) = -8$. The oxidation numbers in an ion must add up to the charge on the ion, which here is $-1$. So if manganese is $x$, then $x + (-8) = -1$, giving $x = +7$ - exactly what the (VII) in the name tells you. Set the total to the ion's charge, not to zero: zero is only for a neutral compound.

Oxidising and reducing agents

  • An oxidising agent 氧化剂 oxidises another substance, and is itself reduced.
  • A reducing agent 还原剂 reduces another substance, and is itself oxidised.

Some redox reactions show clear colour changes:

  • Acidified potassium manganate(VII) 高锰酸钾 is purple. When it acts as an oxidising agent it is reduced, and the purple colour fades to colourless.
  • Potassium iodide 碘化钾 is colourless. When it is oxidised, red-brown iodine 碘 is formed.
Tiếng Việt

Oxy hóa và khử luôn xảy ra cùng lúc, trong quá trình gọi là phản ứng oxy hóa khử. ('Oxy hóa khử' là viết tắt của khử–oxy hóa.)

Có ba cách để mô tả oxy hóa và khử:

  • Oxy: oxy hóa là sự nhận oxy; khử là sự mất oxy.
  • Electron: oxy hóa là sự mất electron; khử là sự nhận electron.
  • Số oxy hóa: trong oxy hóa, số oxy hóa tăng lên; trong khử, nó giảm xuống.

Một mẹo ghi nhớ hữu ích là OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain — nhận/mất electron.

Một chất truyền electron cho chất khác, chất đầu bị oxy hóa và chất sau bị khử
Electron di chuyển từ chất bị oxy hóa (mất chúng) sang chất bị khử (nhận chúng) — cả hai luôn xảy ra đồng thời

Quy tắc về số oxy hóa

Số oxy hóa được biểu thị bằng chữ số La Mã, như sắt(II) và sắt(III). Các quy tắc là:

  • Một nguyên tố chưa liên kết có số oxy hóa là $0$.
  • Ion đơn nguyên tử có số oxy hóa bằng điện tích của nó (ví dụ $\text{Na}^{+}$ là $+1$).
  • Tổng các số oxy hóa trong một hợp chất bằng $0$.
  • Tổng các số oxy hóa trong một ion bằng điện tích của ion đó.

Ví dụ minh họa. Tìm số oxy hóa của mangan trong ion manganat(VII), $\text{MnO}_4^{-}$. Mỗi nguyên tử oxy có số oxy hóa $-2$, và có bốn nguyên tử oxy, tổng cộng $4 \times (-2) = -8$. Tổng các số oxy hóa trong một ion phải bằng điện tích của ion, ở đây là $-1$. Vì vậy, nếu mangan có số oxy hóa $x$, thì $x + (-8) = -1$, tạo ra $x = +7$ - đúng chính xác với con số (VII) trong tên gọi. Đặt tổng bằng điện tích của ion, không phải bằng không: chỉ dành cho hợp chất trung hòa mới bằng không.

Chất oxy hóa và chất khử

  • Một chất oxy hóa oxy hóa một chất khác, và bản thân nó bị khử.
  • Một chất khử khử một chất khác, và bản thân nó bị oxy hóa.

Một số phản ứng oxy hóa khử cho thấy sự thay đổi màu sắc rõ rệt:

  • Kali manganat(VII) đã axit hóa có màu tím. Khi đóng vai trò chất oxy hóa, nó bị khử và màu tím nhạt dần đến không màu.
  • Kali iodua không màu. Khi bị oxy hóa, tạo ra iod màu đỏ nâu.
Giá đựng ống nghiệm chứa kali manganat(VII), chuyển từ tím đậm bên phải sang không màu bên trái khi nồng độ loãng dần
Kali manganat(VII) có màu tím đậm; khi bị khử (hoặc bị loãng) màu tím nhạt dần đến không màu
Explore · ⁨Khám phá⁩

Oxidation and reduction happen together · ⁨Oxi hóa và khử xảy ra cùng nhau⁩

Step through a redox reaction. One substance loses electrons while another gains them — you can never have one without the other. · ⁨Quá trình từng bước của phản ứng oxi hóa khử. Một chất mất electron trong khi chất khác nhận chúng — bạn không bao giờ có thể có một quá trình mà không có quá trình kia.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ oxy hóa
reduction/rɪˈdʌkʃn/ khử
redox reaction/rɪˈdɒks rɪˈækʃn/ phản ứng oxi hóa - khử
electrons/ɪˈlektrɒnz/ electron
oxidation number/ˌɒksɪˈdeɪʃn ˈnʌmbə/ số oxi hóa
oxidising agent/ˈɒksɪdaɪzɪŋ ˈeɪdʒənt/ chất oxi hóa
reducing agent/rɪˈdjuːsɪŋ ˈeɪdʒənt/ chất khử
potassium manganate(VII)/pəˈtæsɪəm ˈmæŋɡəneɪt/ kali manganat(VII)
potassium iodide/pəˈtæsɪəm ˈaɪədaɪd/ kali iodua
iodine/ˈaɪədiːn/ iodine
6.4

Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

English
  • Explain a faster rate with collision theory: successful collisions happen more often. Concentration, pressure and surface area all raise how often particles collide; a higher temperature does that and gives more particles enough energy.
  • A catalyst lowers the activation energy and speeds the reaction up, but is not used up and does not change $\Delta H$ or the position of equilibrium.
  • At equilibrium the forward and reverse rates are equal and the concentrations stop changing — it does not mean the amounts of reactant and product are equal.
  • Use Le Chatelier's principle: raising temperature favours the endothermic direction; raising pressure favours the side with fewer gas molecules; adding a substance shifts the equilibrium away from it.
  • Redox — OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain of electrons. They always happen together, and an oxidising agent is itself reduced.
Tiếng Việt
  • Giải thích tốc độ nhanh hơn bằng lý thuyết va chạm: các va chạm hiệu quả xảy ra thường xuyên hơn. Nồng độ, áp suất và diện tích bề mặt đều làm tăng tần suất va chạm giữa các hạt; nhiệt độ cao hơn thực hiện điều đó và cung cấp thêm năng lượng cho nhiều hạt hơn.
  • Một chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa và tăng tốc phản ứng, nhưng không bị tiêu hao và không thay đổi $\Delta H$ hay vị trí cân bằng.
  • Ở trạng thái cân bằng, tốc độ thuận và nghịch bằng nhau và nồng độ dừng lại thay đổi — điều này không có nghĩa là lượng chất tham gia và sản phẩm bằng nhau.
  • Sử dụng nguyên lý Le Chatelier: tăng nhiệt độ ưu tiên chiều thu nhiệt; tăng áp suất ưu tiên phía có ít phân tử khí hơn; thêm chất nào đó sẽ đẩy cân bằng đi xa chất đó.
  • Oxy hóa khử — OIL RIG: Oxy hóa là Mất, Khử là Nhận electron. Chúng luôn xảy ra đồng thời, và chất oxy hóa bị khử chính nó.

Interactive lessons on this topic · ⁨Bài học tương tác về chủ đề này⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.⁩

Past Papers · ⁨Đề thi cũ⁩

More topics in IGCSE Chemistry · ⁨Hóa học IGCSE⁩ · ⁨Nhiều chủ đề hơn trong IGCSE Chemistry · ⁨Hóa học IGCSE⁩⁩

Log in or create account · ⁨Đăng nhập hoặc tạo tài khoản⁩

IGCSE, A-Level & AP