Bài 50: Cân bằng hóa học

Gửi bởi: Phạm Thọ Thái Dương 16 tháng 10 2020 lúc 11:39:54

Mục lục

* * * * *

Bài 1 trang 212 SGK Hóa học 10 Nâng cao

Hằng số cân 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 có mặt chất xúc tác

Lời giải chi tiết

Chọn B.

Hằng số cân bằng $K_c$ chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

Bài 2 trang 212 SGK Hóa học 10 Nâng cao

Cân bằng hóa học là gì? Tại sao nói cân bằng hóa học là cân bằng động? Hãy cho biết ý nghĩa của hằng số cân bằng K_c. Hằng số cân bằng K_c của một phản ứng có luôn luôn là một hằng số không?

Lời giải chi tiết

- Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

- Cân bằng hóa học là cân bằng động vì: ở trạng thái cân bằng không phải là phản ứng dừng lại, mà phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn xảy ra nhưng tốc độ bằng nhau (v₁ = v_n). Điều này có nghĩa là trong một đơn vị thời gian số mol chất phản ứng giảm đi bao nhiêu theo phản ứng thuận lại được tạo ra bấy nhiêu lần theo phản ứng nghịch. Do đó cân bằng hóa học là cân bằng động.

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

- Hằng số cân bằng K_c của một phản ứng không luôn luôn là hằng số vì hằng số cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ. Tại một nhiệt độ, mỗi cân bằng hóa học có một hằng số cân bằng đặc trưng cho nó.

Bài 3 trang 212 SGK Hóa học 10 Nâng cao

Viết các biểu thức hằng số cân bằng K_c cho các phản ứng sau:

\(\eqalign{
& a)\,\,CaC{O_3}\left( r \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} CaO\left( r \right) + C{O_2}\left( k \right) \cr
& b)\,\,C{u_2}O\left( r \right) + {1 \over 2}{O_2}\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,2CuO\left( r \right) \cr
& c)\,\,2S{O_2}\left( k \right) + {O_2}\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2S{O_3}\left( k \right)\,;\cr&S{O_2}\left( k \right) + {1 \over 2}{O_2}\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,S{O_3}\left( k \right)\,;\cr&2S{O_3}\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,2S{O_2}\left( k \right) + {O_2}\left( k \right) \cr} \)

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

Lời giải chi tiết

Hằng số cân bằng của các phản ứng:

a) K_c = [CO₂].

b) ${K_c} = {1 \over {{{\left[ {{O_2}} \right]}^{{1 \over 2}}}}}$

c) ${K_{{C_1}}} = {{{{\left[ {S{O_3}} \right]}^2}} \over {{{\left[ {S{O_2}} \right]}^2}\left[ {{O_2}} \right]}};$

${K_{{C_2}}} = {{\left[ {S{O_3}} \right]} \over {\left[ {S{O_2}} \right]{{\left[ {{O_2}} \right]}^{{1 \over 2}}}}};$

${K_{{C_3}}} = {{{{\left[ {S{O_2}} \right]}^2}\left[ {{O_2}} \right]} \over {{{\left[ {S{O_3}} \right]}^2}}}$

Mối liên hệ giữa 3 hằng số ${K_{{C_1}}},{K_{{C_2}}},{K_{{C_3}}}$

${K_{{C_3}}} = {1 \over {{K_{{C_1}}}}};$

${K_{{C_2}}} = \sqrt {{K_{{C_1}}}} \,;$

${K_{{C_3}}} = {\left( {{1 \over {{K_{{C_2}}}}}} \right)^2} = {1 \over {K_{{C_2}}^2}}$

Bài 4 trang 213 SGK Hóa học 10 Nâng cao

Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là gì? Những yếu tố nào ảnh hưởng đến cân bằng hóa học? Chất xúc tác có ảnh hưởng đến cân bằng hóa học không? Vì sao?

Lời giải chi tiết

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

- Những yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học là: nồng độ, áp suất và nhiệt độ.

- Chất xúc tác không ảnh hưởng đến cân bằng hóa học vì chất xúc tác không làm biến đổi nồng độ các chất trong cân bằng và cũng không làm biến đổi hằng số cân bằng. Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch với số lần bằng nhau nên có tác dụng làm cho phản ứng thuận nghịch đạt tới trạng thái cân bằng nhanh chóng hơn.

Bài 5 trang 213 SGK Hóa học 10 Nâng cao

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

$C\left( r \right) + C{O_2}\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,2CO\left( k \right),\,\,\Delta H = 172KJ$

Lời giải chi tiết

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

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

Bài 6 trang 213 SGK Hóa học 10 Nâng cao

Xét các hệ cân bằng sau trong một bình kín:

$\eqalign{
& a)\,\,C\left( r \right) + {H_2}O\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,CO\left( k \right) + {H_2}\left( k \right);\cr&\Delta H = 131KJ \cr
& b)\,\,CO\left( k \right) + {H_2}O\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,C{O_2}\left( k \right) + {H_2}\left( k \right);\cr&\Delta H = - 41KJ \cr} $

Các cân bằng trên chuyển dịch như thế nào khi biến đổi một trong các điều kiện sau?

- Tăng nhiệt độ.

- Thêm lượng hơi nước vào.

- Thêm khí H₂ vào

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

- Dùng chất xúc tác.

Lời giải chi tiết

$\eqalign{
& a)\,\,C\left( r \right) + {H_2}O\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,CO\left( k \right) + {H_2}\left( k \right);\Delta H > 0 \cr
& b)\,\,CO\left( k \right) + {H_2}O\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,C{O_2}\left( k \right) + {H_2}\left( k \right);\cr&\Delta H < 0 \cr} $

Bài 7 trang 213 SGK Hóa học 10 Nâng cao

Cho biết phản ứng thuận nghịch sau:

${H_2}\left( k \right) + {I_2}\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,2HI\left( k \right)$

Nồng độ các chất lúc cân bằng ở nhiệt độ 430⁰C như sau:

$\left[ {{H_2}} \right] = \left[ {{I_2}} \right] = 0,107M\,\,\,\,\, ;\,\,\,\,\,\,\,\,\left[ {HI} \right] = 0,786M$

Tính hằng số cân bằng K_c của phản ứng ở 430⁰C.

Lời giải chi tiết

Biểu thức tính hằng số cân bằng: ${K_c} = {{{{\left[ {HI} \right]}^2}} \over {\left[ {{H_2}} \right]\left[ {{I_2}} \right]}}.$

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

Vậy ${K_c} = {{{{\left( {0,786} \right)}^2}} \over {{{\left( {0,107} \right)}^2}}} = {{0,617796} \over {0,011449}} = 53,96.$

Bài 8 trang 213 SGK Hóa học 10 Nâng cao

Cho biết phản ứng sau:

${H_2}O\left( k \right) + CO\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,{H_2}\left( k \right) + C{O_2}\left( k \right)$

Ở 700⁰C hằng số cân bằng K_c = 1,873. Tính nồng độ H₂O và CO ở trạng thái cân bằng, biết rằng hỗn hợp ban đầu gồm 0,300 mol H₂O và 0,300 mol CO trong bình 10 lít ở 700⁰C.

Lời giải chi tiết

${CM_{{{{H_2}O\,ban\,đầu}}}} = {{0,3} \over {10}} = 0,03\left( {mol/l} \right);$

${CM_{{{CO\,ban\,đầu}}}} = {{0,3} \over {10}} = 0,03\,\left( {mol/l} \right)$

Gọi x là nồng độ nước phản ứng:

$\eqalign{
& \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{H_2}{O_{hơi}} + \;\;\;C{O_{khí}}\;\;\mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,\,\,{H_{2\,khí}}\,\,+ C{O_{2\,khí}} \cr
& \text{Phản ứng}\,\,\,\,\,\,\,x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,x \cr
& \text{Cân bằng}\,\left( {0,03 - x} \right)\,\,\,\left( {0,03 - x} \right)\,\,\;\;\;x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,x \cr} $

Ta có $K = {{{x^2}} \over {{{\left( {0,03 - x} \right)}^2}}} = 1,873$

$\Leftrightarrow x = 0,0411 - 1,369 \Rightarrow x = {{0,0411} \over {2,369}} = 0,017$

Vậy $\left[ {{H_2}O} \right] = 0,03 - 0,017 = 0,013\,\,\left( M \right);$

$\left[ {CO} \right] = 0,013\,\,\left( M \right)$

Bài 9 trang 213 SGK Hóa học 10 Nâng cao

Hằng số cân bằng K_ccủa phản ứng

${H_2}\left( k \right) + B{r_2}\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,2HBr\left( k \right)$ ở 730⁰C là 2,18.10⁶. Cho 3,20 mol HBr vào trong bình phản ứng dung tích 12,0 lít 730⁰C. Tính nồng độc ảu H₂, Br₂ và HBr ở trạng thái cân bằng.

Lời giải chi tiết

Ta có ${CM_{{{HBr}}}} = 0,27M$

Gọi nồng độ H₂ và Br₂ phản ứng là x.

$\eqalign{
& \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{H_2}\left( k \right)\, + B{r_2}\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,2HBr\left( k \right) \cr
& \text{Phản ứng}:\,\,\,\,\,\,\,\,x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\;\;\;\;\;\;\;\;2x \cr
& \text{ Cân bằng}:\,\,\,\,\,\,\,\,x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\;\;\;\left( {0,27 - 2x} \right) \cr} $

Ta có: $K = {{{{\left( {0,27 - 2x} \right)}^2}} \over {{x^2}}} = 2,{18.10^6} $

$\Leftrightarrow {{0,27 - 2x} \over x} = 1,{476.10^3} \Rightarrow x = 1,{82.10^{ - 4}}$

Vậy: $\left[ {{H_2}} \right] = \left[ {B{r_2}} \right] = 1,{82.10^{ - 4}}M;$

$\left[ {HBr} \right] = 0,27 - 0,000364 \approx 0,27M$

Bài 10 trang 213 SGK Hóa học 10 Nâng cao

Iot bị phân hủy bởi nhiệt theo phản ứng sau:

${I_2}\left( k \right)\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,2I\left( k \right)$

Ở 727⁰C hằng số cân bằng K_c là 3,80.10^-5. Cho 0,0456 mol I₂ vào trong bình 2,30 lít ở 727⁰C. Tính nồng độ I₂ và I ở trạng thái cân bằng.

Lời giải chi tiết

Ta có: ${CM_{{{\left( {{I_2}} \right)}}}} = 0,0198M.$

Gọi nồng độ iot chuyển hóa là x.

$\eqalign{
& \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{I_2}\left( k \right)\,\,\, \;\;\;\;\mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}}\;\;\; \,\,2I\left( k \right) \cr
& \text{Phản ứng}:\,\,\,\,\,\,\,x \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\;\;\;\;\;\;\;2x\cr
& \text{Cân bằng}:\,\,\,\,0,0198 - x\,\,\,\,\,\,\,\,\,2x \cr} $

Ta có: ${{4{x^2}} \over {0,0198 - x}} = 3,{8.10^{ - 5}} \Rightarrow x \approx 0,{434.10^{ - 3}}$

Vậy $\left[ {{I_2}} \right] = 0,0198 - 0,000434 = 0,0194M;$

$\left[ I \right] = 0,{86.10^{ - 3}}M.$

Được cập nhật: 9 tháng 4 lúc 17:03:15 | Lượt xem: 718