Can-bang-hh

Do kt, kn là hằng số nên kC cũng là hằng số K C chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, không phụ thuộc nồng độ.. Nếu lợng HI cho vào ban đầu 0,5 mol và dung tích bình p là 5 lít thì ở TTCB nồng đ

Cân bằng hoá học

I Lý thuyết

Cho CB : a A + b B cC + d D

Ta có : vt = kt.[A]a.[B]b

vn = kn[C]c[D]d

⇒ kt.[A]a.[B]b = kn[C]c[D]d ⇒

n

t

k

k

= c a b d

B A

D C

] [ ] [

] [ ] [ = kC

Do kt, kn là hằng số nên kC cũng là hằng số

K C chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, không phụ thuộc nồng độ.

II Bài tập

1 Hằng số cân bằng của phơng trình: H2 + I2 2HI ở nhiệt độ nào đó bằng 40 Xác định

% H2 và I2 chuyển thành HI nếu nồng độ ban đầu của chúng coi nh bằng nhau và bằng 0,01 mol/l

HD

H 2 + I 2 2 HI

Ban đầu: 0,01 0,01

P: x x 2x

Sau p: 0,01-x 0,01-x 2x

Ta có:

K cb =

] ][

[

] [

2 2

2

I H

HI

= 2 2

) 01 , 0 (

) 2 (

x

x

− = 40 ⇒ x = 0,076

Có 76% H 2 và I 2 đã chuyển hoá thành HI.

2 Cho p: 2SO2 + O2 2SO3

ở nhiệt độ t0C cân bằng các chất: [SO2] = 0,2 mol/l, [O2] = 0,1 mol/l, [SO3] = 1,8 mol/l

a Tính vt, vn

b Hỏi vt và vn thay đổi nh thế nào và cân bằng hóa học của p trên sẽ chuyển dịch theo chiều nào khi thể tích hỗn hợp giảm xuống 3 lần

HD

Ta có: v t = k t [SO 2 ] 2 [O 2 ] = k t (0,2) 2 0,1 = 0,004k t

v n = k n [SO 3 ] 2 = k n (1,8) 2 =

Sau khi thể tích hỗn hợp giảm xuống 3 lần thì nồng độ các chất tăng lên 3 lần Lúc đó:

v t’ = k t (0,2.3) 2 0,1.3 = 27v t

v n’ = k n (1,8.3) 2 = 9v n

Vận tốc p thuận tăng 27 lần, còn p nghịch tăng 9 lần Vậy CBHH chuyển dịch sang phải.

3 Cho khí HI vào một bình kín rồi đun nóng tới một nhiệt độ xác định thì xảy ra p:

2HI H2 + I2

a Tính % số mol HI bị phân huỷ thành I2 và H2 khi p đạt tới TTCB, biết kn = 64kt

b Nếu lợng HI cho vào ban đầu 0,5 mol và dung tích bình p là 5 lít thì ở TTCB nồng độ mol/l các chất là bao nhiêu?

HD

a 2HI H 2 + I 2

Bđ: a 0 0

P: a-2x x x

Ta có:

v t = k t (a-2x) 2

v n = k n x 2 ⇒ Khi p đạt CB thì v t = v n ⇒ k t (a-2x) 2 = k n x 2 ⇒ x = 0,1a ⇒ 2x = 20%a

b a = 0,5/5 = 0,1 ⇒ x = 0,1.0,1 = 0,01 mol/l

Vậy ở TTCB: [HI] = 0,1 0,02 = 0,08 mol/l, [H– 2 ] = [I 2 ] = 0,01 mol/l

4 Hằng số cân bằng của p điều chế NH3: N2 + 3H2 2NH3 ở 5000C bằng 1,5.10-5

atm-2 Tính xem có bao nhiêu % (N2 + 3H2) ban đầu đã chuyển thành NH3 nếu p thực hiện

ở 500atm, 1000atm Cho nhận xét về kết quả Biết Kp = 3

2

2 2

3

. H

N

NH

p p

p

Khi p đạt TTCB : vt = vn

Ta có: 3

2

2 2

3

. H

N

NH

p

p

p

= 1,5.10 -5 (1)

Mà : p H2 = 3p N2 (2)

p N2 + p H2 + p NH3 = p (3) ⇒ 3p N2 + p N2 + p NH3 = p

⇒ p N2 =

4

3

NH

p

p−

⇒ p H2 =

4

) (

3

3

NH

p

p−

Thay p N2 và p H2 vào (1) ta đợc :

4

2

) (

256

27

3

3

NH

NH

p

p

p

) ( 3

3

NH

NH

p p

p

− = 1,26.10 -3

* Nếu p = 500 atm : ⇒ 1,26.10 -3 p2

3

NH - 2,26.p NH3 + 315 = 0

⇒ p NH3 = 152 atm

* Nếu p = 1000 atm : 1,26.10 -3 p2

3

NH - 3,52p NH3 + 1,26.10 3 = 0

⇒ p NH3 = 424 atm.

N 2 + 3 H 2 2 NH 3

Ban đầu: 1 3

P: a 3a 2a

Sau p: 1- a 3 3a 2a–

* Nếu p = 500 atm

⇒

p

p NH3

=

a

a

2 4

2

500

152 ⇒ a = 0,4662 Vậy % hỗn hợp ban đầu : 4a/4 = a = 46,62%

* Nếu p = 1000 atm

⇒ a = 0,5955 Vậy % hỗn hợp ban đầu : 4a /4 = a = 59,55 %’ ’ ’

⇒ Khi p tăng thì cân bằng chuyển dịch sang phải tức là theo chiều giảm áp suất.

5 Cho phản ứng: CO + Cl2 COCl2 thực hiện trong bình kín dung tích 1 lít ở nhiệt độ không đổi Khi cân bằng [CO] = 0,02; [Cl2] = 0,01; [COCl2] = 0,02 Bơm thêm vào bình 1,42gam Cl2 Nồng độ mol/l của CO; Cl2 và COCl2 ở trạng thái cân bằng mới lần lợt là

A 0,013; 0,023 và 0,027 B 0,014; 0,024 và 0,026

C 0,015; 0,025 và 0,025 D 0,016; 0,026 và 0,024

HD

CO + Cl 2 COCl 2

Bđ : x y

P : 0,02 0,02 0,02

Cb : 0,02 0,01 0,02

⇒ K C = 0,02/0,02.0,01 = 100

CO + Cl 2 COCl 2

Bđ : 0,02 0,03 0,02

P : a a a

Cb : 0,02-a 0,03-a 0,02+a

Ta có :

0,02+a = 100(0,02-a)(0,03-a)

⇒ 0,02 + a = 0,06 5a + 100a– 2 ⇒ 100a 2 6a + 0,04 = 0–

⇒ a 1 = 0,05 (loại)

a 2 = 0,007 ⇒ [CO] = 0,02-0,007 = 0,013, [Cl 2 ] = 0,023, [COCl 2 ] = 0,027

6 Cho cân bằng: N2O4 2NO2 Cho 18,4 gam N2O4 vào bình chân không dung tích 5,9 lít ở

27OC, khi đạt đến trạng thái cân bằng, áp suất là 1 atm Hằng số cân bằng KC ở nhiệt độ này là:

Số mol N 2 O 4 = 0,2 mol

Ta có : p đ = nTR/V = 0,2.300.0,082/5,9 = 0,83

Do T = const nên : p đ /p s = n đ /n s ⇒n s = p s n đ /p đ = 1.0,2/0,83 = 0,24 mol

N 2 O 4 2NO 2

Bđ : 0,2

P : x 2x

Cb : 0,2 x 2x–

Ta có : 0,2 x + 2x = 0,24 – ⇒ x = 0,04

⇒ K C = [NO 2 ] 2 /[N 2 O 4 ] = 0,08 2 /0,16 = 0,04

7 Cho phơng trình phản ứng: 2A(k) + B(k) 2X(k) + 2Y(k) Ngời ta trộn 4 chất, mỗi chất 1 mol vào bình kín dung tích 2 lít (không đổi) Khi cân bằng, lợng chất X là 1,6 mol Hằng số cân bằng của phản ứng này là

HD

8 Cho phản ứng: CO (k) + H2O (k) CO2 (k) + H2 (k)

Biết KC của phản ứng là 1 và nồng độ ban đầu của CO và H2O tơng ứng là 0,1 mol/l và 0,4 mol/l Nồng độ cân bằng (mol/l) của CO và H2Otơng ứng là

A 0,08 và 0,08 B 0,02 và 0,08 C 0,02 và 0,32 D 0,05 và 0,35 HD

9 Khi tiến hành este hóa giữa 1 mol CH3COOH với 1 mol C2H5OH thì thu đợc 2/3 mol este Để đạt hiệu suất cực đại là 90% (tính theo axit) khi tiến hành este hóa 1 mol axit axetic cần số mol rợu etylic là (các phản ứng este hoá thực hiện ở cùng nhiệt độ)

HD

10* Cho phản ứng sau ở một nhiệt độ nhất định: N2 + 3H2 2NH3 Nồng độ (mol/l) lúc ban đầu của N2 và H2 lần lợt là 0,21 và 2,6 Biết KC của phản ứng là 2 Nồng độ cân bằng (mol/l) của N2, H2, NH3 tơng ứng là:

A 0,08; 1 và 0,4 B 0,01; 2 và 0,4 C 0,02; 1 và 0,2 D 0,001; 2 và 0,04 HD

11 Trộn 1 mol H2 với 1 mol I2 trong bình kín dung tích 1 lít Biết rằng ở 410O, hằng số tốc

độ của phản ứng thuận là 0,0659 và hằng số tốc độ của phản ứng nghịch là 0,0017 Khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng ở 410OC thì nồng độ của HI là

HD

I 2 (k) + H 2 (k) 2HI (k)

Bđ : 1 1

P : x x 2x

Cb : 1-x 1-x 2x

Ta có : 0,0659(1-x) 2 = 0,0017.(2x) 2 = 0,0068x 2

⇒x = 0,76

12 Cho CB : A + B C + D có Kcb = 1

Giả sử [C] và [D] ban đầu bằng không, lúc CB là 2M Hãy tính nồng độ ban đầu của A và

B trong các trờng hợp sau :

a Nồng độ ban đầu của A và B bằng nhau

b Nồng độ của A lớn hơn B là 3M

HD

Khi đạt đến trạng thái CB : kt[A][B] = kn[C][D]

⇒K cb =

n

t

k

k

=

] ][

[

] ][

[

B A

D C = 1 ⇒ [A][B] = [C][D]

Khi CB : [C] = [D] = 2M ⇒ [A] = [B] = 2M

b nồng độ của A ban đầu lơn hơn B là 3M

13 Cho CB : A + 2B C

Cho biết [A]bđ = 0,3M, [B]bđ = 0,4M và kt = 0,4 Tính vận tốc p lúc ban đầu và lúc cân bằng khi nồng độ chất A giảm 0,1M

HD

Ta có : v t =k t [A][B] 2 = 0,4.0,3.0,5 2 = 0,03

Theo pthh nếu nồng độ chất A giảm 0,1M thì nồng độ chất B giảm 0,2M Do vậy lúc CB [A] = 0,2M, [B] = 0,3M

⇒ v t’= 0,4.0,2.0,3 2 = 0,0072

14 Trong một bình kín có thể tích 2 lít, ngời ta cho vào đó 17,6 g khí CO2 và 3,2 g khí H2

ở 8500C cân bằng p : CO2 + H2 CO + H2O đợc thiết lập có Kcb = 1 Tính nồng độ 4 chất

HD

CO 2 + H 2 CO + H 2 O

Bđ : 0,2 0,8

P : x x x x

Cb : 0,2-x 0,8-x x x

Ta có : K cb = 1

⇒ x = 0,16

⇒ [CO] = [H 2 O] = 0,16M

⇒ [CO 2 ] = 0,04M, [H 2 ] = 0,64 M

15 Trong một bình kín có thể tích 3 lít Thoạt đầu ngời ta cho vào 168 gam nitơ và 6 gam hiđro ở nhiệt độ xác định, cân bằng N2 + 3H2 2NH3 đợc thiết lập lúc đó lợng nitơ giảm 10% Hỏi áp suất thay đổi nh thế nào?

HD

Số mol N 2 lúc đầu : 6 mol.

Số mol N 2 p : 6.10% = 0,6 mol

Số mol H 2 lúc đầu = 3 mol

Ta có p :

N 2 + 3H 2 2NH 3

Bđ : 6 3 0

P : 0,6 1,8 1,2

Cb : 5,4 1,2 1,2

Do V bình và T = const, nên p 1 /p 2 = n 1 /n 2

Ta có : n 1 = 6+3 = 9, n 2 = 5,4 + 1,2 + 1,2 = 7,8 mol

⇒ p 1 /p 2 = 9/7,8 = 1,15