Giải bài tập SGK Hóa 10 Nâng cao Bài 50: Cân bằng hóa học

Hằng số thăng bằng K_C của một phản ứng phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây?

A. Nồng độ.

B. Nhiệt độ.

C. Áp suất.

D. Sự với mặt chất xúc tác.

Phương pháp giải

({K_C} = frac{{{{[C]}^c}{{[D]}^d}}}{{{{[A]}^a}{{[B]}^b}}})

K_C là hằng số thăng bằng nồng độ của phản ứng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, ko phụ thuộc vào nồng độ những chất ban sơ.

Hướng dẫn giải

Chọn B.

Hằng số thăng bằng KC chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

Thăng bằng hóa học là gì? Vì sao nói thăng bằng hóa học là thăng bằng động? Hãy cho biết ý nghĩa của hằng số thăng bằng K_C. Hằng số thăng bằng K_C của một phản ứng với xoành xoạch là một hằng số ko?

Phương pháp giải

Để giải bài tập này cần nắm vững lí thuyết về thăng bằng hóa học

Hướng dẫn giải

- Thăng bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch lúc tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

- Thăng bằng hóa học là thăng bằng động vì: ở trạng thái thăng bằng ko phải là phản ứng ngừng lại, mà phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn xảy ra nhưng tốc độ bằng nhau (v_t = v_n ). Điều này với tức là trong một đơn vị thời kì số mol chất phản ứng giảm đi bao nhiêu theo phản ứng thuận lại được tạo ra bấy nhiêu theo phản ứng nghịch. Do đó thăng bằng hóa học là thăng bằng động.

- Ý nghĩa của hằng số thăng bằng K_C: Hằng số thăng bằng K_C cho thấy tích nồng độ những sản phẩm phản ứng to hơn hay bé hơn tích nồng độ những chất phản ứng bao nhiêu lần. Mặt khác, vì nó cho biết lượng những chất phản ứng còn lại và lượng những sản phẩm tạo thành ở vị trí thăng bằng, do đó biết hiệu suất của phản ứng.

- Hằng số thăng bằng K_C của một phản ứng ko xoành xoạch là hằng số vì hằng số thăng bằng phụ thuộc vào nhiệt độ. Tại một nhiệt độ, mỗi thăng bằng hóa học với một hằng số thăng bằng đặc trưng cho nó.

Viết những biểu thức hằng số thăng bằng cho những phản ứng sau:

a) CaCO₃ (r) ⇔ CaO (r) + CO₂ (k)

b) Cu₂O + 1/2O₂ ⇔ 2CuO (r)

c) 2SO₂ (k) + O₂ (k) ⇔ 2SO₃

SO₂ (k) + 1/2O₂ (k) ⇔ SO₃ (k)

2SO₃ (k) ⇔ 2SO₂ (k) + O₂ (k)

Hãy cho biết mối liên hệ giữa ba hằng số thăng bằng ứng với ba trường hợp trong câu c) ở cùng nhiệt độ.

Phương pháp giải

Ứng dụng công thức tính ({K_C} = frac{{{{[C]}^c}{{[D]}^d}}}{{{{[A]}^a}{{[B]}^b}}})

Hướng dẫn giải

Hằng số thăng bằng của những phản ứng

a)  K_C = [CO₂]

b)  ({K_C} = frac{1}{{{{[{O_2}]}^{frac{1}{2}}}}})

c)  ({K_{{C_1}}} = frac{{{{[S{O_3}]}^2}}}{{{{[S{O_2}]}^2}.[{O_2}]}})

({K_{{C_2}}} = frac{{[S{O_3}]}}{{[S{O_2}].{{[{O_2}]}^{frac{1}{2}}}}})

({K_{{C_3}}} = frac{{{{[S{O_2}]}^2}.[{O_2}]}}{{{{[S{O_3}]}^2}}})

Mối liên hệ giữa 3 hằng số: K_C1, K_C2 và K_C3

({K_{{C_3}}} = frac{1}{{{K_{{C_1}}}}})

({K_{{C_2}}} = sqrt {{K_{{C_1}}}} )

({K_{{C_3}}} = {(frac{1}{{{K_{{C_2}}}}})^2} = frac{1}{{{K^2}_{{C_2}}}})

Sự dịch chuyển thăng bằng hóa học là gì? Những yêu tố nào tác động tới thăng bằng hóa học? Chất xúc tác với tác động tới thăng bằng hóa học ko? Vì sao?

Phương pháp giải

Để giải bài tập này cần nắm vững lí thuyết về thăng bằng hóa học

Hướng dẫn giải

Sự dịch chuyển thăng bằng hóa học là sự di chuyển từ trạng thái thăng bằng này sang trạng thái thăng bằng khác do tác động của những yếu tố từ bên ngoài lên thăng bằng.

- Những yếu tố tác động tới thăng bằng hóa học là: nồng độ, áp suất và nhiệt độ

- Chất xúc tác ko tác động tới thăng bằng hóa học vì chất xúc tác ko làm biến đổi nồng độ những chất trong thăng bằng và cũng ko làm biến đổi hằng số thăng bằng. Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch với số lần bằng nhau nên với tác dụng làm cho phản ứng thuận nghịch đạt tới trạng thái thăng bằng nhanh chóng hơn.

Phát biểu nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê và dựa vào thăng bằng sau để minh họa:

C(r) + CO₂(k) ⇌ 2CO(k); Δ_H = 172KJ

Phương pháp giải

- Nguyên lí dịch chuyển thăng bằng (Nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê): "Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái thăng bằng lúc chịu một tác động bên ngoài, như biến đổi nồng độ, áp-suất, nhiệt độ sẽ dịch chuyển thăng bằng theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó”.

Hướng dẫn giải

- Nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê: "Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái thăng bằng lúc chịu một tác động bên ngoài, như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì thăng bằng sẽ dịch chuyển theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó".

- Ứng dụng: Giảm áp suất, tăng nhiệt độ, tăng nồng độ CO₂ hoặc giảm nồng độ CO thăng bằng sẽ dịch chuyển theo chiều thuận.

Xét những hệ thăng bằng sau trong một bình kín:

a) C(r) + H₂O(k) → CO(k) + H₂(k); ΔH = 131 kJ

b) CO(k) + H₂O(k) → CO₂(k) + H₂(k); ΔH = - 41kJ

Những thăng bằng trên dịch chuyển như thế nào lúc biên đổi một trong những điều kiện sau:

- Tăng nhiệt độ.

- Thêm lượng khá nước vào.

- Thêm khí H₂ vào.

- Tăng áp suất chung bằng cách nén cho thể tích của hệ giảm xuống.

- Tiêu dùng chất xúc tác.

Phương pháp giải

Để giải bài tập này cần nắm vững lí thuyết về thăng bằng hóa học

Hướng dẫn giải

Câu a:

Câu b:

CO(k) + H₂O(k) ⇌ CO₂(k) + H₂(k); ΔH < 0

Cho biết phản ứng thuận nghịch sau:

H₂(k) + I₂(k) ⇌ 2HI(k)

Nồng độ những chất lúc thăng bằng ở nhiệt độ 430^oC như sau:

[H₂] = [I₂] = 0,107M; [HI] = 0,786M

Tính hằng số thăng bằng K_C của phản ứng ở 430^oC.

Phương pháp giải

Ứng dụng công thức tính ({K_C} = frac{{{{[C]}^c}{{[D]}^d}}}{{{{[A]}^a}{{[B]}^b}}})

Hướng dẫn giải

Biểu thức tính hằng số thăng bằng

({K_C} = frac{{{{[HI]}^2}}}{{[{H_2}].[{I_2}]}})

Thay những trị giá [HI] = 0,786M; [H₂] = [I₂] = 0,107M

Vậy: ({K_C} = frac{{{{(0,786)}^2}}}{{{{(0,107)}^2}}} = 53,96)

Cho biết phản ứng sau:

H₂O(k) + CO(k) ⇌ H₂(k) + CO₂(k)

Ở 700^oC hằng số thăng bằng K_C = 1,873. Tính nồng độ H₂O và CO ở trạng thái thăng bằng, biết rằng hỗn hợp ban sơ gồm 0,300 mol H₂O và 0,300 mol CO trong bình 10 lít ở 700^oC.

Phương pháp giải

Ứng dụng công thức tính ({K_C} = frac{{{{[C]}^c}{{[D]}^d}}}{{{{[A]}^a}{{[B]}^b}}})

Hướng dẫn giải

C_M H₂O ban sơ = 0,03 mol/l

C_M CO ban sơ = 0,03 mol/l

Gọi x là nồng độ nước phản ứng:

                   H₂O     +       CO       ⇔   H₂ + CO₂

Phản ứng      x                 x

Thăng bằng  (0,03-x)     (0,03-x)             x        x

Ta với:

(K = frac{{{x^2}}}{{{{(0,03 - x)}^2}}} = 1,873 to x = 0,017)

Vậy : [H₂O] = 0,03 – 0,017 = 0,013 (M); [CO] = 0,013 (M)

Hằng số thăng bằng K_C của phản ứng:

H₂(k) + Br₂(k) ⇌ 2HBr(k) ở 730^oC là 2,18.10⁶. Cho 3,20 mol HBr vào trong bình phản ứng dung tích 12,0 lít ở 730°C. Tính nồng độ của H₂, Br₂ và HBr ở trạng thái thăng bằng.

Phương pháp giải

Ứng dụng công thức tính ({K_C} = frac{{{{[C]}^c}{{[D]}^d}}}{{{{[A]}^a}{{[B]}^b}}})

⇒ Nồng độ của H₂, Br₂ và HBr

Hướng dẫn giải

Ta với:  C_M HBr = 0,27M

Gọi nồng độ của H₂ và Br₂ phản ứng là x

                    H₂ + Br₂ ⇔ 2HBr

Phản ứng:     x      x

Thăng bằng:     x       x          (0,27 - 2x)

Ta với: 

(K = frac{{{{(0,27 - 2x)}^2}}}{{{x^2}}} = 2,{18.10^6} to x = 1,{82.10^{ - 4}})

Vậy: [H₂] = [Br₂] = 1,82.10-4 M; [HBr] = 0,27 – 0,000364 ≈ 0,27M.

Iot bị phân hủy bởi nhiệt theo phản ứng sau:  I₂(k) ⇌ 2I(k)

Ở 727^oC hằng số thăng bằng K_C là 3,80.10^-5. Cho 0,0456 mol I₂ vào ưong bình 2,30 lít ở 727°C. Tính nồng độ I₂ và I ở trạng thái thăng bằng.

Phương pháp giải

Ứng dụng công thức tính ({K_C} = frac{{{{[C]}^c}{{[D]}^d}}}{{{{[A]}^a}{{[B]}^b}}})

⇒ Nồng độ của I₂

Hướng dẫn giải

Ta với:  C_M (I₂) = 0,0198 M

Gọi nồng độ iot bị chuyển hóa là x

                      I₂ (k)   ⇌     2I(k)

Phản ứng:    x

Thăng bằng:   0,0198 - x      2x

Ta với:

(K = frac{{4{x^2}}}{{0,0198 - x}} = 3,{8.10^{ - 5}} to x = 0,{434.10^{ - 3}})

Vậy: [I₂] = 0,0198 – 0,000434 = 0,0194M; [I] = 0,86.10^-3M