Trường THPT Kỹ Thuật Lệ Thủy Tài liệu luyện thi HSG  Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 1 - CÂN BẰNG HÓA HỌC Câu 1: Phản ứng dưới đây đạt đến cân bằng ở 109K với hằng số cân bằng K p = 10: C (r) + CO 2 (k)  2CO (k) (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? Giải: (a) C + CO 2  2CO  n [ ] (1 - x) 2x 1 + x (mol) Ta có: 5,1 x1 x1 x1 x2 P P K 2 CO 2 CO P 2            = 10  x = 0,79 Vậy hỗn hợp cân bằng chứa 2.0,79 = 1,58 mol CO (88,27%) và 1 – 0,79 = 0,21 mol CO 2 (11,73%) (b) Từ 10P 5,0 )5,0( K 2 P   P = 20 atm. Câu 2: Cho phản ứng: 2SO 2 (k) + O 2 (k)  2SO 3 (k) H = - 198 kJ Cho 10,51 mol khí SO 2 và 37,17 mol không khí (20% về thể tích là O 2 còn lại là N 2 ) có xúc tác là V 2 O 5 . Thực hiện phản ứng ở 427 0 C, 1 atm thì phản ứng đạt hiệu suất 98%. Tính hằng số cân bằng K C , K P của phản ứng ở 427 0 C. Giải: nO 2 bđ = 7,434 (mol), nN 2 bđ = 29,736 (mol) 2SO 2 (k) + O 2  2SO 3 (k) H = - 198 kJ Ban đầu: 10,51 (mol) 7,434 (mol) 0 Lúc phản ứng: 10,3 (mol) 5,15 (mol) 10,3 (mol) Lúc CB: 0,21 (mol) 2,284 (mol) 10,3 (mol) ∑số mol hỗn hợp ở TTCB = 0,21 + 2,284 + 10,3 + 29,736 = 42,53 (mol) P i = x i .P = x i .1 = x i 2 3 P 2 2 2 (Pso ) K = (Pso ) .Po và - n C P K =K (RT)  (R = 0,082, T = 427 + 273 = 700 0 K, n = -1) 2 4 P 2 (10,3) .42,53 K = >> 4,48.10 (0,21) .2,284  và 4 -(-1) 4 C K =4,48.10 .(0,082.700) 257.10  Câu 3: Cho cân bằng hóa học sau: N 2 O 4 (k) ⇌ 2NO 2 (k) (1) Thực nghiệm cho biết khối lượng mol phân tử trung bình của hai khí trên ở 35 o C bằng 72,45 g/mol và ở 45 o C bằng 66,80 g/mol. (a) Tính độ phân li của N 2 O 4 ở mỗi nhiệt độ trên? (b) Tính hằng số cân bằng K P của (1) ở mỗi nhiệt độ trên? Biết P = 1 atm (c) Cho biết theo chiều nghịch, phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt? Giải: Xét cân bằng: N 2 O 4 (k) ⇌ 2NO 2 (k) (1) (a) Gọi a là số mol của N 2 O 4 có trong 1 mol hỗn hợp  số mol NO 2 trong 1 mol hỗn hợp là (1 - a) mol *Ở 35 0 C có M = 72,45 g/mol = 92a + 46(1 - a)  a = 0,575 mol = nN 2 O 4 và nNO 2 = 0,425 mol N 2 O 4 (k) ⇌ 2NO 2 (k) Ban đầu x 0 Phản ứng 0,2125 0,425 Cân bằng x - 0,2125 0,425 x - 0,2125 = 0,575  x = 0,7875 mol , vậy  %100 7875,0 2125,0 26,98% *Ở 45 0 C có M = 66,80 g/mol = 92a + 46(1 - a)  a = 0,4521mol = nN 2 O 4 và nNO 2 = 0,5479 mol N 2 O 4(k) ⇌ 2NO 2(k) Ban đầu x 0 Phản ứng 0,27395 0,5479 Trường THPT Kỹ Thuật Lệ Thủy Tài liệu luyện thi HSG  Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 2 - Cân bằng x - 0,27395 0,5479 x - 0,27395 = 0,4521  x = 0,72605 mol , vậy  %100 72605,0 27395,0 37,73% (b) P n n P hh NO NO 2 2  , P n n P hh ON ON 42 42  và P = 1 atm Ở 35 0 C  575,0 )425,0( P )P( K 2 ON 2 NO P 42 2 0,314 Ở 45 0 C  4521,0 )5479,0( P )P( K 2 ON 2 NO P 42 2 0,664 c) Từ kết quả thực nghiệm ta thấy, khi nhiệt độ tăng từ 35 0 C lên 45 0 C thì  tăng. Có nghĩa khi nhiệt độ tăng cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận. Vậy theo chiều thuận phản ứng thu nhiệt, nên theo chiều nghịch phản ứng tỏa nhiệt. Câu 4: Tính xem có bao nhiêu % chất ban đầu (N 2 + 3H 2 ) đã chuyển thành amoniac, nếu phản ứng được thực hiện ở 500 atm ,1000atm và nhận xét kÕt qu¶ víi nguyªn lÝ chuyÓn dÞch c©n b»ng? BiÕt hằng số cân bằng của phản ứng điều chế amoniac ở 500 0 C là 1,5.10 –5 atm –2 . : Giải: N 2 + 3H 2   2NH 3 5 3 2 10.5,1 . 22 3   HN NH PP P => 22 3 HN PP  => pPPP NHHN  322 => )(4/1 32 NHN PPP  )(4/3 32 NHH PPP  => 4 2 )(27 256 3 3 NH NH PP P  = 1,5.10 -5 => 2 ).(27 16 3 3 NH NH PP P  = 5 10.5,1  => P =500atm => 3 NH P = 152atm : P = 1000atm => 3 NH P = 424 atm Tính % chuyển hoá: N 2 + 3H 2   2NH 3 Ban đầu: 1 3 0 mol Phản ứng a 3a 2a mol Sau phản ứng (1-a) (3-3a) 2a mol => 4662,0 500 152 2 4 2   a a a => % hỗn hợp ban đầu: 4a/4 = a => 46,62% => 5955,0 500 424 2 4 2   a a a => % hỗn hợp ban đầu: 4a/4 = a => 59,55% => áp suất tăng cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất của hệ. Câu 5: N 2 O 4 phân li 20,0% thành NO 2 ở 27 o C và 1,00 atm. Hãy xác định (a) giá trị K p ; (b) độ phân li của N 2 O 4 tại 27 o C và 0,10 atm; (c) độ phân li của 69g N 2 O 4 trong bình 20 L ở 27 o C. Giải: Xét phản ứng phân li: N 2 O 4   2NO 2 n 0 n 2n n-n 2n Phần mol:    1 1   1 2 , P 1 4 P P P K 2 2 ON 2 NO ON 2 NO P 42 2 42 2        (a) 17,01 )2,0(1 )2,0(4 P 1 4 K 2 2 2 2 P        Trường THPT Kỹ Thuật Lệ Thủy Tài liệu luyện thi HSG  Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 3 - (b) %)6,54(546,017,010,0 1 4 2 2     (c) mol75,0 92 69 n  . Sử dụng công thức )1(9225,0 20 300082,0)1(75,0 P 42 ON            845,1 20 300082,0.75,0.2 P 2 NO 17,0 )1(9225,0 )845,1( K 2 P      %)27,19(1927,0 Bài 6: Xét phản ứng tổng hợp amoniac : N 2 (k) + 3H 2 (k) ⇄ 2NH 3 (k) Ở 450 o C hằng số cân bằng của phản ứng này là K P = 1,5.10 -5 . (a) Ban đầu trộn N 2 và H 2 theo tỉ lệ 1:3 về thể tích. Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp NH 3 khi áp suất hệ bằng 500 atm và bằng 1000 atm. (b) Các kết quả tính được có phù hợp với nguyên lý chuyển dời cân bằng hóa học hay không? 1. Giải: (a) Gọi x và h lần lượt là số mol ban đầu của N 2 và hiệu suất phản ứng. N 2 (k) + 3H 2 (k) ⇄ 2NH 3 (k) n o x 3x 0 n hx 3hx 2hx x(1-h) 3x(1-h) 2hx  n = x(4-2h) 3 2 3 HN 2 NH P P )h24(x )h1(x3 P )h24(x )h1(x P )h24(x xh2 P.P P K 22 3                               KP )h1(2,5 )h24(h2 2     (*) -Tại 500 atm, (*) 01,10h2,28h1,14 2  với 1 h  467,0h   , vậy hiệu suất phản ứng bằng 46,7% -Tại 1000 atm, (*) 01,10h2,28h1,14 2  với 1 h  593,0h   , vậy hiệu suất phản ứng bằng 59,3% (b) Khi áp suất tăng, hiệu suất phản ứng tổng hợp NH 3 tăng. Điều này phù hợp với nguyên lý chuyển dời cân bằng. Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dòi theo chiều làm giảm số phân tử khí (với phản ứng tổng hợp NH 3 là chiều thuận). Câu 7: Cho phản ứng: H 2 (K) + I 2 (K) 2HI (K) Thực hiện phản ứng trong bình kín 0,5lít ở t o C với 0,2mol H 2 và 0,2mol I 2 .Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng nồng độ của HI là 0,3mol/lít. 1.1.Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở t o C. 1.2 Thêm vào cân bằng trên 0,1mol H 2 thì cân bằng dịch chuyển theo chiều nào tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng mới. 1.3 Tính hằng số cân bằng của phản ứng sau ở t o C. HI (K) 2 1 H 2 (K) + 2 1 I 2 (K) Giải: 1.1.Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở t o C. Theo giả thiết: [H 2 ] = [I 2 ] = 0,4mol/lít H 2 (K) + I 2 (K) 2HI (K) Trước phản ứng: 0,4 (mol/lít) 0,4(mol/lít) Lúc cân bằng: 0,25(mol/lít) 0,25 (mol/lít ) 0,3 (mol/lít ) K cb = 44,1 25,0.25,0 3,0 2  1.2.Nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng mới: Trường THPT Kỹ Thuật Lệ Thủy Tài liệu luyện thi HSG  Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 4 -  Nếu thêm vào cân bằng 0,1mol H 2 nồng độ H 2 tăng cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận.  Khi thêm 0,1 mol H 2 nồng độ H 2 = 0,25 + 0,2 = 0,45mol/lít Gọi x là nồng độ H 2 tham gia phản ứng để đạt cân bằng mới. H 2 (K) + I 2 (K) 2HI (K) Trước phản ứng: 0,45 (mol/lít) 0,25(mol/lít) 0,3(mol/lít) Lúc cân bằng: 0,45-x (mol/lít ) 0,25-x (mol/lít) 0,3+2x (mol/lít) K cb = 44,1 )45,0).(25,0( )23,0( 2    xx x  2,56x 2 + 2,208x – 0,072 = 0 ĐK: 0< x < 0,25 Giải phương trình ta được : x = 0,03146 nhận ; x / = -0,89 loại. Vậy : [H 2 ] = 0,41854 (mol/lít) [I 2 ] = 0,21854 (mol/lít) [HI] = 0,36292 (mol/lít) 1.3 Hằng số cân bằng của phản ứng sau ở t o C. HI (K) 2 1 H 2 (K) + 2 1 I 2 (K) Gọi K / cb là hằng số cân bằng của phản ứng: Ta có K / cb =       HI IH 2 1 2 2 1 2 = cb K 1 = 44,1 1 = 6 5 Câu 8 : Cho 2 mol N 2 và 8 mol H 2 vào bình kín có thể tích là 2 lít, sau khi phản ứng: N 2(K) + 3H 2(K) 2NH 3(K) Đạt trạng thái cân bằng , đưa nhiệt độ về nhiệt độ ban đầu , thì áp suất trong bình bằng 0,9 lần áp suất đầu. Tính K cân bằng. Giải: Tổng số mol ban đầu trong bình kín :  bđ n = 2+ 8 = 10 mol Trong cùng điều kiện t 0 và V : Tỉ lệ mol = Tỉ lệ áp suất. Ta có: s đ P P = s đ n n  9,0 1 = s n 10  n s = 0,9 x 10 = 9 mol Gọi x là số mol N 2 tham gia phản ứng: N 2(K) + 3H 2(K) 2NH 3(K) Trước pứ: 2 mol 8 mol Phản ứng: x mol 3x mol 2x mol Sau pứ : (2 – x) (8-3x) 2x mol Tổng số mol các chất khí sau phản ứng:  s n = 10 – 2x = 9 mol  x = 0,5mol Ở trạng thái cân bằng : n N 2 = 2 – 0,5 = 1,5 mol  [N 2 ] = 2 5,1 = 0,75 mol/lí n H 2 = 8 – 3 x 0,5 = 6,5 mol/lít  [H 2 ] = 2 5,6 = 3,25 mol/lít ; n NH 3 = 2 x 0,5 = 1 mol  [NH 3 ] = 2 1 = 0,5 mol/lít  K cb = 2 2 3 3 2 . H N NH CC C = 3 2 )25,3).(75,0( )5,0( = 9,71. 10 -3 Câu 9 : Cho cân bằng : N 2 O 4   2NO 2 Lấy 18,4 gam N 2 O 4 vào bình chân không có dung tích 5,9 lít ở 27 O C. Khi đạt tới cân bằng, áp suất là 1 atm. Cũng với khối lượng đó của N 2 O 4 nhưng ở nhiệt độ 110 O C thì ở trạng thái cân bằng, nếu áp suất vẫn là 1 atm thì thể tích hỗn hợp khí đạt 12,14 lít. a/. Tính thành phần % N 2 O 4 bị phân li ở 27 O C và 110 O C. b/. Tính hằng số cân bằng ở 2 nhiệt độ trên, từ đó rút ra kết luận phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt. Giải: a) Số mol N 2 O 4 ban đầu: 18,4/92 = 0,2 mol N 2 O 4   2NO 2 bđ (mol): 0,2 0 Trường THPT Kỹ Thuật Lệ Thủy Tài liệu luyện thi HSG  Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 5 - pư: x 2x còn : 0,2 – x 2x * Ở t o = 27 o C thì: (0,2 + x 1 ) = 5,9.273 / 22,4(273 + 27) = 0,23969  x 1 = 0,03969  % N 2 O 4 bị phân hủy: [0,03969/ 0,2] 100% = 19,845% * Ở t o = 110 o C thì: (0,2 + x 2 ) = 12,14.273 / 22,4(273 + 110) = 0,3863  x 2 = 0,1863  % N 2 O 4 bị phân hủy: [0,1863 / 0,2] 100% = 93,15% b) K = [NO 2 ] 2 / [N 2 O 4 ] = {2x/V) 2 / (0,2 – x)/V = 4x 2 / V(0,2 – x) * Ở t o = 27 o C: V 1 = 5,9 l; x 1 = 0,03969 mol  K 1 = 6,66.10 -3 * Ở t o = 110 o C: V 2 = 12,14 l; x 2 = 0,1863 mol  K 2 = 0,8347 Nhận xét: Ta thấy khi tăng số mol N 2 O 4 phân hủy tăng và hằng số cân bằng cũng tăng  phản ứng thu nhiệt Câu 10: Có cân bằng: N 2 O 4 (K)   2NO 2 (K). Cho 18,4gam N 2 O 4 vào bình dung tích là 5,904 lít ở 27 0 C. Lúc cân bằng áp suất của hỗn hợp khí trong bình là 1atm. Tính áp suất riêng phần của NO 2 và N 2 O 4 lúc cân bằng. Nếu giảm áp suất của hệ lúc cân bằng xuống bằng 0,5 atm thì áp suất riêng phần của NO 2 , N 2 O 4 lúc này là bao nhiêu? Kết quả có phù hợp nguyên lý của Le Chatelier không ? Giải: )mol(2,0 92 4,18 n 42 ON  N 2 O 4 2NO 2 Ban đầu 0,2 0 Cân bằng 0,2 - x 2x Tổng số mol có trong hệ lúc cân bằng: 0,2 – x + 2x = 0,2 + x 24,0 )27273(082,0 904,51 RT PV x2,0     => x = 0,04 2 NO n (lúc cân bằng) = 0,08 mol 42 ON n (lúc cân bằng) = 0,2 – 0,04 = 0,16 mol Vì số mol N 2 O 4 gấp đôi số mol NO 2 nên áp suất N 2 O 4 cũng gấp đôi của NO 2 Vậy: (atm) 3 2 P ),atm( 3 1 P 422 ONNO  ;   6 1 P P K 3 2 2 2 1 ON NO P 42 2  Đặt 2 NO P khi cân bằng là P thì áp suất của N 2 O 4 khi cân bằng là: 0,5 – P. Từ đó: 05,0PP6 P5,0 P 6 1 K 2 2 P    (atm) 283,0P (atm); 217,0P 522 ONNO  Kết quả: 77,0 283,0 217,0 P P 42 2 ON NO  So sánh với trường hợp trên: 5,0 2 3 3 1 P P 42 2 ON NO  Vậy: Khi áp suất của hệ xuống thì cân bằng dịch chuyển sang phía làm tăng áp suất của hệ lên, nghĩa là sang phía có nhiều phân tử khí hơn (phù hợp nguyên lý). Câu 11: Cân bằng: N 2 O 4(k)   2NO 2(k) nhận được xuất phát từ a mol N 2 O 4 . Gọi  là độ phân li của N 2 O 4 . a/ Tính số mol NO 2 , N 2 O 4 và tổng số mol của hệ khi cân bằng theo a và  ? b/Tính áp suất riêng phần của NO 2 , N 2 O 4 khi cân bằng theo  và áp suất tổng P của hệ?Tính K P theo  và P? c/ Nếu ban đầu có 1,588 gam N 2 O 4 trong bình 0,5 lít ở 25 0 C và P = 760 mmHg thì  , áp suất riêng phần của NO 2 , N 2 O 4 lúc cân bằng là bao nhiêu? Giải: NO 2 =2a  , N 2 O 4 =a(1-  ), P NO 2 =2  P/(1+  ), P N2 O4 =(1-  )P/(1+  ). Trng THPT K Thut L Thy Ti liu luyn thi HSG Giỏo viờn: Nguyn Cao Chung - 6 - P =4 2 P/(1- )(1+ ); = 0,1587, K P =0,103, P NO 2 =0,274 atm, P N2 O4 = 0,726 atm. Cõu 12: Cõn bng trong h H 2(k) + I 2(k) 2HI (k) c thit lp vi cỏc nng sau : [H 2 ] = 0,025 M ; [I 2 ] = 0,005 M ; [HI] = 0,09M . a) Khi h t trng thỏi cõn bng p sut ca h bin i nh th no ? b) Tớnh hng s cõn bng K cb v nng ban u ca I 2 v H 2 ? Gii: H 2 + I 2 2HI Trong quỏ trỡnh phn ng s mol khớ khụng i . Nu th tớch v nhit khụng i thỡ ỏp sut ca h khụng i K cb = 2 2 2 [HI] [H ].[I ] = 64,8 . T [HI] = 0,09 M=> [H 2 ] p = [I 2 ] p = 0,045M => Do ú nng ban u: [H 2 ] = 0,07M; [I 2 ] = 0,05M Cõu 13: Nung FeS 2 trong không khí, kết thúc phản ứng thu đợc một hỗn hợp khí có thành phần: 7 SO 2 ; 10 O 2 ; 83 N 2 theo số mol. Đun hỗn hợp khí trong bình kín (có xúc tác) ở 800K, xảy ra phản ứng: 2SO 2 + O 2 2SO 3 Kp = 1,21.10 5 . a) Tính độ chuyển hoá ( số mol) SO 2 thành SO 3 ở 800K, biết áp suất trong bình lúc này là 1 atm, số mol hỗn hợp khí ban đầu (khi cha đun nóng) là 100 mol. b) Nếu tăng áp suất lên 2 lần, tính độ chuyển hoá SO 2 thành SO 3 , nhận xét về sự chuyển dịch cân bằng. a) Cân bằng: 2SO 2 + O 2 2SO 3 Ban đầu: 7 10 0 (mol) lúc cân bằng: (7-x) (10 - 0,5x) x (x: số mol SO 2 đã phản ứng). Tổng số mol các khí lúc cân bằng: 100 0,5x = n. áp suất riêng của các khí: 2 SO P = (7-x). n p ; 2 P O = (10 0,5x). n p ; 3 P SO = x . n p Kp = 22 3 P.)(P )(P 2 2 OSO SO = )5,010.()7( )5,0100( 2 2 xx xx = 1,21. 10 5 do K>> x 7 Ta có : 5,6.)7( 5,96.49 2 x = 1,21. 10 5 Giải đợc x = 6,9225. Vậy độ chuyển hóa SO 2 SO 3 : 7 %100.9225,6 = 98,89. b) Nếu áp suất tăng 2 lần tơng tự có: 7- x= -2 10 . 5 . 0,300 = 0,0548 x = 6,9452. độ chuyển hoá SO 2 SO 3 : (6,9452 . 100)/7 = 99,21 Kết quả phù hợp nguyên lý Lơsatơlie: tăng áp suất phản ứng chuyển theo chiều về phía có số phân tử khí ít hơn. Bi 14: Xột quỏ trỡnh cõn bng sau ti 686 o C : CO 2 (k) + H 2 (k) CO (k) + H 2 O (k) Nng cỏc cht ti cõn bng ln lt bng [CO] = 0,050 M, [H 2 ] = 0,045 M, [CO 2 ] = 0,086 M v [H 2 O] = 0,040 M. Nu tng nng CO 2 lờn n giỏ tr 0,500 M (nhit khụng i) thỡ nng mi cht cõn bng mi c thit lp li bng bao nhiờu ? Hng s cõn bng nng : 52,0 045,0086,0 050,0040,0 ]H][CO[ ]CO][OH[ K 22 2 C Thờm CO 2 , cõn bng chuyn di theo chiu thun : CO 2 (k) + H 2 (k) CO (k) + H 2 O (k) 0,500 0,045 0,050 0,040 -x -x +x +x 0,500-x 0,045-x 0,050 +x 0,040 + x Trng THPT K Thut L Thy Ti liu luyn thi HSG Giỏo viờn: Nguyn Cao Chung - 7 - T 52,0 )x045,0()x500,0( )x050,0()x040,0( ]H][CO[ ]CO][OH[ K 22 2 C 0,48x 2 + 0,373x 9,7.10 -3 = 0 x = 0,025M Vy [CO 2 ] = 0,48M, [H 2 ] = 0,020M, [CO] = 0,075M v [H 2 O] = 0,065M. Câu 15: Khi nung nóng đến nhiệt độ cao PCl 5 bị phân li theo phơng trình PCl 5 (k) PCl 3 (k) + Cl 2 (k) 1. Cho m gam PCl 5 vào một bình dung tích V, đun nóng bình đến nhiệt độ T (K) để xảy ra phản ứng phân li PCl 5 . 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 T 1 ngời ta cho 83,300 gam PCl 5 vào bình dung tích V 1 . Sau khi đạt tới cân bằng đo đợc 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 lợng PCl 5 và nhiệt độ nh ở thí nghiệm 1 nhng thay dung tích là V 2 thì đo đợc áp suất cân bằng là 0,500 atm. Tính tỉ số 2 1 V V . 4. Trong thí nghiệm 3 giữ nguyên lợng PCl 5 và dung tích bình V 1 nh ở thí nghiệm 1 nhng hạ nhiệt độ của bình đến T 3 = 0,9 T 1 thì đo đợc áp suất cân bằng là 1,944 atm. Tính Kp và . Từ đó cho biết phản ứng phân li PCl 5 thu nhiệt hay phát nhiệt. Cho: Cl = 35,453 ; P : 30,974 ; H = 1,008 ; Các khí đều là khí lí tởng. Lời giải: 1. Thiết lập biểu thức cho Kp, Kc PCl 5 (k) PCl 3 (k) + Cl 2 (k) ban đầu a mol cân bằng a x x x (mol) Tổng số mol khí lúc cân bằng : a + x = n = x a ; Khối lợng mol: 5 PCl M = 30,974 + 5 x 35,453 = 208,239 (g/mol) 3 PCl M = 30,974 + 3 x 35,453 = 137,333 (g/mol) 2 Cl M = 70,906 (g/mol) gam 208,239 gam/mol m = a mol PCl 5 ban đầu *áp suất riêng phần lúc cân bằng của mỗi khí: 5 PCl P = p a x a x trong đó 3 PCl P = 2 Cl P = x P a x Kp = 2 3 5 Cl PCl PCl P P P = 2 - x p a x a x p a x = 2 2 2 x p a x a x a x 1 p Kp = 2 ( ) ( ) x p a x a x = 2 2 2 x a x p ; Kp = 2 2 2 2 2 2 x a p a x a a = 2 2 1 p * Kc = [PCl 5 ] = (1 ) a V trong đó [PCl 3 ] = [Cl 2 ] = a V Kc = 3 2 5 Cl [ ] PCl PCl = 2 2 a V 1 V a = 2 (1 ) a V = 2 208,239 (1 ) m V Trng THPT K Thut L Thy Ti liu luyn thi HSG Giỏo viờn: Nguyn Cao Chung - 8 - Hoặc: Kp = Kc (RT) V V khí = 1 Kp = Kc (RT) pV = nRT = (a + x) RT RT = pV a x = (1 ) pV a Kp = Kc pV a x 2 1 p = Kc pV a x Thay x = a 2 2 1 p = Kc (1 ) pV a Kc = 2 2 (1 ) 1 a V Kc = 2 (1 ) 1 (1- ) a V = 2 (1 ) a V = 2 208,239 V (1 ) m * Quan hệ Kp và Kc. Từ cách 1 : Kc = Kp 1 RT Thay RT = pV a(1 ) Kc = Kp a(1 ) pV = 2 a(1 ) 1 pV p = 2 a V(1 ) 2. Thí nghiệm 1 : 5 PCl n ban đầu = a = 83,30 g 208,239 g/mol = 0,400 mol M của hỗn hợp cân bằng: 68,826 2,016 = 138,753 g/mol Tổng số mol khí lúc cân bằng: n 1 = a (l + 1 ) = 83,30 g 138,753 g/mol = 0,600 mol n 1 = a (1 + 1 ) = 0,400 (1 + 1 ) = 0,600 1 = 0,500 * Tìm Kp tại nhiệt độ T 1 : Kp = 2 2 1 p = 2 2 (0,5) 1 (0,5) 2,70 = 0,900 3. Thí nghiệm 2: - Giữ nguyên nhiệt độ Kp không đổi. - Giữ nguyên số mol PCl 5 ban đầu: a = 0,400mol. - áp suất cân bằng P 2 = 0,500 atm. Ta có 2 2 2 2 1 p 2 = Kp = 2 2 2 2 1 0,500 = 0,900 2 2 = 0,64286 2 = 0,802 Tổng số mol khí lúc cân bằng: n 2 = 0,400 + (1+ 2 ) 0,721 (mol). * Thể tích bình trong TN 2: V 2 = 2 1 2 n RT p so với V 1 = 1 1 1 n RT p 2 1 V V = 2 1 1 2 n p n p = 0,721 2,700 0,600 0,500 = 6,486 (lần) 4. Thí nghiệm 3: - Thay đổi nhiệt độ Kp thay đổi. - Giữ nguyên số mol PCl 5 ban đầu a = 0,400 mol và V 1 - áp suất cân bằng P 3 thay đổi do: nhiệt độ giảm (T 3 = 0,9 T 1 ), tổng số mol khí thay đổi (n 3 n 1 ). P 3 = 1,944 atm ; Tính 3 : n 3 = a (1+ 3 ) = 0,400 (1+ 3 ) ; p 3 V 1 = n 3 RT 3 = 0,9 n 3 RT 1 ; P 1 V 1 = n 1 RT 1 . 3 3 1 1 P 0,9 n P n 3 0,400 (1 ) 0,9 1,944 2,700 0,600 3 = 0,200 n 3 = 0,48 mol * K P (T 3 ) = 2 3 3 2 3 p 1 = 2 2 (0,200) 1 (0,200) 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. Bài 16: Cho cân bằng hoá học: 2NO 2 N 2 O 4 kJH 04,58 Trng THPT K Thut L Thy Ti liu luyn thi HSG Giỏo viờn: Nguyn Cao Chung - 9 - Cân bằng sẽ chuyển dịch nh thế nào , giải thích, khi: 1/ Tăng nhiệt độ. 2/ Tăng áp suất. 3/ Thêm khí trơ Ar trong 2 trờng hợp: a) Giữ áp suất không đổi. b) Giữ thể tích không đổi. 4/ Thêm xúc tác. Giải: 2NO 2 N 2 O 4 58,04 H kJ (phản ứng tỏa nhiệt) a) Tăng nhiệt độ cân bằng chuyển sang trái theo chiều phản ứng thu nhiệt. b) Tăng áp suất cân bằng chuyển sang phải theo chiều làm giảm số mol. c) Thêm khí trơ : * áp suất không đổi Thể tích tăng giảm áp suất riêng phần của các khí . K p = 2 4 2 2 N O NO P P = 2 2 4 2 N O NO n n . V RT khi thêm khí trơ Q = 2 2 4 2 N O NO n n . / V RT vì V / >V Q>K p vậy để Q K p : số mol N 2 O 4 phải giảm cân bằng chuyển theo chiều từ phải sang trái ( tạo NO 2 ) * Thể tích không đổi áp suất riêng phần của các khí không đổi cân bằng không chuyển dịch. d) Xúc tác tàm tăng hoặc giảm tốc độ cả phản ứng thuận và nghịch không làm chuyển dịch cân bằng. Cõu 17: 1) Cõn bng: N 2 (k) + 3H 2 (k) 2NH 3 (k) s chuyn dch chiu no khi (a) thờm Ar vo hn hp cõn bng nhng gi cho th tớch khụng i? (b) thờm Ar vo hn hp cõn bng nhng gi cho ỏp sut khụng i? Gii: (a) Ta cú: 2 n 2 3 HN 2 NH 3 HN 2 NH P RT V K RT V nn n PP P K 22 3 22 3 . Vỡ V, K P v T = const nờn const nn n K 3 HN 2 NH n 22 3 . Nh vy cú s tng ỏp sut ca h nhng khụng cú s chuyn dch cõn bng. (b) 2 nP RT V KK Vi T, P v K p = const, khi thờm Ar ó lm V tng nờn K n phi gim. S thờm agon ó lm cõn bng chuyn dch theo chiu nghch (chiu lm phõn li NH 3 ). Chỳ thớch: Trong trng hp ny, ta khụng th da vo nguyờn lớ Le Chatelier d oỏn chiu din bin ca phn ng. 2) Phn ng nhit phõn CaCO 3 c tin hnh trong 1 bỡnh kớn. Khi ỏp sut ca CO 2 trong bỡnh lờn n 0,236 atm thỡ khụng thay i na mc dự trong bỡnh vn cũn CaCO 3 v cú CaO. 1) Tớnh Kp, Kc ca phn ng 800 o C 2) Trong bỡnh dung tớch 10 lớt, nu ta b vo ú 5 gam CaCO 3 v 2 gam CaO, nung núng bỡnh n 800 o C t cõn bng thỡ sau khi cõn bng, khi lng mi cht rn trong bỡnh l bao nhiờu gam? P N 1) CaCO 3 (r) = CaO (r) + CO 2 (k) (*) Ti 800 o C khi 2 CO P = 0,236 thỡ khụng thay i na t cõn bng Nờn Kp = 2 CO P = 0,236 (atm) ; n = n khớ sau - n khớ trc 3 n 1068,2 )273800( 273 4,22 236,0 (RT) Kp Kc (mol/lớt) Kc = [CO 2 ] = 2,68 10 -3 (mol/lớt) 2) Vỡ nung núng bỡnh n 800 o C: do nhit khụng i nờn Kc khụng i Kc = 2,68 10 -3 (mol/lớt) 2 CO n = 2,68 10 -3 10 = 2,68 10 -2 (mol) t phng trỡnh (*) 3 CaCO n nhit phõn = 2 CO n v to ra 2,68 10 -2 mol CaO 3 CaCO m ó nhit phõn = 2,68 10 -2 100 = 2,68 (gam) Trường THPT Kỹ Thuật Lệ Thủy Tài liệu luyện thi HSG  Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 10 - Vậy trong bình còn lại lượng chất rắn là: 3 CaCO m = 5 – 2,68 = 2,32 (gam) CaO m = 2,68  10 -2  56 + 2 = 3,5008 (gam) Bài 18: Người ta trộn CO và hơi H 2 O tại nhiệt độ 1000K với tỉ lệ 1 : 1. Tính thành phần của hệ lúc cân bằng, biết rằng: 2 2 2 2H O 2H O   có pk p1 = 20,113 2 2 2CO 2CO O   có pk p2 = 20,400 Từ các dữ kiện đề bài ta có: 2 2 P3 P,2 2 2 2 P4 P,1 1 1 CO O CO K 2 K 1 H O H O K K 2       20,113 0,1435 P1 2 2 2 P P3 P4 20,400 P2 K 10 CO H O CO H K K .K 10 1,392 K 10          Giả sử ban đầu lấy 1 mol CO và 1 mol H 2 O 2 2 2 P CO H O CO H K 1,392     Ban đầu 1mol 1mol Lúc câu bằng 1-a(mol) (1-a)mol a mol a mol 2 2 2 2 CO H P 2 CO H O a a P. P P .P a 2 2 K 1 a 1 a P .P (1 a) P. P 2 2       với P là áp suất chung P a K 1,1798 1 a    => a 0,54mol  2 2 a x 100% %H %CO 27% 2    ; 2 (1 a)x100% %CO %H O 23% 2     Câu 17: H 2 (khí) + I 2 (khí)   2HI(khí) Thực hiện phản ứng tổng hợp hiđro iođua trong một bình kín, dung tích 2 lit ở nhiết độ T, có hằng số cân bằng K = 36. a, Nếu nồng độ ban đầu của H 2 và I 2 bằng nhau và bằng 0,02M thì nồng độ của các chất tại thời điểm cân bằng là bao nhiêu? b, Ở cân bằng trên, người ta thêm vào bình 0,06gam hiđro thì cân bằng cũng bị phá vỡ và hình thành cân bằng mới. Tính khối lượng hiđro iođua ở cân bằng cuối? a) H 2 (khí) + I 2 (rắn)  2HI(khí) Trước phản ứng: 0,02M 0,02M 0 Phản ứng: x x 2x Còn lại: 0,02 – x 0,02 – x 2x Vậy :         2 2 36 2 6 0,02 0,015 0,02 . 0,02 x x x x x x         Kết luận: Ở cân bằng: [HI] = 0,03M, [H 2 ] = [I 2 ] = 0,005M b) Số mol H 2 thêm: 0,06 : 2 = 0,03 (mol) → nồng độ tăng thêm: 0,03: 2 = 0,015M H 2 (khí) + I 2 (khí)  2HI(khí) Ban đầu: 0,02M 0,005M 0,03M Phản ứng: a a 2a Cân bằng: 0,02 – a 0,005 – a 0,03 + 2a      2 0,03 2 36 0,02 0,005 a K a a      → a = 2,91.10 -3 và 2,89.10 -2 M. Vì a < 0,005 nên chỉ nhận a = 2,91.10 -3 Khối lượng HI ở cân bằng cuối: (0,03 + 2. 0,0029). 2. 128 = 9,165(gam) [...]... số cân bằng của phản ứng tổng hợp HI từ H2 và I2 bằng 46 a)Tính nồng độ mol các chất ở trạng thái cân bằng? Biết ban đầu trong bình A có 1mol H2 và 1mol I2 b) Nếu ban đầu cho 2 mol HI vào bình A ở nhiệt độ 500 0C thì nồng độ các chất lúc cân bằng là bao nhiêu? c) Nếu hệ đang ở trạng thái cân bằng ở câu a, ta thêm vào hệ 1,5 mol H2 và 2,0 mol HI thì cân bằng dịch chuyển theo chiều nào? 2HI a) Cân bằng. .. thành CO có hằng số cân bằng KP bằng 10 Câu 21:  Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 12 - Trường THPT Kỹ Thuật Lệ Thủy Tài liệu luyện thi HSG a) Xác định nồng độ phần mol của các khí trong hỗn hợp tại trạng thái cân bằng, biết áp suất chung của hỗn hợp tại trạng thái cân bằng là 4atm b) Xác định áp suất riêng của CO2 lúc cân bằng c) Xác định áp suất chung của hỗn hợp sao cho lúc cân bằng CO2 chiếm 6% về... p/ỉïng : xmol Câu 33: Ở 8170C hằng số cân bằng Kp của phản ứng giữa CO2 và C(r) dư để tạo thành CO bằng 10 Xác đònh : a/ Phần mol của các khí trong hỗn hợp lúc cân bằng, khi áp suất chung bằng 4  Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 18 - Trường THPT Kỹ Thuật Lệ Thủy Tài liệu luyện thi HSG b/ Áp suất riêng của khí CO2 lúc cân bằng c/ Áp suất chung của hỗn hợp sao cho lúc cân bằng CO2 chiếm 60% về thể tích 2 a/... Cl2 Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng mới ĐS : [CO] = 0,01M ; [Cl2] = 0,03M ; [COCl2] = 0,03M 22 Cho cân bằng hóa học : N2 + 3H2  2NH3 với  = - 92 KJ.mol-1 Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 và H2 theo tỉ lệ số mol đúng bằng hệ số tỉ lượng, tức tỉ lệ 1:3 thì khi đạt tới trạng thái cân bằng (ở 4500C và 300 atm) NH3 chiếm 36% về thể tích a Tính hằng số cân bằng Kp b Giữ nhiệt độ khơng đổi (4500C)... đầu 1M 1M 0 Phản ứng x x 2x Cân bằng 1-x x 2x Ta có biểu thức cân bằng : Kc = HI2  4x 2 H 2 I 2  1  x 2  46 (điều kiện x . Thuật Lệ Thủy Tài liệu luyện thi HSG  Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 1 - CÂN BẰNG HÓA HỌC Câu 1: Phản ứng dưới đây đạt đến cân bằng ở 109K với hằng số cân bằng K p = 10: C (r) + CO 2 (k). số cân bằng Kp của phản ứng 2SO 2 + O 2 2SO 3 bằng 3,50 atm 1 . Tính áp suất riêng lúc cân bằng của SO 2 và SO 3 nếu áp suất chung của hệ bằng 1atm và áp suất cân bằng của O 2 bằng. chuyển dịch cân bằng. a) Cân bằng: 2SO 2 + O 2 2SO 3 Ban đầu: 7 10 0 (mol) lúc cân bằng: (7-x) (10 - 0,5x) x (x: số mol SO 2 đã phản ứng). Tổng số mol các khí lúc cân bằng: 100