CHUYÊN ĐỀ LỚP 10 ĐỂ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN QUỐC GIA: Cân bằng hóa học

4. DẠNG 4: CÂN BẰNG HOÁ HỌC
Câu V (2,0 điểm) lớp 10 chuyên Vĩnh Phúc
1. Cho phản ứng: AB(k) -> A(k) + B(k)
Người ta tiến hành nung nóng 0,2 mol AB(k) ở 327 0C trong bình có thể tích 2 lít và đo áp suất của hỗn
hợp các chất trong bình thì thu được số liệu thực nghiệm:
T (giờ)
0
1
2
4
8
P (atm)
4,92
5,67
6,31
7,31
8,54
a) Cho biết bậc của phản ứng.
b) Tính hằng số tốc độ và thời gian bán hủy của phản ứng.
c) Tính áp suất trong bình khi tiến hành phản ứng được 16 giờ.
Câu V
Nội dung
2,0Điểm
0
Giả sử phản ứng là bậc 1 => phương trình động học: k = (1/t). ln(P /P) (*)
(Với P là áp suất AB(K) ở thời điểm t)
AB(k) ->
A(k) +
B(k)
0
t=0

P
0
0
pư
x
x
x
(atm)
0
t
P –x
x
x
0
0
0
=> P(hh) = P + x; P = P –x = 2P – P(hh) => bảng số liệu.
a.
0,25
t (h)
0
1
2
4
8
P(hh) atm
4,92
5.67
6,31
7,31

8,54
0,25
P (atm)
4,92
4,17
3,53
2,53
1,30
Thay các giá trị vào phương trình động học (*) có:
0,25
k1 = 0,1654/h ; k2 = 0,1660/h ; k3 = 0,1663/h ; k4 = 0,1664/h ;
0,25
Các giá trị k1 -> k4 tương đương nhau => phản ứng trên là phản ứng bậc 1.
k = (k1 + k2 + k3 + k4)/4 = 0,1660/h
0,25
b.
thay giá trị k vào phương trình (*) -> t1/2 = 4,1753 h
0,25
t = 16 h
c.
P = P0. e-kt = 4,92. e-0,166.16 = 0,3455 atm = P0 - x => x = 4,5745 atm
0,25
0
Vây áp suất trong bình là P(hh) = P + x = 4,92 + 4,5745 = 9,4945 atm
0,25
Câu 6: (Cân bằng hóa học, 2 điểm) lớp 10 chun Thái Bình
Đun nóng tới 445oC một bình kín chứa 8 mol I 2 và 5,30 mol H2 đến khi lượng HI khơng đổi, thấy có
9,50 mol HI tạo ra. Nếu ta cho thêm 3 mol H 2 và 2 mol HI vào, đun nóng ở 445 oC đến khi đạt tới trạng
thái cân bằng thu được hỗn hợp khí X.
1. Tính tổng số mol khí ở trạng thái cân bằng của phản ứng khi cho thêm 1 mol H 2 và 4 mol HI, nhưng ở

400oC.
2. Tính phần mol mỗi chất trong hỗn hợp X ở 445oC.
Hướng dẫn giải :
(0,5đ)1. Từ phản ứng: H2(k) + I 2(k)
⇌
2HI(k) cho thấy số mol khí mất đi bằng số mol tạo thành, vì
vậy trong quá trình phản ứng số mol khí khơng thay đổi dù ở nhiệt độ nào. Vậy tổng số mol khí là:
n = 8 + 5,3 + 1 + 4 = 18,3 (mol).
(1,5đ)2. Tính cân bằng:
1


mol

H2(k)
5,3

ban đầu

+

TTCB (5,3-4,75)

⇌

I2(k)
8
(8-4,75)

2HI(k)

9,5

=> Kc = ..................... = (9,5)2/(0,55)(3,25) = 50,49
Khi cho thêm 3 mol H2 và 2 mol HI, ta có:
Q = ........................ = (9,5 + 2)2/(0,55 + 3)(3,25) = 11,46 < Kc ; để Q => K, thì nồng độ HI tăng và H2 với
I2 giảm, có nghĩa cân bằng được chuyển dịch theo chiều thuận:
Xét cân bằng:
mol

ban đầu

H2(k)
3,55

TTCB

(3,55-x)

I2(k)
⇌
3,25

+

(3,25-x)

2HI(k)
11,5
(11,5 +2x)

=> Kc = ..................... = (11,5 +2x )2/(3,55-x )(3,25-x) = 50,49
=> 46,49x2 - 389,332x + 450,28 = 0
Víi 0 < x < 3,25; => x ≃ 1,39
=> Số mol của mỗi khí ở TTCB là mới: H 2 (3,55 - 1,39 = 2,16 mol);I2 (3,25 - 1,39 = 1,86 mol); HI (11,5 +
2.1,39 = 14,28 mol). Vậy phần trăm số mol của mỗi khí là:
nX = 8 + 5,3 + 2 + 3 = 18,30 (mol)
%nH2 = (2,16/18,30).100% = 11,80%.
%nI2 = (1,86/18,3).100% = 10,16%.
%nHI = 100% - 11,80% - 10,16% = 78,04%.
Câu5 : (2,0 điểm)

) lớp 10 chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm- Quảng Nam

Xét cân bằng

2NOCl(k)

2NO(k) + Cl2 (k)

Các số liệu nhiệt động cho ở bảng:
NOCl
NO
ΔH° (kJ.mol )
51,71
90,25
S° (J.mol-1.K-1)
26,4
21,1
Cho rằng ΔH, ΔS thay đổi theo nhiệt độ khơng đáng kể.
-1

Cl2
0
22,3

1. Tính Kp của phản ứng ở 298K
2. Tính K′p của phản ứng ở 475K
3. Một cách cẩn thận, cho 2,00 gam NOCl vào bình chân khơng có thể tích 2,00 lít. Tính áp suất
trong bình lúc cân bằng ở 298K và ở 475K
Đáp án
1.

Phản ứng 2NOCl (k)

2NO (k) + Cl2 (k)
2


− ∆G
RT

KP = e
Với ΔG = ΔH – T.ΔS
ở 298K :
0
0
∆H 0pu = ∆H Cl0 + 2∆H NO
− 2∆H NOCl
=0

+ 2.90,25 2.51,71 = 77,08 kJ.mol -1

= = 77,08.10 3 J.mol -1
ΔS°pứ = 223 + 2. 211 – 2. 264 = 117 J.mol

–1

.K

–1

.

⇒ ΔG°pứ = 77080 – 298.117 = 42214 J.mol – 1
42214

2.

(0,50)
K P = e − 8,314.298 = e −17 ,04 = 3,98.10 −8
Phương pháp đúng, sai số cỡ <5% chấp nhận được
Áp dụng phương trình Van΄t Hoff.
K P (T2 ) ∆H 1 1
ln
=
( − )
K P (T1 )
R T1 T2
⇒

K P (T2 )
K P (T1 )

=e

∆H 1 1
( − )
R T1 T2

=e

77080 1
1
(
−
) = 108335
8,314 298 473

⇒ K P (T2 ) = K P, = 4,31.10 −3
3.

•

•

(0,50)
Phương pháp đúng, sai số cỡ <5% chấp nhận được

Số mol NOCl cho vào bình
2,00

n NOCl =
= 0,3mol
65,5
–8
ở 298K, Kp = 3,98.10
(quá nhỏ), xem như NOCl chưa bị phân hủy
nRT 0,03.0,082.298
P1 =
=
= 0,367 atm (0,25)
V
2
–3
ở 475K, Kp′ = 4,31.10
KP
∆n
Từ K P = K C RT ⇒ K C =
( RT ) ∆n
Phản ứng 2NOCl (k)
2NO (k) + Cl2 (k) có Δn = 1
⇒ KC =

4,31.10 −3
= 1,1.10 −4 mol.L−1
0,082.475

2NOCl (k)
Ban đầu (mol) 0,03
Cân bằng (mol)
[ ] mol.L

–1

(0,25)

2NO (k) + Cl2 (k)
-

-

0,03 – 2x

2x

x

0,015 – x

x

0,5x

(vì V = 2L)

x 2 (0,5 x)
⇒ KC =
= 1,1.10 − 4
2
(0,015 − x)
3

Giải phương trình được

x = 0,003 mol (0,25)

n NOCl = 0,024mol 

⇒ n NO = 0,06mol n hh = 0,033mol Sai số <5% chấp nhận được
nCl2 = 0,003mol 

⇒ P2`` =

0,033.0,082.475
= 0,68atm
2

(0,25)

Câu 5: (2 điểm) lớp 10 chuyên Lê Hồng Phong- Nam Định
Cho các phản ứng với hằng số cân bằng tại 820oC như sau:
CaCO3(r) 

CaO(r) + CO2(k)

C(r) + CO2(k) 

2CO(k)

(1)

Kp1 = 0,2

(2)

Kp2 = 2

1. Trong một bình chân khơng dung tích 22,4 lít ở 820 0C, người ta cho 1,0 mol CaCO3 và 1,0 mol cacbon.
Xác định thành phần của hệ ở trạng thái cân bằng.
2. Phải tăng thể tích bình lên bao nhiêu thì CaCO3 phân hủy hồn toàn.
Hướng dẫn giải:
1. Gọi x là số mol CaCO3 bị phân hủy. y là số mol C tham gia phản ứng.
Ta có:

CaCO3(r) 

CaO(r) + CO2(k)

1-x

x

(1)
x-y

C(r) + CO2(k)  2CO(k)
1-y

x-y

K1 = 0,2
(2)

K2 = 2

2y

Số mol của hỗn hợp khí = x + y (mol)

0,082.( 273 + 820)
RT
22,4
Từ (1) → K1 = PCO2 = 0,2 atm = (x – y). V = (x- y)
= (x – y). 4
→ x- y = 0,2/4 = 0,05(*)

Từ (2) → K2 =
RT
=> 2y. V =

2
PCO
Pco2

= 2 => PCO =

0,4 = > y =

2.PCO2 = 0,4

atm.

0,4
= 0,079
2 .4

Thay vào (*) → x = 0,129
Trong hệ có 0,129 mol CaO ; 0,871 mol CaCO3 ; 0,921 mol C ; 0,05 mol CO2 ; 0,158 mol CO.
2. Để sự phân hủy CaCO 3 xảy ra hoàn toàn => x = 1 và áp suất riêng phần của các khí tại thời điểm cân
bằng bị phá hủy là không bị thay đổi.
Nghĩa là PCO = 0,632 atm và PCO2 = 0,2 atm.
4


RT
(1 − y ' ) = 0,2
V
RT
.2 y ' = 0,632
=> V

(I )
( II )

Với y’là số mol C đã tham gia phản ứng.
2 y'
= 3,16
1
−
y

'
Lấy (II) chia cho (I) =>
=> y’ = 0,612 mol. Thay vào (II)

0,082.(820 + 273).2.0,612
= 173,6
0
,
632
=> V =
lít.
=> Để CaCO3 phân hủy hồn tồn thì thể tích bình phải lấy là: V ≥ 173,76lít
Câu 5: (2 điểm) CÂN BẰNG TRONG PHA KHÍ lớp 10 chuyên Ninh Bình
Đối với phản ứng thuận nghịch pha khí 2 SO2 + O2

2 SO3:

a) Người ta cho vào bình kín thể tích khơng đổi 3,0 lít một hỗn hợp gồm 0,20 mol SO 3 và 0,15 mol SO2.
Cân bằng hóa học (cbhh) được thiết lập tại 25 0C và áp suất chung của hệ là 3,20 atm. Hãy tính tỉ lệ oxi
trong hỗn hợp cân bằng.
b) Cũng ở 250C, người ta cho vào bình trên chỉ mol khí SO3. Ở trạng thái cbhh thấy có 0,105 mol O2.Tính
tỉ lệ SO3 bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí và áp suất chung của hệ
Hướng dẫn giải:
a ) Xét
2 SO2
+
O2
2 SO3
(1)
ban đầu

0,15
0,20
lúc cbhh
( 0,15 + 2z)
z
(0,20 – 2z)
Tổng số mol khí lúc cbhh là n1 = 0,15 + 2z + z + 0,20 – 2z = 0,35 + z
Từ pt trạng thái: P1V = n1RT → n1 = P1V / RT = 3,2.3/0,082.298 ; 0,393
→ z = 0,043.
Vậy x O 2 = z / n1 = 0,043/ 0,393 = 0,1094 hay trong hh cb oxi chiếm 10,94%
b)

2 SO2
+
O2
2 SO3
(2)
ban đầu
0
0
y
lúc cbhh 2. 0,105
0,105
(y – 2. 0,105).
Trạng thái cbhh được xét đối với (1) và (2) như nhau về T (và cùng V) nên ta có
2
2
= const; vậy: n SO 3 / (n SO 2 .n O 2 ) = const.
2

2

2

2

K

Theo (1) ta có n SO 3 / (n SO 2 .n O 2 ) = ( 0,20 – 2. 0,043)2 / (0,15 + 0,086)2. 0,043 = 5,43.
Theo (2) ta có n SO 3 / (n SO 2 .n O 2 ) = (y – 0,21)2/ (0,21)2.0,105 = 5,43. Từ đó có phương
trình
y2 – 0,42 y + 0,019 = 0. Giải pt này ta được y1 = 0,369; y2 = 0,0515 <
0,105
(loại bỏ nghiệm y2 này).
Do đó ban đầu có y = 0,369 mol SO3; phân li 0,21 mol nên tỉ lệ SO3 phân li là
56,91%
5


Tại cbhh tổng số mol khí là 0,369 + 0, 105 = 0,474 nên:
SO3 chiếm ( 0,159 / 0,474).100% = 33,54%; SO2 chiếm ( 0,21 / 0,474).100% =
44,30%;
O2 chiếm 100% - 33,54% - 44,30% = 22,16%.
Từ pt trạng thái: P2V = n2RT → P2 = n2 RT/ V = 0,474.0,082.298/3 → P2 = 3,86
atm
Câu 5. (2 điểm): Cân bằng hóa học pha khí. lớp 10 chuyên Lào Cai
Khí NO kết hợp với hơi Br2 tạo ra một khí duy nhất trong phân tử có 3 ngun tử.
1. Viết phương trình phản ứng xảy ra.
2. Biết phản ứng trên thu nhiệt, tại 25 oC có Kp = 116,6. Hãy tính Kp (ghi rõ đơn vị) tại 0 oC ; 50oC. Giả
thiết rằng tỉ số giữa hai trị số hằng số cân bằng tại 0oC với 25oC hay 25oC với 50oC đều bằng 1,54.

3. Xét tại 25oC, 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 Br2.
c) Giảm nhiệt độ.
d) Thêm khí N2 vào hệ mà:
- Thể tích bình phản ứng khơng đổi (V = const)
- Áp suất chung của hệ không đổi (P = const), thể tích của bình thay đổi.
Hướng dẫn giải :
5.1 2 NO(k) + Br2 (hơi) → 2 NOBr (k) ; ∆H > 0
(1)
-1
5.2 Phản ứng pha khí, có ∆n = -1 → đơn vị Kp là atm
(2)
Do phản ứng thu nhiệt nên có liên hệ
Kp tại O2 < Kp tại 252 < Kp tại 502
(3)
-1
Vậy : Kp tại 250 = 1 / 1,54 x Kp tại 252 = 116,6 / 1,54 = 75,71 (atm )
Kp tại 252 = 1,54 x Kp tại 252 = 116,6 x 1,54 ≈ 179, 56 (atm-1)
5. 3. Xét sự chuyển dời cân bằng hoá học tại 25OC.
Trường hợp a và b: về nguyên tắc cần xét tỉ số:
PNOBr
Q =
--------(4) (Khi thêm NO hay Br2)
(PNO)2
Sau đó so sánh trị số Kp với Q để kết luận.
Tuy nhiên, ở đây khơng 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 Br2, 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 N2 là khí trơ.
+ Nếu V = const: khơng 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 N2: P = pNO + pBr2 + pNOBr
(a)
Nếu có thêm N2: P = p’NO + p’Br2 + p’NOBr + Pn2
(b)
6


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 Xảy ra trường hợp nào trong 3 trường hợp trên là tuỳ thuộc vào pi tại cân bằng hoá học.
Mà V bình tăng n lần (n>1) (do thêm khí mà P không đổi) → pi giảm n lần → mẫu số
giảm n2 lần , tử số giảm n lần → Q = n. Kp → Q > Kp → CB chuyển dịch theo chiều
nghịch
Câu 5: Cân bằng hóa học (lớp 10 chuyên Biên Hoà- Hà Nam)
Cho các cân bằng sau:
(1)

(J)

(2)
a)

(J)

Thiết lập phương trình

và tính

,KP của phản ứng (3) ở 7270C

(3)
b)

Tính áp suất riêng phần của CO và CO 2 ở cân bằng (3). Nếu áp suất lúc cân bằng là 1atm và t 0 là

7270C
c)

Phản ứng (3) là tỏa nhiệt hay thu nhiệt ? Tính

của phản ứng (3). Giải thích dấu của

d)
e)

Tăng t0, tăng P của hệ cân bằng (3) có ảnh hưởng như thế nào đến cân bằng?
Tính Kp của các phản ứng
(4)

(5)
Hướng dẫn giải:
5a. Nhận xét : (3) = -2.(1) + (2)

→
= -2.(-110,5.103 - 89,0T) + (-393,5.103 - 3,0T) = -172,5.103 + 175T (J)
Tại 7270C = 1000K
(J) = 2,5 kJ

Kp =
7


5b. Xét cân bằng (3)

5c. Phản ứng (3) có
→

(J)
J < 0 → phản ứng tỏa nhiệt

J/K < 0
có dấu âm do phản ứng (3) có số mol khí sản phẩm ít hơn số mol khí chất tham gia phản ứng (

5d. Tăng nhiệt độ → cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt → chiều nghịch
Tăng áp suất → cân bằng chuyển dịch theo chiều

→ chiều thuận

5e.

Dung dịch có xuất hiện kết tủa
* Giải thích
Trong dung dịch có các cân bằng sau:

 Ag ( NH 3 )2

] Cl → [ Ag ( NH 3 )]

+

+ Cl −

(1)

(2)

BÀI 5: (tuyển chuyên quốc học Huế)
Khí NO kết hợp với hơi Br2 tạo ra một khi duy nhất trong phân tử có 3 nguyên tử.
1.Viết phương trình phản ứng xảy ra.
2. Biết phản ứng trên thu nhiệt, tại 25 oC cã Kp = 116,6. Hãy tính Kp (ghi rõ đơn vị) tại 0 oC ; 50oC. Giả
thiết rằng tỷ số giữa 2 trị số hằng số cân bằng tạii 0oC với 25oC hay 25oC với 50oC đều bằng 1,54.
3. Xét tại 25oC, cân bằng hóa học đã được thiết lập. Cân bằng đó sẽ chuyển dịch như thế nào nếu:
8


a) Tăng lượng khí NO.
b) Giảm lượng hơi Br2.
c) Giảm nhiệt độ
d) Thêm khí N2 vào hệ mà:
- Thể tích bình phản ứng khơng đổi (V = const)
- Áp suất chung của hệ không đổi (P = const).
HƯỚNG DẪN GIẢI
1.
2 NO(k) + Br2 (hơi) → 2 NOBr (k) ; ∆H > 0

(1)
-1
Phản ứng pha khí có ∆n = -1 → đơn vị Kp lµ atm
(2)
2. Do phản ứng thu nhiệt nên có liên hệ:
Kp tại O2 < Kp tại 252 < Kp tại 502
(3)
Vậy: : Kp tại 250 = 1 / 1,54 x Kp tại 252 = 116,6 / 1,54 = 75,71 (atm-1)
Kp tại 252 = 1,54 x Kp tại 252 = 116,6 x 1,54 ≈ 179, 56 (atm-1)
3. Xét sự chuyển dời cân bằng hóa học tại 25OC.
Trường hợp a và b: về nguyên tắc cần xét tỉ số:
PNOBr
Q =
(4) (Khi thêm NO hay Br2)
(PNO)2
Sau đó so sánh trị số Kp với Q để kết luận.
Tuy nhiện, ở đây khơng có điều kiện để xét (4); do đó xét theo nguyên lí Lechatelie.
a. Nếu tăng lượng NO, CBHH cân bằng chuyển dời sang phải, →
b. Nếu giảm lượng Br2, CBHH chuyển dời sang trái, ←.
c. Theo nguyên lí Lechatelie, sự giảm nhiệt độ làm cho CBHH chuyển dời sang trái, để chống lại sự giảm
nhiệt độ..
d. Thêm khí N2 là khí trơ.
+ Nếu V = const: khơng ảnh hưởng tới CBHH vì N2 khơng gây ảnh hưởng liên hệ nào (theo định nghĩa áp
suất riêng phần).
+ Nếu P = const ta xét liên hệ .
Nếu chưa có N2: P = pNO + pBr2 + pNOBr
(a)
Nếu có thêm N2: P = p’NO + p’Br2 + p’NOBr + Pn2
(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 Xảy ra trường hợp nào trong 3 trường hợp trên là tùy thuộc vào pi tại cân bằng hóa học.
Bài 4 (lớp 10 chuyên Bắc Giang)

→ 2NO2
Khí N2O4 kém bền, bị phân ly một phần theo phương trình:
N2O4 ¬
(1)


Thực nghiệm cho biết các số liệu sau khi (1) đạt tới trạng thái cân bằng ở áp suất chung 1 atm:
Nhiệt độ
(0oC)
35
45
M h (g/mol)

72,45

66,80

( M h là khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí ở trạng thái cân bằng)
a) Tính độ phân ly α của N2O4 ở các nhiệt độ đã cho.
b) Tính hằng số cân bằng Kp của (1) ở mỗi nhiệt độ trên.
9

c) Cho biết (1) là phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt. Giải thích? (Khi tính lấy tới chữ số thứ 3 sau dấy
phẩy).
Hướng dẫn giải:
a) Đặt a là số mol N2O4 có ban đầu, α là độ phân li của N2O4 ở toC

→ 2NO2
xét cân bằng:
N2O4 ¬


số mol ban đầu
a
0
số mol chuyển hóa
aα
2aα
số mol lúc cân bằng
a(1 - α)
2aα
Tổng số mol khí tại thời điểm cân bằng là a(1 + α)
Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí:

Mh =
ở 35oC thì M h = 72,45 →

92a
92
=
a(1 + α) 1+ α

92
= 72,45
1+ α

→

α = 0,270 hay 27%

ở 45oC thì M h = 66,8 → α = 0,337 hay 33,7%
2

 2aα 


2
Ta có Kc = [ NO2 ] =  V  = 4aα
[ N2O4 ] a(1 − α) (1 − α)V
V
2

V là thể tích (lít) bình chứa khí
Và PV = nS. RT → RT =

PV
PV
=
nS a(1 + α )

Thay RT, Kc vào biểu thức KP = Kc. (RT)∆n ở đây
∆n = 1 → KP =

4aα 2
PV
P.4.α 2
.
=
(1− α)V a(1+ α ) 1− α 2

ở 35oC thì α = 0,27 → KP = 0,315
,
ở 45oC thì α = 0,337 → K p = 0,513
Vì khi tăng nhiệt độ từ 35oC → 45oC thì độ điện li α của N2O4 tăng (hay KP tăng) → Chứng tỏ khi nhiệt độ
tăng thì cân bằng chuyển sang chiều thuận (phản ứng tạo NO2) do đó theo ngun lí cân bằng Lơ Satơliê
(Le Chatelier) thì phản ứng thuận thu nhiệt.
Câu 2: (Cân bằng trong dung dịch) chuyên 10 Bắc Ninh
Dung dịch A chứa NH3 0,2M; Na2C2O4 0,1M; Na2SO4 0,08M.
a. Tính pH của dung dịch A.
b. Thêm dần CaCl2 vào dung dịch A vào 10ml dung dịch A đến C = 0,18M.
Tính [C2O42-], [SO42-], [Ca2+]? (Coi như thể tích dung dịch thay đổi khơng đáng kể)
Cho pKa: NH4+ (9,24); HSO4- (2,00); H2C2O4 (1,25; 4,27)
pKs: CaSO4 (4,26); CaC2O4 (8,75);
*β ( CaOH + ) = 10-12,6
Hướng dẫn giải:
Câu 2 (Cân bằng trong dung dịch)
a. Tính pHA?
Xét các cân bằng:
NH3 + H2O  NH4+ + OHKb = 10-4,76
C2O42- + H2O  HC2O4- + OH- Kb1 = 10-9,73

(1)

(2)
10


HC2O4- + H2O  H2C2O4 + OHKb2 = 10-12,75 (3)
SO42- + H2O  HSO4- + OH- Kb’ = 10-12
(4)
Do Kb >> Kb1 >> Kb2, Kb’ nên cân bằng (1) là chủ yếu, quyết định pH của dung dịch A.
NH3 + H2O  NH4+ + OHKb = 10-4,76
(1)
C
0,2
[]
0,2-x
x
x
2
x
⇒
= 10-4,76 ⇒ x = 1,856.10-3 ⇒ pH = 11,27.
(0, 2 − x)
b. Dung dịch A: NH3 (0,2M), C2O42- (0,1M), SO42- (0,08M)
Xét điều kiện hình thành kết tủa:
K s (CaSO4 )
Muốn có ↓CaSO4: CCa2+ ≥
= 6,87.10-4
CSO2−
4

Muốn có ↓CaC2O4: CCa 2+ ≥

K s (CaC2O4 )
= 10-7,75
CC O 2−
2 4

Vậy ↓CaC2O4 xuất hiện trước.
Các phản ứng xảy ra:
Ca2+ + C2O42- → CaC2O4
0,18 0,1
Còn 0,08
2+
Ca + SO42- → CaSO4
0,08 0,08
Còn
TPGH: CaC2O4, CaSO4, NH3 (0,2M)
NH3 + H2O NH4+ + OHKb = 10-4,76
(1’)
2+
2-4,26
CaSO4  Ca + SO4
Ks1 = 10
(2’)
2+
2CaC2O4  Ca + C2O4
Ks2 = 10-8,75 (3’)
So sánh Ks1 >> Ks2 ⇒ cân bằng (1’) và (2’) là chủ yếu.
Cân bằng (1’) đó xét ở phần a: pH = 11,27
Xét cân bằng (2’):
CaSO4  Ca2+ + SO42Ks1 = 10-4,26 (2’)

S
S
Các quá trình phụ:
*β ( CaOH + ) = 10-12,6 (4’)
Ca2+ + H2O  CaOH+ + H+
SO42- + H2O  HSO4- + OHKb’ = 10-12
(5’)
Do môi trưêng bazơ (pH = 11,27) nên có thể bỏ qua cân bằng nhận proton của SO42- (cân bằng (5’)).
Vậy
S = [SO42-]
và
S = [Ca2+] + [CaOH+] = [Ca2+].(1+ *β .[H+]-1)
S
2+
⇒ [Ca ] =
1 + *β .[H + ]−1
Vậy Ks1 = [Ca2+].[SO42-]=

S2
1 + *β .[H + ]−1

Thay [H+] = 10-11,27, *β , Ks1 ta tính được S = 7,6.10-3
11


[SO42-] = S = 7,6.10-3
[Ca2+] = 7,25.10-3
Ks2
[C2O42-] =
= 2,45.10-7.

[Ca 2+ ]
Câu 5 THPT Chu Văn An- Hà Nội

→ 2 NH3 (*) được thiết lập ở 400 K người ta xác định được
Trong một hệ có cân bằng 3 H 2 + N2 ¬


Kết quả:

= 0,376.105 Pa ,

các áp suất phần sau đây:

= 0,125.105 Pa ,

= 0,499.105 Pa.

1. Tính hằng số cân bằng Kp và ΔG0 của phản ứng (*) ở 400 K.
2. Tính lượng N2 và NH3, biết hệ có 500 mol H2.
3. Thêm 10 mol H2 vào hệ này đồng thời giữ cho nhiệt độ và áp suất tổng cộng khơng đổi. Bằng cách tính,
hãy cho biết cân bằng (*) chuyển dịch theo chiều nào?
4. Trong một hệ cân bằng gồm H 2, N2 và NH3 ở 410 K và áp suất tổng cộng 1.10 5 Pa, người ta tìm được:
Kp = 3,679.10-9 Pa-2,

= 500 mol ,

= 100 mol và

= 175 mol. Nếu thêm 10 mol N2 vào hệ này

đồng thời giữ cho nhiệt độ và áp suất không đổi thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nào?
Cho: Áp suất tiêu chuẩn P0 = 1,013.105 Pa; R = 8,314 JK-1mol-1; 1 atm = 1,013.105 Pa.
Hướng dẫn giải:
2
PNH
(0,499× 105)2
3
1. Kp = 3
⇒ Kp =
= 3,747.10−9 Pa-2
5 3
5
PH2 × PN2
(0,376× 10 ) × (0,125× 10 )
K = Kp × P0-Δn ⇒ K = 3,747.10-9 × (1,013.105)2 = 38,45
ΔG0 = -RTlnK ⇒
ΔG0 = -8,314 × 400 × ln 38,45 = -12136 J.mol¯1 = - 12,136 kJ.mol-1
2.
n N2 =
n NH3 =

nH2
PH2

× PN2 ⇒ n N2 =

nH2
PH2

500

× 0,125 = 166 mol
0,376

× PNH3 ⇒ n NH3 =

500
× 0,499 = 664 mol
0,376

⇒ n tổng cộng = 1330 mol ; P tổng cộng = 1× 105 Pa
3. Sau khi thêm 10 mol H2 vào hệ, n tổng cộng = 1340 mol.
510
166
P H2 =
× 1× 105 = 0,381.105 Pa ;
P N2 =
× 1× 105 = 0,124× 105 Pa
1340
1340
664
P NH3 =
× 1× 105 = 0,496× 105 Pa
1340
ΔG = ΔG0 + RTlnQ
Δ G = [-12136 + 8,314 × 400 ln (

) = -144,5 J.mol−1

⇒Cân bằng (*) chuyển dịch sang phải.
4. Sau khi thêm 10 mol N2 trong hệ có 785 mol khí và áp suất phần mỗi khí là:

100
510
175
P H2 =
× 1× 105 Pa ; P N2 =
× 1× 105 Pa ; P=
× 1× 105 Pa
785
785
785
ΔG = ΔG0 + RTlnQ = - RTlnKp + RTlnQ
Δ G = 8,314 × 410 × [-ln (36,79 × 1,0132 ) + ln (

× 7852 × 1,0132)] = 19,74 J.mol¯1
12


⇒Cân bằng (*) chuyển dịch sang trái.
Câu 9. THPT Chu Văn An- Hà Nội
Nung FeS2 trong khơng khí, kết thúc phản ứng thu được một hỗn hợp khí có thành phần: 7% SO2; 10%
O2; 83% N2 theo số mol. Đun hỗn hợp khí trong bình kín (có xúc tác) ở 800K, xảy ra phản ứng:

→ 2SO3
2SO2 + O2 ¬
Kp = 1,21.105.

a) Tính độ chuyển hố (% số mol) SO2 thành SO3 ở 800K, biết áp suất trong bình lúc này là 1 atm, số mol hỗn
hợp khí ban đầu (khi chưa đun nóng) là 100 mol.
b) Nếu tăng áp suất lên 2 lần, tính độ chuyển hố SO2 thành SO3, nhận xét về sự chuyển dịch cân bằng.
Hướng dẫn giải:

a) Cân bằng:


→ 2SO3
+ O2 ¬


2SO2

Ban đầu:
7
10
(mol)
lúc cân bằng: (7-x) (10 - 0,5x)
x (x: số mol SO2 đã phản ứng).
Tổng số mol các khí lúc cân bằng: 100 - 0,5x = n.
Áp suất riêng của các khí:
PSO 2 = (7-x).

Kp =

p
p
p
; PO2 = (10 - 0,5x). ; PSO3 = x .
n
n
n

(PSO3 )2
2

(PSO2 ) .PO2

=

x2(100- 0,5x)
2

(7- x) .(10- 0,5x)

do K >> → x ≈ 7 → Ta có :

= 1,21. 105 atm-1

49.96,5
(7 − x)2.6,5

= 1,21. 105

Giải được x = 6,9225.
Vậy độ chuyển hóa SO2 → SO3:

6,9225.100%
= 98,89%.
7

b) Nếu áp suất tăng 2 lần tương tự có: 7- x′ = 0,0548 → x′ = 6,9452.
→ độ chuyển hoá SO2 → SO3: (6,9452 . 100)/7 = 99,22%

Kết quả phù hợp nguyên lý Lơsatơlie: tăng áp suất phản ứng chuyển theo chiều về phía có số phân tử khí
ít hơn.
Câu 5: (Cân bằng hóa học trong pha khí) lớp 10 chun Hồng Văn Thụ- Hồ Bình
Cho phản ứng: SO2Cl2 → SO2 + Cl2
Người ta tiến hành nung nóng 0,1 mol SO2Cl2 ở 600K trong bình phản ứng có dung tích 1 lít và đo
áp suất của hỗn hợp các chất trong bình thì thu được các số liệu thực nghiệm sau:
T (giờ)
P (atm)

0
4,92

1
5,67

2
6,31

4
7,31

8
8,54

1. Xác định bậc của phản ứng.
2. Tính hằng số tốc độ và thời gian bán phản ứng ở 600K.
3. Tính áp suất trong bình sau khi tiến hành phản ứng 24 giờ.
4. Nếu tiến hành phản ứng với cùng lượng SO 2Cl2 trong bình trên ở 620K thì sau 2 giờ, áp suất
trong bình là 9,12. Tính hệ số nhiệt của phản ứng.
Hướng dẫn giải:

P
1. Giả sử phản ứng là bậc 1 ⇒ Phương trình động học k = ln 0
P
13


(P0 là áp suất của SO2Cl2ở thời điểm ban đầu, t là áp suất của SO2Cl2 tại thời điểm t)
SO2Cl2 ⇔ SO2 + Cl2
t=0
Po
0
0
phản ứng
x
x
x (atm)
t
Po - x
x
x
⇒ Phỗn hợp = Po + x ; P = Po - x = 2Po - Phh. Ta có bảng số liệu sau :
t(h)
0
1
2
4
8
Phh (atm)
4,92
5,67

6,31
7,31
8,54
P (atm)
4,92
4,17
3,53
2,53
1,30
Thế các giá trị vào phương trình động học, ta có :
1 4,92
1 4,92
k1 = ln
= 0,1654h −1
k2 = ln
= 0,1660h −1
1 4,17
2 3,53
1 4,92
1 4,92
k3 = ln
= 0,1663h −1
k4 = ln
= 0,1664h −1
4 2,53
8 1,3
Vì k1 ≈ k2 ≈ k3 ≈ k4 ⇒ Phản ứng trên là bậc 1
k + k + k3 + k 4
= 0,1660h −1
b) k = 1 2

4
ln 2 0,6931
t1 =
=
= 4,1753h
k
0,1660
2
c) t = 24h
P = Po.e-kt = 4,92.e-0,166.24 = 0,093 atm = Po - x ⇒ x = 4,827 atm
Vậy áp suất trong bình: Phh = Po + x = 9,747 atm
d) Ở 620k:
nRT 0,1.0,082.620
Po =
=
= 5,084atm; P = 1,048atm
V
1
1 5,084
k = ln
= 0,7895h −1
2 1,048
k620
620 − 600
K 620
=γ
⇒γ =
= 2,181
Ta có :
k600

10
K 600

14