BÀI tập cân BẰNG HÓA HỌC

CÂN BẰNG HOÁ HỌC
1. Biểu thức của hằng số cân bằng hoá học:
− Phản ứng xA + yB ⇌ zAB có chiều thuận xảy ra với υ
t
= k
t
[A]
a
[B]
b
và chiều nghịch xảy ra với υ
n
= k
n
[AB]
d
Khi υ
t
= υ
n
thì hệ đạt tới CBHH → hằng số cân bằng K =
[ ]
[ ] [ ]
d
t
a b
n
AB
k
k
A B

=
2. Trị số K tính theo từng phương trình hoá học:
− Phương trình có hệ số nguyên: N
2
+ 3H
2
⇌ 2NH
3
có K =
[ ]
[ ] [ ]
2
3
3
2 2
NH
N H×
− Phương trình có hệ số gấp n: nN
2
+ 3nH
2
⇌ 2nNH
3
có K
n
=
[ ]
[ ] [ ]
2
3

3
2 2
n
n n
NH
N H×

= (K)
n
− Phương trình có hệ số bằng
1
n
:
1
n
N
2
+
3
n
H
2
⇌
2
n
NH
3
có K
1
n

= (K)
1
n
hay =
n
K
− Phương trình biểu diễn hệ dị thể: CaCO
3
(r) ⇌ CaO (r) + CO
2
(k) có K
p
=
P
2
CO
C (r) + CO
2
(k) ⇌ 2CO (k) có K
p
=
( )
2
2
CO
CO
P
P
BaSO
4

(r) ⇌ Ba
2+
(dd) + SO
2
4
−
(dd) có K
sp
= [Ba
2+
].[SO
2
4
−
] còn gọi là
tích số tan
3. Quan hệ giữa các loại hằng số cân bằng: K
p
= K
c
(RT)
n∆
= K
N
(P)
n∆
.
4. Quan hệ giữa K với năng lượng: ∆G = − RT ln K = − nF E

1

2
2 1
1 1
ln
T
T
K
H
K R T T
 
∆
= −
 
 
với R = 8,314 và ∆H tính ra Jun
1. Ở 600
0
K đối với phản ứng: H
2
+ CO
2
⇌ H
2
O(k) + CO có nồng độ cân
bằng của H
2
, CO
2
, H
2

O và CO lần lượt bằng 0,600; 0,459; 0,500 và 0,425
mol./1.
a) Tìm Kc, Kp của phản ứng.
b) Nếu lượng ban đầu của H
2
và CO
2
bằng nhau và bằng 1 mol được đặt vào
bình 5 lít thì nồng độ cân bằng các chất là bao nhiêu?
♣ a) Kc =
[ ] [ ]
[ ] [ ]
2
2 2
.
.
H O CO
H CO
=
0,5 0,425
0,6 0,459
×
×
= 0,7716 ; Kp = Kc(RT)
∆n
= 0,7716 (do ∆n
= 0)
b) Tại CBHH: [H
2
O] = a ; [CO] = a ; [H

2
] = [CO
2
] = 0,2 – a
Ta có :
2
2
(0,2 )
a
a−
= 0,7716 → a = 0,094 và 0,2 – a = 0,106
Đáp số: Kc = Kp = 0,772; [H
2
] = [CO
2
] = 0,106 M và [H
2
O] =
[CO] = 0,094 M.
2. Ở 1000K hằng 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 0,1atm.
♣ Gọi x là áp suất riêng của SO
2
thì áp suất riêng của SO
3
= 1 – 0,1 – x = 0,9
– x
Kp =
2
2
(0,9 )
0,1
x
x
−
×
= 3,50 → x = 0,57 atm và
3
P
SO
= 0,33 atm
3. a) Tính hằng số cân bằng Kp đối với phản ứng: N
2

+ 3H
2
⇌ 2NH
3
. ở 25
0
C
Biết ∆G
0
ht
của NH
3
= − 16,64 kJ/mol
b) Kp sẽ thay đổi thế nào khi phản ứng đã cho được viết dưới dạng:
1
2
N
2
+
3
2
H
2
⇌ NH
3
.
♣ ∆G = – 2. 16,64 = – 33,28 kJ/mol → ∆G
0
= – RTlnKp → lnKp = –
33,28

8,314 298
−
 
 
×
 
= 13,43
Vậy Kp = 6,8. 10
5
.
Kp =
3
2 2
2
3
.
NH
N H
P
P P
nên đối với phản ứng
1
2
N
2
+
3
2
H
2

⇌ NH
3
. có K’p =
3
2 2
1 3
2 2
.
NH
N H
P
P P
=
P
K

= 825
4. Cân bằng của phản ứng: NH
4
HS (r) ⇌ NH
3
(k) + H
2
S (k) được thiết lập ở
200
0
C trong một thể tích V. Phản ứng đã cho là thu nhiệt. Cho biết áp suất
riêng của NH
3
sẽ thay đổi thế nào khi cân bằng được tái lập sau khi: a) Thêm

NH
3
; b) Thêm H
2
S ; c) Thêm NH
4
HS ; d) Tăng nhiệt độ ;
e) Áp suất toàn phần sẽ tăng do thêm Ar vào hệ ; f) Thể tích bình tăng tới
2V.
♣ a) tăng ; b) giảm ; c) không đổi ; d) tăng ; e) không đổi ; f) tăng.
5. Cân bằng của phản ứng khử CO
2
bằng C : C + CO
2
⇌ 2CO xảy ra ở
1090K với hằng số cân bằng Kp = 10.
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?
♣ a) C + CO
2
⇌ 2CO
∑
n
[ ] (1 - x) 2x 1 + x (mol)
Phần mol
1
1
x

x
−
+

2
1
x
x+
Ta có : Kp =
2
2
CO
CO
P
P
=
2
2
1
1
1
x
x
x
x
 
 
+
 
−

+
. 1,5 = 10 → x = 0,79
Vậy hỗn hợp lúc cân bằng chứa 2. 0,79 = 1,58 mol CO (88%)và 1 – 0,79 =
0,21 mol CO
2
(12%)
b) Suy ra Kp =
( )
2
0,5
0,5
. P = 10 → P = 20 atm.
6. Ở 50
0
C và dưới áp suất 0,344 atm độ phân ly α của N
2
O
4
(k) thành NO
2
(k)
bằng 63%. Xác định Kp; Kc; Kx.
♣ N
2
O
4
(k) ⇌ NO
2
(k)
∑

n
[ ] 1 - α 2α 1 + α (α là độ phân ly)
Phần mol
1
1
α
α
−
+

2
1
α
α
+
Kp =
2
2
CO
CO
P
P
=
2
2
1
1
1
α
α

α
α
 
 
+
 
−
+
. 0,344 thay α = 0,63 tính được Kp = 0,9
Áp dụng Kc = Kp.(RT)
−
∆n
với ∆n = 1 và Kx = Kp. P
−
∆n
tính được Kc =
0,034 và Kx = 2,63
7. Một bình 5 lít chứa 1 mol HI (k) được đun nóng tới 800
0
C. Xác định phần
trăm phân li của HI ở 800
0
C theo phản ứng 2HI ⇌ H
2
+ I
2
(k) Biết Kc =
6,34. 10
– 4

Đáp số: 4,8%
8. Ở 25
0
c hằng số cân bằng Kp đối với phản ứng N
2
+ 3H
2
⇌ 2NH
3
bằng
6,8.10
5
.
a) Tính ∆G
0
của phản ứng.
b) Nếu cũng ở nhiệt độ trên, áp suất đầu của N
2
, H
2
, NH
3
là 0,250; 0,550 và
0,950 atm. Tìm ∆G của phản ứng.
Đáp số: a) -33,28
kJ; b) -25,7kJ
9. Người ta tiến hành phản ứng: PCl
5
⇌ PCl
3

+ Cl
2
với 0,3 mol PCl
5
; áp
suất đầu là 1 atm. Khi cân bằng được thiết lập, áp suất đo được bằng 1,25
atm (V,T = const)
a) Tính độ phân li và áp suất riêng của từng cấu tử.
b) Thiết lập biểu thức liên hệ giữa độ phân li và áp suất chung của hệ.
Đáp số: a) 0,25;
P = P
0
( 1 + α )
10. Xác định nhiệt đối với phản ứng CaCO
3
⇌ CaO + CO
2
biết rằng ớ 800
0
C
áp suất phân li bằng 201,8mm Hg và ở 900
0
C bằng 992 mm Hg.
Đáp số: -166,82
kJ/mol
6. Trong một thí nghiệm người ta đặt một ămpun chứa N
2
O
4
lỏng có m = 4,6 g

vào một bình phản ứng đã đuổi hết không khí có dung tích 5,7lít. Đập vỡ
ămpun rồi đưa nhiệt độ của bình
phản ứng lên 50
0
C; Kết quả là N
2
O
4
bay hơi và bị phân li, áp suất trong bình
đo được là 0,4586 atm. Tính độ phân li của N
2
O
4
và hằng số cân bằng Kc
đồi với phản ứng N
2
O
4
⇌ 2NO
2
.
Đáp số: 97,4% ;
Kc = 8,58
7. Một hỗn hợp đầu gồm 7% SO
2
, 11% O
2
và 82% N
2
dưới áp suất 1 atm,

được đun nóng tới 1000
0
K với sự có mặt của một chất xúc tác. Sau khi cân
bằng được thiết lập, trong hỗn hợp cân bằng SO
2
chiếm 4,7%. Tìm mức độ
oxi hóa SO
2
thành SO
3
và hằng số cân bằng Kp và Kc của phản ứng: 2SO
2
+
O
2
⇌ 2SO
3
(ghi chú: mức độ oxi hóa được đo bằng tỷ số giữa áp suất cân
bằng và áp suất đầu) .
Đáp số: 32,9% , Kp =
2,44 ; Kc = 200
8. Trong sự tổng hợp NH
3
ở 400
0
C theo phản ứng N
2
+ 3H
2
⇌ 2NH

3
hỗn hợp
đầu gồm N
2
và H
2
được lấy theo đúng tỷ lệ hợp thức rồi đưa vào bình phản
ứng dung tích 1lít. Trong hỗn hợp cân bằng, người ta thấy có 0,0385 mol
NH
3
. Tính Kc, Kp.
Đáp số: Kc = 5,12. 10
7
;
Kp = 1,68.10
4
9. Ở 25
0
C hằng số cân bằng Kp của phản ứng thu nhiệt
2NO + Br
2
(k) ⇌ 2NOBr (k) bằng 116,6 atm
–1
.
a) Nếu đem trộn NOBr có P = 0,108 atm với NO có P = 0,1atm và Br
2
có P
= 0,01 atm để tạo ra một hỗn hợp khí ở 0
0
C thì vị trí cân bằng sẽ như thế nào

(câu trả lời phải định lượng).
b) Đưa NOBr có P = 5 atm vào bình phản ứng ở 50
0
C thì thấy trong hỗn
hợp cân bằng có NOBr ở P = 4.30 atm. Tính Kp ở 50
0
C . So sánh giá trị Kp
này với Kp ở 25
0
C. Giải thích?
Đáp số: Kp (50
0
C) =
179 atm
–1
10. Ở 820
0
C có các phản ứng sau với hằng số cân bằng tương ứng:
CaCO
3
(r) ⇌ CaO (r) + CO
2
(k)

K
1
= 0,2
C (r) + CO
2
(k) ⇌ 2CO (k) K

2
= 2,0
Lấy hỗn hợp gồm 1 mol CaCO
3
và 1 mol C cho vào bình chân không có
thể tích 22,4 lít giữ ở 820
0
C.
1- Tính số mol các chất lỏng có trong bình khi phản ứng đạt tới trạng thái
cân bằng.
2- Sự phân huỷ CaCO
3
sẽ hoàn toàn khi thể tích bình bằng nhiêu (áp suất
riêng của các khí không đổi). Kết quả này có phù hợp với nguyên lý LơSa Tơ
Lic không? Liên hệ thực tế sản xuất vôi sống.
11. Cho cân bằng hoá học:
2NO
2
⇌ N
2
O
4

kJH 04,58−=∆
Cân bằng sẽ chuyển dịch như thế nào , giải thích, khi:
1/ Tăng nhiệt độ.
2/ Tăng áp suất.
3/ Thêm khí trơ Ar trong 2 trường hợp: a) Giữ áp suất không đổi.
b) Giữ thể tích không đổi.
4/ Thêm xúc tác.

12. Phôtgen được dùng làm chất clo hoá rất tốt cho phản ứng tổng hợp hữu cơ,
được điều chế theo phương trình:
CO(k) + Cl
2
(k) = COCl
2
(k) ; H
o
= -111,3 kJ.mol
-1
Magiê được điều chế theo phương trình:
MgO(r) + C(r) = Mg(r) + CO(k) ; H
o
= 491,0 kJ.mol
-1
Cần tác động như thế nào vào nhiệt độ và áp suất riêng phần của khí để mỗi
phản ứng trên thu được nhiều sản phẩm hơn? Tại sao phải tác động như vậy ?
1996:
1. Khi hoà tan SO
2
vào H
2
O, có các cân bằng sau:
SO
2
+ H
2
O ⇌ H
2
SO

3
(1)
H
2
SO
3
⇌ H
+
+ HSO
3
-
(2)
HSO
3
-
⇌ H
+
+ SO
3
2-
(3)
Nồng độ của SO
2
ở cân băng thay đổi ra sao (có giải thích) ở mỗi trường hợp
sau:
a) Đun nóng dung dịch. b) Thêm HCl
c) Thêm NaOH d) Thêm KMnO
4
1. ở (1) SO
2

(K) = SO
2
(tan) + H
2
O ↔ H
2
SO
3
(1)
a/ Khi đun nóng SO
2
(K)↑ nên nồng độ SO
2
tan gảm đi
b/ Thêm dd HCl: Cân bằng SO
2
+ H
2
O ↔ H
+
+ HSO
3
-
dịch chuyển sang trái
→ nồng độ SO
2
tăng .
c/ Thêm dd NaOH: do NaOH + SO
2
→ NaHSO

3
2NaOH + SO
2
→ Na
2
SO
3
+ H
2
O
nên nồng độ SO
2
giảm đi.
d/ Thêm KMnO
4
: có pứ 5SO
2
+2KMnO
4
+2H
2
O → K
2
SO
4
+2MnSO
4
+2H
2
SO

4
nên nồng độ SO
2
giảm đi.
2. Từ thực nghiệm người ta xác định được: khi phản ứng
NH
4
HS (rắn)

NH
3
(khí) + H
2
S (khí) (1)
đạt tới cân bằng thì tích số PNH
3
. PH
2
S = 0,109 (trị số này là hằng số ở nhiệt
độ 25
o
C)
a) Hãy xác định áp suất chung của khí tác dụng lên hệ (1) nếu ban đầu bình
chân không và chỉ đưa vào đó NH
4
HS rắn.
b) Nếu ban đầu đưa vào bình đó (chân không) một lượng NH
4
HS rắn và khí
NH

3
, khi đạt tới cân bằng hoá học thì có PNH
3
= 0,549 atm.
Hãy tính áp suất khí NH
3
trong bình trước khi phản ứng (1) xảy ra tại
25
o
C
1. a) Vì ban đầu chỉ có NH
4
HS rắn nên áp suất khí tác dụng lên hệ ở cân bằng
là do NH
3
và H
2
S tạo ra.
Vậy P
3
NH
= P
2
H S
=
1
2
P chung
Theo gt P
3

NH
× P
2
H S
= 0,109 ⇒
2
2
chung
P
 
 
 
= 0,109 ⇒ P chung ≈ 0,66 atm.
b) Do vẫn xét ở 25
o
C nên P
NH3
(CBHH) × P
2
H S
(CBHH) = K
P
= 0,109
Với P
3
NH
(CBHH) = 0,549 atm thì P
2
H S
(CBHH) =

0,109
0,549
= 0,1985atm.
Theo pt pứ P
3
NH
mới tạo ra = P
2
H S
= 0,1985atm
nên P
3
NH
ban đầu = 0,549 − 0,1985 ≈ 0,35 atm
1997:
KMnO
4
là thuốc thử được dùng để xác định nồng độ các muối sắt (II).
Phản ứng giữa KMnO
4
và FeSO
4
trong dung dịch H
2
SO
4
diễn ra theo sơ đồ:
KMnO
4
+ FeSO

4
+ H
2
SO
4
→ K
2
SO
4
+ MnO
4
+ Fe
2
(SO
4
)
3
+ H
2
O (1)
1. Hãy viết phương trình phản ứng (1) dưới dạng phương trình ion (kí hiệu
phương trình ion là (2)).
2. Giả thiết phản ứng đó là thuận nghịch, hãy thiết lập biểu thức hằng số
cân bằng của phản ứng dựa vào (2) theo nồng độ cân bằng của các chất.
3. Giá trị logarit hằng số cân bằng của phản ứng oxi hoá-khử ở 25
0
C dược
tính theo biểu thức:
lgK =
0

0,059
n E∆

(∆E
0
là hiệu thế điện cực tiêu chuẩn của các cặp chất phản ứng, n là số
electron tham gia vào quá trình oxi hoá hoặc khử trong phản ứng).
Hãy tính hằng số cân bằng của phản ứng theo (2).
Cho E
0
4
2
MnO
Mn
−
+
= 1,51V; E
0
3
Fe
Fe
+
+
= 0,77V; E
0
2
2
Cl
Cl
−

= 1,36V
4. Mỗi yếu tố sau đây ảnh hưởng như thế nào đến (2):
a) Tăng pH của dung dịch;
b) Thay H
2
SO
4
bằng HCl
c) Thêm lượng nhỏ KSCN vào dung dịch.
1. MnO
4
−

+ 5Fe
2+
+ 8H
+
= Mn
2+
+ 5Fe
3+
+ 4H
2
O (2)
2. K =
5
2+ 3+
5 8
- 2+ +
4

Mn Fe
MnO Fe H
   
   
     
     
3. Thay số vào biểu thức ta có lg K =
5(1,51 0,77)
0,059
−
= 62,7 Vậy K = 1062,7
5. Xét ảnh hưởng của từng yếu tố đến cân bằng
a) Tăng pH tức giảm C
H+
. Theo nguyên lí Lơ Satơliê-Borên cân bằng sẽ
chuyển dời về phía trái (chiều nghịch). (chú ý: nếu tăng pH nên quá lớn sẽ
có Fe(OH)
2
↓, phản ứng (2) không xảy ra như vậy).
b) Thay H
2
SO
4
bằng HCl:
+ Ban đầu vẫn xảy ra (2) vì vẫn có C
Fe2+
đủ lớn.
+ Khi C
2
Fe

+
giảm tới mức nào đó sẽ xảy ra phản ứng
2MnO
4
+ 10Cl + 16H
+
→ 2Mn
2+
+ 5Cl
2
+ 8H
2
O (3)
Phản ứng này xảy ra không được chờ đợi
c) Khi thêm KSCN thì có Fe
3+
+ 3SCN → Fe(SCN)
3
↓
Phản ứng (2) sẽ xảy ra theo chiều thuận (cân bằng hoá học chuyển dời sang
phía phải)
1999:
Phôtgen được dùng làm chất clo hoá rất tốt cho phản ứng tổng hợp
hữu cơ, được điều chế theo phương trình:
CO(k) + Cl
2
(k) = COCl
2
(k) ; H
o

= -111,3 kJ.mol
-1
Magiê được điều chế theo phương trình:
MgO(r) + C(r) = Mg(r) + CO(k) ; H
o
= 491,0 kJ.mol
-1
Cần tác động như thế nào vào nhiệt độ và áp suất riêng phần của khí để mỗi
phản ứng trên thu được nhiều sản phẩm hơn? Tại sao phải tác động như vậy ?
Để thu được nhiều COCl
2
(k) từ cân bằng
CO(k) + Cl
2
(k)
→
←
COCl
2
(k) ; ∆H
o
= − 111,3 kJ.mol
-1
Ta cần tăng áp suất riêng phần của các khí vì phản ứng này có ∆ (k) < 0, lúc
đó cân bằng sẽ chuyển dịch sang phải.
Ta cần hạ nhiệt độ vì đây là phản ứng toả nhiệt (∆H
o
< 0), lúc đó cân bằng
sẽ chuyển dịch sang phải.
Để thu được nhiều Mg, tức là phải làm cho cân bằng

MgO(r) + C(r)
→
←
Mg(r) + CO(k) ; ∆H
o
= +491,0kJ,mol
-1
chuyển dịch sang phải, ta phải:
Giảm áp suất khí vì phản ứng có ∆o > 0 (thực tế người ta thực hiện phản ứng
trong chân không).
Tăng nhiệt độ vì đây là phản ứng thu nhiệt ∆H
o
> 0).
2001:
Sunfuryl điclorua SO
2
Cl
2
là hoá chất phổ biến trong phản ứng clo hoá. Tại
350
o
C, 2 atm phản ứng SO
2
Cl
2
(khí)
→
←
SO
2

(khí) + Cl
2
(khí)
(1) Có Kp = 50 .
a) Hãy cho biết đơn vị của trị số đó và giải thích: hằng số cân bằng Kp
này phải có đơn vị như vậy.
b) Tính phần trăm theo thể tích SO
2
Cl
2
(khí) còn lại khi (1) đạt tới cân
bằng ở điều kiện đã cho.
c) Ban đầu dùng 150 mol SO
2
Cl
2
(khí), tính số mol Cl
2
(khí) thu được khi
(1) đạt tới cân bằng.
Các khí được coi là khí lý tưởng.
1. a) Gọi số mol SO
2
Cl
2
ban đầu là 1, độ phân li là α , ta có:
SO
2
Cl
2

(khí)
→
←
SO
2
(khí) + Cl
2
(khí)
(1)
Ban đầu 1 0 0
Phân li α
Cân bằng (1 − α) α α
Kp =
2 2
2 2
( ) ( )
( )
SO Cl
SO Cl
P atm P atm
P atm
×
= 50 atm
(2)
b) Vì các khí đều là khí lí tưởng nên pi = P . Xi
(3)
mà
i
i
i

n
X
n
=
Σ

(4)
Ở đây : nSO
2
= nCl
2
= α ; nSO
2
Cl
2
= (1 − α) ; còn ∑ nj = 1 + α
(5)
c) Tổ hợp (5) và (4) , (3) và (2) ta có:


Số mol SO
2
Cl
2
còn là (1 − α) ≈ 0,0194 (mol)
Do đó SO
2
Cl
2
còn lại chiếm

0,0194
1,9804
× 100% ≈ 0,98%
Đây là % theo số mol, cũng là % theo thể tích. Vậy khi (1) đạt tới cân
bằng SO
2
Cl
2
còn lại chiếm 0,98%về số mol hay thể tích của hệ.
(Hoặc SO
2
Cl
2
(khí)
→
←
SO
2
(khí) + Cl
2
(khí) Kp = 50 (1)
2 atm
2 - (P + p) p p
p
SO
2
Cl
2
= 2 - 2 × 0,9902 = 0,0196 (atm)
p

SO
2
Cl
2


= P . n
SO
2
Cl
2
n
SO
2
Cl
2
= 0,0196 : 2 = 0,0098 hay
0,98%
% theo số mol cũng là % theo thể tích. Vậy khi (1) đạt tới cân bằng SO
2
Cl
2
còn lại chiếm 0,98%về số mol hay thể tích của hệ.)
2002:
Khí NO kết hợp với hơi Br
2
tạo ra một khí duy nhất trong phân tử có 3
nguyên tử.
1. Viết phương trình phản ứng xảy ra.
2

2
1
.PKp
∝−
∝
=
502
50
KpP
Kp
+
=
+
∝=
9806,0∝=
0100p100p50
p22
p
2
2
=−+→=
−
2. Biết phản ứng trên thu nhiệt, tại 25
o
C có Kp = 116,6. Hãy tính Kp (ghi rõ
đơn vị) tại 0
o
C ; 50
o
C. Giả thiết rằng tỉ số giữa hai trị số hằng số cân bằng tại

0
o
C với 25
o
C hay 25
o
C với 50
o
C đều bằng 1,54.
3. Xét tại 25
o
C, cân bằng hoá học đã được thiết lập. Cân bằng đó sẽ chuyển
dịch như thế nào? Nếu:
a) Tăng lượng khí NO.
b) Giảm lượng hơi Br
2
.
c) Giảm nhiệt độ.
d) Thêm khí N
2
vào hệ mà:
- Thể tích bình phản ứng không đổi (V = const)
- Áp suất chung của hệ không đổi (P = const).
L ời giải:
1. 2 NO(k) + Br
2
(hơi) → 2 NOBr (k) ; ∆H > 0 (1)
Phản ứng pha khí, có ∆n = -1 → đơn vị Kp là atm
-1
(2)

2. Do phản ứng thu nhiệt nên có liên hệ
K
p
tại O
2
< K
p
tại 252 < K
p
tại 502 (3)
Vậy : K
p
tại 250 = 1 / 1,54 x K
p
tại 252 = 116,6 / 1,54 = 75,71 (atm
-1
)
K
p
tại 252 = 1,54 x K
p
tại 252 = 116,6 x 1,54 ≈ 179, 56 (atm
-1
)
3. Xét sự chuyển dời cân bằng hoá học tại 25
O
C.
Trường hợp a và b: về nguyên tắc cần xét tỉ số: Q =
2
( )

NOBr
NO
P
P
(4) (Khi thêm
NO hay Br
2
)
Sau đó so sánh trị số Kp với Q để kết luận.
Tuy nhiên, ở đây không có điều kiện để xét (4); do đó xét theo nguyên lý
Lơsatơlie.
a. Nếu tăng lượng NO, CBHH chuyển dời sang phải.
b. Nếu giảm lượng Br
2
, CBHH chuyển dời sang trái.
c. Theo nguyên lý Lơsatơlie, sự giảm nhiệt độ làm cho CBHH chuyển dời
sang trái, để chống lại sự giảm nhiệt độ.
d. Thêm N
2
là khí trơ.
+ Nếu V = const: không ảnh hưởng tới CBHH vì N
2
không gây ảnh hưởng nào
liên hệ (theo định nghĩa áp suất riêng phần).
+ Nếu P = const ta xét liên hệ.
Nếu chưa có N
2
: P = p
NO
+ pBr

2
+ p
NOBr
(a)
Nếu có thêm N
2
: P = p’
NO
+ p’Br
2
+ p’
NOBr
+ Pn
2
(b)
Vì P = const nên p’i < pi
Lúc đó ta xét Q theo (4) liên hệ / tương quan với Kp:
1. Nếu Q = Kp: không ảnh hưởng
2. Nếu Q > Kp : CBHH chuyển dời sang trái, để Q giảm tới trị số Kp.
3. Nếu Q <Kp: CBHH chuyển dời sang phải, để Q tăng tới trị số Kp.
Xảy ra trường hợp nào trong 3 trường hợp trên là tuỳ thuộc vào pi tại cân
bằng hoá học.
2003:
Khi nung nóng đến nhiệt độ cao PCl
5
bị phân li theo phương 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 α và áp suất p. Thiết lập biểu thức của
kc theo α, m, V.
2. Trong thí nghiệm 1 thực hiện ở nhiệt độ T
1
người ta cho 83,300 gam PCl
5
vào bình dung tích V
1
. Sau khi đạt tới cân bằng đo được p bằng 2,700 atm.
Hỗn hợp khí trong bình có tỉ khối so với hiđro bằng 68,862. Tính α và Kp.
3. Trong thí nghiệm 2 giữ nguyên lượng PCl
5
và nhiệt độ như ở thí nghiệm 1
nhưng thay
dung tích là V
2
thì đo được áp suất cân bằng là 0,500 atm. Tính tỉ số
2
1

V
V
.
4. Trong thí nghiệm 3 giữ nguyên lượng PCl
5
và dung tích bình V
1
như ở thí
nghiệm 1
nhưng hạ nhiệt độ của bình đến T
3
= 0,9 T
1
thì đo được áp suất cân bằng là
1,944 atm.
Tính Kp và α. 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
tưởng.
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
α =
x
a
; Khối lượng 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
=
α
α
×
−
2
2
1
p
* Kc = [PCl
5
] =
α
−(1 )a
V
trong đó [PCl
3
] = [Cl
2
] =
α
a
V

Kc =
[ ] [ ]
3 2
5
Cl
[ ]
PCl
PCl
=
( )
α
2
2
a
V

( )
α
×
−1
V
a
=
α
α
−
2
(1 )
a
V

=
α
α
−
2

208,239 (1 )
m
V
Hoặc: Kp = Kc (RT)
∆V
∆V
khí
= 1
Kp = Kc (RT) pV = nRT = (a + x) RT → RT =
+
pV
a x
=
α
+(1 )
pV
a

Kp = Kc
+
pV
a x
→
α

α
×
−
2
1
p
= Kc
+
pV
a x

Thay x = aα →
α
α
×
−
2
2
1
p
= Kc
α
+(1 )
pV
a
→ Kc =
α α
α
+
×

−
2
2
(1 )
1
a
V

Kc =
( )
α α
α α
+
×
+
2
(1 )
1 (1- )
a
V
=
α
α
−
2
(1 )
a
V
=
α

α
−
2

208,239 V (1 )
m
* Quan hệ Kp và Kc. Từ cách 1 : Kc = Kp
1
RT
Thay RT =
pV
a(1 )
α
+
→ Kc = Kp
a(1 )
pV
α
+
×
=
2
a(1 )
1 pV
p
α α
α
+
×
−

=
2
a
V(1 )
α
α
−
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 + α
1
) =
83,30 g
138,753 g/mol
= 0,600 mol
n
1

= a (1 + α
1
) = 0,400 (1 + α
1
) = 0,600 → α
1
= 0,500
* Tìm Kp tại nhiệt độ T
1
: Kp =
2
2

1
α
α
×
−
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 PC
5
ban đầu: a = 0,400mol.

- Áp suất cân bằng P
2
= 0,500 atm.
Ta có
2
2
2
2
1
α
α
×
−
p
2
= Kp =
2
2
2
2
1
α
α
×
−
0,500 = 0,900 → α
2
2
= 0,64286 → α
2

= 0,802
Tổng số mol khí lúc cân bằng: n
2
= 0,400 + (1+ α
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 α
3
:
n

3
= a (1+ α
3
) = 0,400
×
(1+ α
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 ) 0,91,944
2,700 0,600
α
× + ×
=
→ α
3
= 0,200 → n
3
= 0,48 mol
* K
P
(T
3
) =
2
3
3
2
3
p
1
α

α
×
−
=
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.
2004 :
Tại 20
0
C,

phản ứng: H
2
(k) + Br
2
(lỏng)
→
←
2 HBr (k) (1)
có hằng số cân bằng K
p
= 9,0 .10

16
. Kí hiệu (k) chỉ trạng thái khí.
a) Hãy tính K
p
của phản ứng: H
2
(k) + Br
2
(k) 2 HBr (k) (2)

t¹i 20
0
C vµ ¸p suÊt
= 0,25 atm
.
p
Br
2
(k)

b) Hãy cho biết sự chuyển dịch cân bằng hoá học của phản ứng (2) nếu
giảm thể tích bình phản ứng ở hai trường hợp:
*) Trongbình không có Br
2
(lỏng) ; **) Trongbình có Br
2
(lỏng).
a) Phản ứng H
2
(k) + Br

2
(lỏng)
→
←
2 HBr (k) (1)
có (Kp)
1
= p
2
HBr
/ p H
2
(a)
còn phản ứng: H
2
(k) + Br
2
(k)
→
←
2 HBr (k) (2)
có (Kp)
2
= p
2
HBr
/ p H
2
× p Br
2

(b)
Xét cân bằng Br
2
(lỏng)
→
←
Br
2
(k) (3)
có (Kp)
3
= pBr
2 (k)
(c)
Khi tổ hợp (1) với (3) ta có cân bằng (2):
H
2
(k) + Br
2
(lỏng)
→
←
2 HBr (k) (1)
Br
2
(l)
→
←
Br
2

(k) (3)
H
2
(k) + Br
2
(k)
→
←
2 HBr (k) (2)
Vậy (Kp)
2
= (Kp)
1
/ (Kp)
3
Thay số ta có (Kp)
2
= 9,0 × 10
16
atm / 0,25 atm
(Kp)
2
= 3,6 . 10
17

b) Khi giảm thể tích bình phản ứng nghĩa là tăng áp suất riêng phần của khí
trong hệ. Xét Q = p
2
HBr
/ p H

2
× p Br
2
(d)
Trường hợp 1 : Không có brom lỏng trong bình: Phản ứng (2) có tổng số mol
khí trước và sau phản ứng bằng nhau (∆n = 0) nên sự thay đổi áp suất đó
không dẫn tới chuyển dịch cân bằng (2).
Trườg hợp 2: Có brom lỏng trong bình: Xét thêm cân bằng (3) ta thấy: áp
suất riêng phần của các khí H
2
, HBr tăng; trong lúc đó áp suất riêng phần của
Br
2
khí lại giảm do ảnh hưởng của cân bằng (3). Vì vậy Q > K nên cân bằng
hoá học (2) chuyển dời sang trái.
2006 :
a) Khi khảo sát phản ứng H
2
(k) +

Br
2
(k) ⇌

2 HBr (k) (1)
tại hai nhiệt độ T
1
và T
2
mà T

1
< T
2
, thấy hằng số cân bằng hóa học (viết tắt là
cbhh) theo nồng độ có trị số tương ứng là K
1
, K
2
mà K
1
> K
2
.
Phản ứng này toả nhiệt hay thu nhiệt? Hãy giải thích.
b) Tại nhiệt độ 1024
0
C, phản ứng (1) có K = 1,6.10
5
. Hãy tính trị số hằng số
cbhh của phản ứng


1
2

H
2
(k) +

1

2
Br
2
(k) ⇌

HBr (k) tại nhiệt độ này.
Sự thay đổi trị số hằng số cbhh đó có ý nghĩa hoá học hay không? Tại sao?
c) Người ta cho một lượng HBr nguyên chất vào bình kín có thể tích cố định
rồi đưa nhiệt độ tới 1024
o
C.
Hãy tính tỉ lệ HBr bị phân huỷ tại

1024
0
C (dùng phương trình (1)). Tại
sao có kết quả đó?

2.a) Theo điều kiện của đề bài: ở T
1
< T
2
mà K
1
> K
2
, nghĩa là khi nhiệt độ
tăng cbhh lại chuyển dời sang trái. Vậy theo nguyên lí Lơ Satơlie, (1) là phản
ứng toả nhiệt.
b) Phản ứng

1
2
H
2
(k) +

1
2
Br
2
(k)

⇌

HBr (k) (b)
có hằng số cbhh được kí hiệu là K
b
. So sánh hệ số các chất tương ứng trong
(b) này với (1) của đề bài, rõ ràng K
b
= K

1/2
.
Sự thay đổi đó của trị số hằng số cbhh hoàn toàn do thuần tuý làm toán chứ
không có ý nghĩa hoá học. (Sự thay đổi của hằng số cbhh như dã được xét ở a)
trên đây mới có ý nghĩa hoá học).
c) Ta xét

H
2
(k) +

Br
2
(k)

⇌

2

HBr (k) (1)
Số mol ban đầu 0 0 n
Số mol ở cbhh
1
2
nα
1
2
nα n - nα
Với α là tỉ lệ HBr bị phân huỷ mà ta cần tính. Chú ýđiều kiện: 0 < α < 1 ( *)
Vì phản ứng (1) có Δn = 0 nên biểu thức của hằng số cbhh K biểu thị được
theo số mol các chất tại cbhh:
K =
[ ] [ ]
2 2
2
2

(1 ) 2(1 )
1
2
n
n
α α
α
α
− −
=
 
 
 
hay K
1/2
=
[ ]
2(1 )
α
α
−
→
[ ]
2(1 )
α
α
−
= 4 × 10
2
→ α ≈ 0,005

Kết quả này thoả mãn điều kiện: 0 < α < 1 (*).
Vậy tỉ lệ HBr bị phân huỷ thành

H
2
và Br
2
tại 1024
0
C là α ~ 0,005 hay
0,5%. Tỉ lệ này rất nhỏ, nghĩa là HBr rất bền, khó bị phân huỷ, mặc dù phản
ứng (1) được thực hiện ở nhiệt độ rất cao, 1024
0
C. Đó là sự thể hiện của phản
ứng (1) có trị số của hằng số cbhh khá lớn, tới 1,6.10
5
tại nhiệt độ này. Số liệu
trên cho thấy phản ứng thuận trong phản ứng thuận nghịch (1) xảy ra khá dễ
dàng

tại nhiệt độ đó. Tất nhiên phản ứng nghịch, tức là sự phân huỷ HBr xảy
ra khó khăn.