Bài 6, 7, 8, 9, 10 trang 213 SGK Hóa học 10 Nâng cao: Cân bằng hóa học

Bài 6: 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.

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

Bài 7: 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.

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: 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.

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

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

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: 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.

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: 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 727^0­C. Tính nồng độ I₂ và I ở trạng thái cân bằng.

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 \(\left[ {{I_2}} \right] = 0,0198 – 0,000434 = 0,0194M;\)

        \(\left[ I \right] = 0,{86.10^{ – 3}}M.\)