Bài tập cân bằng Hóa học 10

CÂN BẰNG HOÁ HỌC

1. Biểu thức của hằng số cân bằng hoá học:

 Phản ứng xA + yB ⇌ zAB   có chiều thuận xảy ra với t = kt [A]a[B]b

                                                 và chiều nghịch xảy ra với n = kn [AB]d

   Khi t = n thì hệ đạt tới CBHH  hằng số cân bằng K =

2. Trị số K tính theo từng phương trình hoá học:

 Phương trình có hệ số nguyên:   N2 + 3H2 ⇌ 2NH3   có  K =

 Phương trình có hệ số gấp n:   nN2 + 3nH2 ⇌ 2nNH3   có  Kn =  = (K)n

 Phương trình có hệ số bằng :  N2 + H2 ⇌ NH3   có  K=  (K) hay =

 Phương trình biểu diễn hệ dị thể:  CaCO3 (r) ⇌ CaO (r) + CO2 (k)  có  Kp = P

                                                         C (r) + CO2 (k) ⇌ 2CO (k)   có  Kp =

       BaSO4 (r) ⇌ Ba2+(dd) + SO(dd)  có  Ksp = [Ba2+].[SO]  còn gọi là tích số tan

3. Quan hệ giữa các loại hằng số cân bằng:     Kp = Kc(RT) =  KN(P).

4. Quan hệ giữa K với năng lượng:  G =  RT ln K =  nF E

                                          với  R = 8,314 và H tính ra Jun

1. Ở 6000K đối với phản ứng: H2 +  CO2  ⇌  H2O(k) + CO có nồng độ cân bằng của H2, CO2, H2O và CO lần lượt bằng 0,600; 0,459; 0,500 và 0,425 mol./1.

   a) Tìm Kc, Kp của phản ứng.

   b) Nếu lượng ban đầu của H2 và CO2 bằng nhau và bằng 1 mol được đặt vào bình 5 lít thì nồng độ cân bằng các chất là bao nhiêu?

 a) Kc = = = 0,7716 ;   Kp = Kc(RT)∆n = 0,7716    (do ∆n = 0)

b) Tại CBHH: [H2O] = a ;  [CO] = a ; [H2] = [CO2] = 0,2 – a

    Ta có : = 0,7716  a = 0,094 và 0,2 – a = 0,106

                  Đáp số: Kc = Kp = 0,772; [H2] = [CO2] = 0,106 M và [H2O] = [CO] = 0,094 M.

2. Ở 1000K hằng số cân bằng Kp của phản ứng 2SO2 + O2 ⇌ 2SO3  bằng  3,50 atm1.

    Tính áp suất riêng lúc cân bằng của SO2 và SO3 nếu áp suất chung của hệ bằng 1atm và áp suất cân bằng của O2 bằng 0,1atm.

 Gọi x là áp suất riêng của SO2 thì  áp suất riêng của SO3 = 1 – 0,1 – x = 0,9 – x

       Kp = = 3,50     x = 0,57 atm  và = 0,33 atm

3. a) Tính hằng số cân bằng Kp đối với phản ứng: N2 + 3H2 ⇌ 2NH3.  ở 250C

           Biết ∆Gcủa NH3 =  16,64 kJ/mol

    b) Kp sẽ thay đổi thế nào khi phản ứng đã cho được viết dưới dạng: N2 + H2 ⇌ NH3. 

 ∆G = – 2. 16,64 = – 33,28 kJ/mol    ∆G0 = – RTlnKp    lnKp = – = 13,43

      Vậy Kp = 6,8. 105.

  Kp = nên đối với phản ứng N2 + H2 ⇌ NH3. có K’p = = = 825

4. Cân bằng của phản ứng: NH4HS (r) ⇌ NH3 (k) + H2S (k) được thiết lập ở 2000C trong một thể tích V. Phản ứng đã cho là thu nhiệt. Cho biết áp suất riêng của NH3 sẽ thay đổi thế nào khi cân bằng được tái lập sau khi: a) Thêm NH3 ; b) Thêm H2S ; c) Thêm NH4HS ; d) Tăng nhiệt độ ;

   e) Áp  suất toàn phần sẽ tăng do thêm Ar vào hệ ; f) Thể tích bình tăng tới 2V.

 a) tăng ; b) giảm ; c) không đổi ; d) tăng ; e) không đổi ; f) tăng.

5. Cân bằng của phản ứng khử CO2 bằng C :    C + CO2 ⇌ 2CO xảy ra ở 1090K với hằng số cân bằng Kp = 10.

   a) Tìm hàm lượng khí CO trong hỗn hợp cân bằng, biết áp suất chung của hệ là 1,5atm.

   b) Để có hàm lượng CO bằng 50% về thể tích thì áp suất chung là bao nhiêu?

 a)                  C      +       CO2   ⇌     2CO          n

     [ ]            (1 - x)                                 2x            1 + x (mol)

Phần mol                                     

Ta có : Kp = = . 1,5 = 10    x = 0,79

Vậy hỗn hợp lúc cân bằng chứa 2. 0,79 = 1,58 mol CO (88%)và 1 – 0,79 = 0,21 mol CO2(12%)

b) Suy ra Kp = . P = 10    P = 20 atm.

6. Ở 500C và dưới áp suất 0,344 atm độ phân ly  của N2O4 (k) thành NO2(k) bằng 63%. Xác định Kp; Kc; Kx.

                    N2O4 (k)    ⇌    NO2(k)        n

   [  ]                1 -                   2              1 +   ( là độ phân ly)

Phần mol                     

    Kp = = . 0,344     thay   = 0,63 tính được Kp = 0,9

Áp dụng Kc = Kp.(RT)∆n với  ∆n = 1 và  Kx = Kp. P ∆n  tính được  Kc = 0,034 và Kx = 2,63

7. Một bình 5 lít chứa 1 mol HI (k) được đun nóng tới 8000C. Xác định phần trăm phân li của HI ở 8000C theo phản ứng 2HI  ⇌  H2 + I2 (k) Biết Kc = 6,34. 10– 4

                                                                                                Đáp số: 4,8%

8. Ở 250c hằng số cân bằng Kp đối với phản ứng N2 + 3H2 ⇌  2NH3 bằng 6,8.105.

    a) Tính G0 của phản ứng.

    b) Nếu cũng ở nhiệt độ trên, áp suất đầu của N2, H2, NH3 là 0,250; 0,550 và 0,950 atm. Tìm G của phản ứng.

                                                                                          Đáp số:  a) -33,28 kJ;   b) -25,7kJ

9. Người ta tiến hành phản ứng:  PCl5  ⇌  PCl3 + Cl2 với 0,3 mol PCl5; áp suất đầu là 1 atm. Khi cân bằng được thiết lập, áp suất đo được bằng 1,25 atm (V,T = const)

    a) Tính độ phân li và áp suất riêng của từng cấu tử.

    b) Thiết lập biểu thức liên hệ giữa độ phân li và áp suất chung của hệ.

                                                                                           Đáp số:   a) 0,25;    P = P0( 1 +  )

10. Xác định nhiệt đối với phản ứng CaCO3 ⇌ CaO + CO2 biết rằng ớ 8000C áp suất phân li bằng 201,8mm Hg và ở 9000C bằng 992 mm Hg.

                                                                                           Đáp số: -166,82 kJ/mol

6. Trong một thí nghiệm người ta đặt một ămpun chứa N2O4 lỏng có m = 4,6 g vào một bình phản ứng đã đuổi hết không khí có dung tích 5,7lít. Đập vỡ ămpun rồi đưa nhiệt độ của bình

   phản ứng lên 500C; Kết quả là N2O4 bay hơi và bị phân li, áp suất trong bình đo được là 0,4586 atm. Tính độ phân li của N2O4 và hằng số cân bằng Kc đồi với phản ứng N2O4 ⇌  2NO2 .

                                                                                           Đáp số:   97,4% ; Kc = 8,58

7. Một hỗn hợp đầu gồm 7% SO2, 11% O2 và 82% N2 dưới áp suất 1 atm, được đun nóng tới 10000K với sự có mặt của một chất xúc tác. Sau khi cân bằng được thiết lập, trong hỗn hợp cân bằng SO2 chiếm 4,7%. Tìm mức độ oxi hóa SO2 thành SO3 và hằng số cân bằng Kp và Kc của phản ứng: 2SO2 + O2 ⇌ 2SO3 (ghi chú: mức độ oxi hóa được đo bằng tỷ số giữa áp suất cân bằng và áp suất đầu) .

                                                                                     Đáp số: 32,9% , Kp = 2,44 ; Kc = 200

8. Trong sự tổng hợp NH3 ở 4000C theo phản ứng N2 + 3H2 ⇌ 2NH3  hỗn hợp đầu gồm N2 và H2 được lấy theo đúng tỷ lệ hợp thức rồi đưa vào bình phản ứng dung tích 1lít. Trong hỗn hợp cân bằng, người ta thấy có 0,0385 mol NH3. Tính Kc, Kp.

                                                                                   Đáp số: Kc = 5,12. 107  ; Kp = 1,68.104

9. Ở 250C hằng số cân bằng Kp của phản ứng thu nhiệt

                                     2NO + Br2 (k)  ⇌  2NOBr (k) bằng 116,6 atm –1.

    a) Nếu đem trộn NOBr có P = 0,108 atm với NO có P = 0,1atm và Br2 có P = 0,01 atm để tạo ra một hỗn hợp khí ở 00C thì vị trí cân bằng sẽ như thế nào (câu trả lời phải định lượng).

    b) Đưa NOBr có P = 5 atm vào bình phản ứng ở 500C thì thấy trong hỗn hợp cân bằng có  NOBr ở P = 4.30 atm. Tính Kp ở 500C . So sánh giá trị Kp này với Kp ở 250C. Giải thích?

                                                                                     Đáp số: Kp (500C) = 179 atm –1

10. Ở 8200C có các phản ứng sau với hằng số cân bằng tương ứng:

                  CaCO3 (r) ⇌ CaO (r) + CO2   (k)                K1 = 0,2

                  C (r)   + CO2 (k) ⇌ 2CO (k)                                 K2 = 2,0

     Lấy hỗn hợp gồm 1 mol CaCO3 và 1 mol C cho vào bình chân không có thể tích 22,4 lít giữ ở 8200C.

     1- Tính số mol các chất lỏng có trong bình khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng.

     2- Sự phân huỷ CaCO3 sẽ hoàn toàn khi thể tích bình bằng nhiêu (áp suất riêng của các khí không đổi). Kết quả này có phù hợp với nguyên lý LơSa Tơ Lic không? Liên hệ thực tế sản xuất vôi sống.

11. Cho cân bằng hoá học:

 2NO2   ⇌   N2O4    

Cân bằng sẽ chuyển dịch như thế nào , giải thích, khi:

1/ Tăng nhiệt độ.

2/ Tăng áp suất.

3/ Thêm khí trơ Ar trong 2 trường hợp:  a) Giữ áp suất không đổi.

                                                         b) Giữ thể tích không đổi.

4/ Thêm xúc tác.

12. Phôtgen được dùng làm chất clo hoá rất tốt cho phản ứng tổng hợp hữu cơ, được điều chế theo phương trình:

              CO(k)  +  Cl2(k)  =  COCl2(k)       ;         Ho = -111,3 kJ.mol-1

Magiê được điều chế theo phương trình:

              MgO(r)  +  C(r)  =  Mg(r)  +  CO(k)      ;       Ho = 491,0 kJ.mol-1

Cần tác động như thế nào vào nhiệt độ và áp suất riêng phần của khí để mỗi phản ứng trên thu được nhiều sản phẩm hơn? Tại sao phải tác động như vậy ?

1996: 

1. Khi hoà tan SO2 vào H2O, có các cân bằng sau:   

              SO2 + H2O ⇌ H2SO3             (1)

          H2SO3 ⇌ H+ + HSO3-      (2)

           HSO3- ⇌ H+ + SO32-        (3)

Nồng độ của SO2 ở cân băng thay đổi ra sao (có giải thích) ở mỗi trường hợp sau:

       a) Đun nóng dung dịch.                     b) Thêm HCl 

       c) Thêm NaOH                                  d) Thêm KMnO4

1. ở (1)   SO2(K) = SO2(tan) + H2O  H2SO3  (1)

a/ Khi đun nóng SO2(K) nên nồng độ SO2 tan gảm đi

b/ Thêm dd HCl: Cân bằng SO2 + H2O  H+ + HSO3- dịch chuyển sang trái  nồng độ SO2 tăng .

c/ Thêm dd NaOH: do NaOH + SO2  NaHSO3

                                   2NaOH + SO2  Na2SO3 + H2O

nên nồng độ SO2 giảm đi.

d/ Thêm KMnO4: có pứ 5SO2+2KMnO4+2H2O  K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

nên nồng độ SO2 giảm đi.

2. Từ thực nghiệm người ta xác định được: khi phản ứng

                     NH4HS (rắn) NH3(khí) + H2S (khí)   (1) 

đạt tới cân bằng thì tích số  PNH3  . PH2S = 0,109 (trị số này là hằng số ở nhiệt độ 25oC)

a) Hãy xác định áp suất chung của khí tác dụng lên hệ (1) nếu ban đầu bình chân không và chỉ đưa vào đó NH4HS rắn.

b) Nếu ban đầu đưa vào bình đó (chân không) một lượng NH4HS rắn và khí NH3, khi đạt tới cân bằng hoá học thì có PNH3 = 0,549 atm.

        Hãy tính áp suất khí NH3 trong bình trước khi phản ứng (1) xảy ra tại 25oC

1. a) Vì ban đầu chỉ có NH4HS rắn nên áp suất khí tác dụng lên hệ ở cân bằng là do NH3 và H2S tạo ra.

Vậy P = P  = P chung

Theo gt P P = 0,109    = 0,109    P chung  0,66 atm.

b) Do vẫn xét ở 25oC nên   PNH3(CBHH)  P(CBHH) = KP = 0,109

Với P(CBHH) = 0,549 atm thì P(CBHH) = = 0,1985atm.

Theo pt pứ P mới tạo ra = P = 0,1985atm

       nên P ban đầu = 0,549  0,1985  0,35 atm

1997:

       KMnO4 là thuốc thử được dùng để xác định nồng độ các muối sắt (II). Phản ứng giữa KMnO4 và FeSO4 trong dung dịch H2SO4 diễn ra theo sơ đồ:

KMnO4 + FeSO4 + H2SO4  K2SO4 + MnO4 + Fe2(SO4)3 + H2O   (1)

1. Hãy viết phương trình phản ứng (1) dưới dạng phương trình ion (kí hiệu phương trình ion là (2)).
2. Giả thiết phản ứng đó là thuận nghịch, hãy thiết lập biểu thức hằng số cân bằng của phản ứng dựa vào (2) theo nồng độ cân bằng của các chất.
3. Giá trị logarit hằng số cân bằng của phản ứng oxi hoá-khử ở 250C dược tính theo biểu thức:

               lgK =  

(E0 là hiệu thế điện cực tiêu chuẩn của các cặp chất phản ứng, n là số electron tham gia vào quá trình oxi hoá hoặc khử trong phản ứng).

             Hãy tính hằng số cân bằng của phản ứng theo (2).

         Cho E0  = 1,51V;   E0 = 0,77V;   E0 = 1,36V  

4. Mỗi yếu tố sau đây ảnh hưởng như thế nào đến (2):

a)      Tăng pH của dung dịch;

b)     Thay H2SO4 bằng HCl

c)      Thêm lượng nhỏ KSCN vào dung dịch.

1.            MnO + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O  (2)

2.     K =

3. Thay số vào biểu thức ta có lg K =  = 62,7   Vậy K = 1062,7

5. Xét ảnh hưởng của từng yếu tố đến cân bằng

a) Tăng pH tức giảm CH+. Theo nguyên lí Lơ Satơliê-Borên cân bằng sẽ chuyển dời về phía trái (chiều nghịch). (chú ý: nếu tăng pH nên quá lớn sẽ có Fe(OH)2, phản ứng (2) không xảy ra như vậy).

b) Thay H2SO4 bằng HCl:

+ Ban đầu vẫn xảy ra (2) vì vẫn có CFe2+ đủ lớn.

+ Khi C giảm tới mức nào đó sẽ xảy ra phản ứng

                2MnO4 + 10Cl + 16H+  2Mn2+ + 5Cl2 + 8H2O   (3)

         Phản ứng này xảy ra không được chờ đợi

c)  Khi thêm KSCN thì có Fe3+ + 3SCN  Fe(SCN)3

Phản ứng (2) sẽ xảy ra theo chiều thuận (cân bằng hoá học chuyển dời sang phía phải)

1999:

            Phôtgen được dùng làm chất clo hoá rất tốt cho phản ứng tổng hợp hữu cơ, được điều chế theo phương trình:

              CO(k)  +  Cl2(k)  =  COCl2(k)       ;         Ho = -111,3 kJ.mol-1

Magiê được điều chế theo phương trình:

              MgO(r)  +  C(r)  =  Mg(r)  +  CO(k)      ;       Ho = 491,0 kJ.mol-1

Cần tác động như thế nào vào nhiệt độ và áp suất riêng phần của khí để mỗi phản ứng trên thu được nhiều sản phẩm hơn? Tại sao phải tác động như vậy ?

   Để thu được nhiều COCl2 (k) từ cân bằng 

                 CO(k) + Cl2(k) COCl2(k)   ;        Ho =  111,3 kJ.mol-1

   Ta cần tăng áp suất riêng phần của các khí vì phản ứng này có  (k) < 0, lúc đó cân bằng sẽ chuyển dịch sang phải.

    Ta cần hạ nhiệt độ vì đây là phản ứng toả nhiệt (Ho < 0), lúc đó cân bằng sẽ chuyển dịch sang phải.

   Để thu được nhiều Mg, tức là phải làm cho cân bằng

    MgO(r) + C(r)  Mg(r) + CO(k) ; Ho = +491,0kJ,mol-1

chuyển dịch sang phải, ta phải:

Giảm áp suất khí vì phản ứng có o > 0 (thực tế người ta thực hiện phản ứng trong chân không).

    Tăng nhiệt độ vì đây là phản ứng thu nhiệt Ho > 0).

2001: 

   Sunfuryl điclorua SO2Cl2 là hoá chất phổ biến trong phản ứng clo hoá. Tại 350oC,  2 atm phản ứng    SO2Cl2 (khí)        SO2 (khí)      +      Cl2 (khí)                (1)      Có Kp = 50 .

a) Hãy cho biết đơn vị của trị số đó và giải thích: hằng số cân bằng Kp này phải có đơn vị như vậy.

 b) Tính phần trăm theo thể tích SO2Cl2(khí) còn lại khi (1) đạt tới cân bằng ở điều kiện đã cho.

 c) Ban đầu dùng 150 mol SO2Cl2(khí), tính số mol Cl2(khí) thu được khi (1) đạt tới cân bằng.

 Các khí được coi là khí lý tưởng.

1. a) Gọi số mol SO2Cl2 ban đầu là 1, độ phân li là  , ta có:

    SO2Cl2 (khí)        SO2 (khí)      +      Cl2 (khí)                       (1)

        Ban đầu     1   0        0

        Phân li     

      Cân bằng    (1  )          

                         Kp = = 50 atm                                               (2)      

b) Vì các khí đều là khí lí tưởng nên pi  =  P . Xi                                                              (3)

                                                     mà                                                                    (4)

Ở đây :  nSO2 =  nCl2  =         ;    nSO2Cl2 =  (1  )   ;   còn  nj  =  1                    (5) 

 c) Tổ hợp (5) và (4) , (3) và (2) ta có:

Số mol SO2Cl2 còn là (1  )    0,0194 (mol)

Do đó SO2Cl2 còn lại chiếm     100%    0,98%

Đây là % theo số mol, cũng là % theo thể tích. Vậy khi (1) đạt tới cân bằng SO2Cl2 còn lại chiếm 0,98%về số mol hay thể tích của hệ.

(Hoặc      SO2Cl2 (khí)       SO2 (khí)    +   Cl2 (khí) Kp = 50          (1)

                2 atm

                2 - (P + p)                   p                            p

pSO2Cl2 =  2 - 2  0,9902 = 0,0196 (atm)  

pSO2Cl2    =  P . nSO2Cl2                                                  nSO2Cl2 =  0,0196 : 2 = 0,0098  hay 0,98%

% theo số mol cũng là % theo thể tích. Vậy khi (1) đạt tới cân bằng SO2Cl2 còn lại chiếm 0,98%về số mol hay thể tích của hệ.)

2002:   

  Khí NO kết hợp với hơi Br2 tạo ra một khí duy nhất trong phân tử có 3 nguyên tử.

1. Viết phương trình phản ứng xảy ra.

2. Biết phản ứng trên thu nhiệt, tại 25oC có Kp = 116,6. Hãy tính Kp (ghi rõ đơn vị) tại 0oC ; 50oC. Giả thiết rằng tỉ số giữa hai trị số hằng số cân bằng tại 0oC với 25oC hay 25oC với 50oC đều bằng 1,54.

3. Xét tại 25oC, cân bằng hoá học đã được thiết lập. Cân bằng đó sẽ chuyển dịch như thế nào? Nếu:

a) Tăng lượng khí NO.   

b) Giảm lượng hơi Br2. 

c) Giảm nhiệt độ. 

d) Thêm khí N2 vào hệ mà:

- Thể tích bình phản ứng không đổi (V = const)

- Áp suất chung của hệ không đổi (P = const). 

Lời giải:

1.  2 NO(k) + Br2 (hơi)       2 NOBr (k)  ;  H > 0             (1)

       Phản ứng pha khí, có n = -1  đơn vị Kp là atm-1             (2)

2. Do phản ứng thu nhiệt nên có liên hệ

         Kp tại O2 < Kp tại 252 < Kp tại 502                         (3)

    Vậy : Kp tại 250 = 1 / 1,54 x Kp tại 252 = 116,6 / 1,54 = 75,71 (atm-1)

              Kp tại 252 = 1,54 x Kp tại 252 = 116,6 x 1,54  179, 56  (atm-1)

3. Xét sự chuyển dời cân bằng hoá học tại 25OC.

Trường hợp a và b: về nguyên tắc cần xét tỉ số:  Q =   (4)    (Khi thêm NO hay Br2)

Sau đó so sánh trị số Kp với Q để kết luận.

Tuy nhiên, ở đây không có điều kiện để xét (4); do đó xét theo nguyên lý Lơsatơlie.

a. Nếu tăng lượng NO, CBHH chuyển dời sang phải.

b. Nếu giảm lượng Br2,  CBHH chuyển dời sang trái.

c. Theo nguyên lý Lơsatơlie, sự giảm nhiệt độ làm cho CBHH chuyển dời sang trái, để chống lại sự giảm nhiệt độ.

d. Thêm N2 là khí trơ.

+ Nếu V = const: không ảnh hưởng tới CBHH vì N2 không gây ảnh hưởng nào liên hệ (theo định nghĩa áp suất riêng phần).

+ Nếu P = const ta xét liên hệ.

Nếu chưa có N2: P = pNO + pBr2  + pNOBr  (a)

Nếu có thêm N2: P = p’NO + p’Br2 + p’NOBr + Pn2  (b)

Vì P = const nên p’i < pi

Lúc đó ta xét Q theo (4) liên hệ / tương quan với Kp:

1. Nếu Q = Kp: không ảnh hưởng

2. Nếu Q > Kp : CBHH chuyển dời sang trái, để Q giảm tới trị số Kp.

3. Nếu Q ển dời sang phải, để Q tăng tới trị số Kp.

Xảy ra trường hợp nào trong  3 trường hợp trên là tuỳ thuộc vào pi tại cân bằng hoá học.

2003:

   Khi nung nóng đến nhiệt độ cao PCl5 bị phân li theo phương trình

                                 PCl5 (k)  ⇋ PCl3 (k) + Cl2 (k)

1. Cho m gam PCl5 vào một bình dung tích V, đun nóng bình đến nhiệt độ T (K) để xảy ra

   phản ứng phân li PCl5. Sau khi đạt tới cân bằng áp suất khí trong bình bằng p. Hãy thiết

lập biểu thức của Kp theo độ phân li   và áp suất p. Thiết lập biểu thức của kc theo , m, V.

2. Trong thí nghiệm 1 thực hiện ở nhiệt độ T1 người ta cho 83,300 gam PCl5 vào bình dung  tích V1. Sau khi đạt tới cân bằng đo được p bằng 2,700 atm. Hỗn hợp khí trong bình có tỉ khối so với hiđro bằng 68,862. Tính  và Kp.

3. Trong thí nghiệm 2 giữ nguyên lượng PCl5 và nhiệt độ như ở thí nghiệm 1 nhưng thay

   dung tích là V2 thì đo được áp suất cân bằng là 0,500 atm. Tính tỉ số .

4. Trong thí nghiệm 3 giữ nguyên lượng PCl5 và dung tích bình V1 như ở thí nghiệm 1

   nhưng hạ nhiệt độ của bình đến T3 = 0,9 T1 thì đo được áp suất cân bằng là 1,944 atm.

   Tính Kp và . Từ đó cho biết phản ứng phân li PCl5 thu nhiệt hay phát nhiệt.

               Cho: Cl = 35,453 ; P : 30,974 ; H = 1,008 ; Các khí đều là khí lí tưởng.

       Lời giải:

1. Thiết lập biểu thức cho Kp, Kc

                                PCl5 (k) ⇌  PCl3 (k) + Cl2 (k)

ban đầu                      a mol

cân bằng                  a – x               x             x (mol)

Tổng số mol khí lúc cân bằng : a + x = n

 =   ; Khối lượng mol:     = 30,974 + 5 x 35,453 = 208,239 (g/mol)

                                              = 30,974 + 3 x 35,453 = 137,333 (g/mol)

                                              = 70,906 (g/mol)

                   = a mol PCl5 ban đầu

*Áp suất riêng phần lúc cân bằng của mỗi khí:

    =     trong đó     = = 

     Kp = = =

     Kp =  = p ;  Kp = =

* Kc = [PCl5] =    trong đó [PCl3] = [Cl2] =

   Kc = = = =

     Hoặc:     Kp = Kc (RT)∆V       ∆Vkhí = 1

   Kp = Kc (RT)            pV = nRT = (a + x) RT       RT = =

   Kp = Kc      = Kc  

Thay x = a   = Kc     Kc =  

Kc =   =    = 

* Quan hệ Kp và Kc. Từ cách 1 : Kc = Kp

   Thay RT =   Kc = Kp   =  =

2. Thí nghiệm 1 : ban đầu = a = =  0,400 mol

   của hỗn hợp cân bằng: 68,826 2,016 = 138,753 g/mol

    Tổng số mol khí lúc cân bằng: n1 = a (l + 1) =   = 0,600 mol

    n1 = a (1 + 1) = 0,400 (1 + 1) = 0,600     1 = 0,500

* Tìm Kp tại nhiệt độ T1 :    Kp = p = 2,70 = 0,900

3. Thí nghiệm 2:   - Giữ nguyên nhiệt độ      Kp không đổi.

                              - Giữ nguyên số mol PC5 ban đầu:   a = 0,400mol.

                              - Áp suất cân bằng P2 = 0,500 atm.

    Ta có  p2 = Kp = 0,500 = 0,900  22 = 0,64286    2 = 0,802

    Tổng số mol khí lúc cân bằng: n2 = 0,400 + (1+ 2)  0,721 (mol).

* Thể tích bình trong TN 2:   V2 =   so với  V1 =

                                               = = = 6,486 (lần)

4. Thí nghiệm 3:

                               - Thay đổi nhiệt độ  Kp thay đổi.

                               - Giữ nguyên số mol PCl5 ban đầu a = 0,400 mol và V1

                               - Áp suất cân bằng P3 thay đổi do: nhiệt độ giảm (T3 = 0,9 T1),  tổng số  mol khí thay đổi (n3  n1).

    P3 = 1,944 atm ;   Tính 3 :

    n3 = a (1+ 3) = 0,400 (1+ 3) ;   p3V1 = n3RT3 = 0,9 n3RT1 ;   P1V1 = n1RT1.

              3 =  0,200     n3 =  0,48 mol

* KP  (T3 ) =   =  1,944 = 0,081

* Khi hạ nhiệt độ, Kp giảm  cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch. Chiều nghịch là

    chiều phát nhiệt  Chiều thuận là chiều thu nhiệt.

2004:

Tại 200C, phản ứng:  H2 (k) + Br2 (lỏng)            2 HBr (k)        (1)

có hằng số cân bằng Kp = 9,0 .1016 .  Kí hiệu (k) chỉ trạng thái khí.

a) Hãy tính Kp của phản ứng:  H2 (k)  + Br2 (k)       2 HBr (k)        (2)

           b) Hãy cho biết sự chuyển dịch cân bằng hoá học của phản ứng (2) nếu giảm thể tích bình phản ứng ở hai trường hợp:

                          *) Trongbình không có Br2 (lỏng)  ; **)  Trongbình có Br2 (lỏng).

a) Phản ứng  H2 (k) + Br2 (lỏng)                    2 HBr (k)        (1)

có (Kp)1 = p2HBr / p H2               (a)

                         còn  phản ứng:  H2 (k)  + Br2 (k)       2 HBr (k)        (2)

có (Kp)2 = p2HBr / p H2  p Br2                (b)

Xét cân bằng  Br2 (lỏng)            Br2 (k)                               (3)

có (Kp)3 = pBr2 (k)                             (c)

Khi tổ hợp (1) với (3) ta có cân bằng (2):

H2 (k) + Br2 (lỏng)                    2 HBr (k)               (1)

             Br2 (l)                       Br2 (k)                       (3)

            H2(k)  +    Br2 (k)               2 HBr (k)                      (2)

Vậy (Kp)2 =  (Kp)1 / (Kp)3

Thay số ta có (Kp)2 =  9,0    1016 atm  / 0,25 atm

              (Kp)2 =  3,6 . 1017

b) Khi giảm thể tích bình phản ứng nghĩa là tăng áp suất riêng phần của khí trong hệ. Xét  Q = p2HBr / p H2  p Br2                             (d)

Trường hợp 1 : Không có brom lỏng trong bình: Phản ứng (2) có tổng số mol khí trước và sau phản ứng bằng nhau (n = 0) nên sự thay đổi áp suất đó không dẫn tới chuyển dịch cân bằng (2).