Bài 1. Khái niệm về cân bằng hóa học trang 5, 6, 7, 8, 9 SBT Hóa 11 Kết nối tri thức

1.1

Phản ứng nào sau đây là phản ứng thuận nghịch?

Phương pháp giải:

Trong cùng điều kiện xác định, phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau được gọi là phản ứng thuận nghịch. Trong phương trình hóa học của phản ứng thuận nghịch, người ta dùng kí hiệu hai mũi tên ngược chiều (\[ \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \]): chiều từ trái sang phải là chiều thuận, chiều từ phải sang trái là chiều nghịch.

Lời giải chi tiết:

\[{\rm{2S}}{{\rm{O}}_2} + {{\rm{O}}_2} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2{\rm{S}}{{\rm{O}}_3}\]là phản ứng thuận nghịch.

Các phản ứng còn lại là phản ứng một chiều.

→ Chọn B.

1.2

Cho 5 mol H₂ và 5 mol I₂ vào bình kín dung tích 1 lít và nung nóng đến 227 °C . Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ các chất theo thời gian được cho trong hình sau:

Nồng độ của HI ở trạng thái cân bằng là

A. 0,68 M.                    B. 5,00 M.                     C.3,38 M.                      D. 8,64 M.

Phương pháp giải:

Ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không thay đổi.

Lời giải chi tiết:

\[{{\rm{H}}_2}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{I}}_2}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2{\rm{HI}}\left( g \right)\]

Đường độ thị hướng lên biểu diễn nồng độ của HI, ở trạng thái cân bằng, nồng độ của HI không thay đổi.

Ta có: [HI] = 8,64 (M)

→ Chọn D.

1.3

Cho phản ứng hoá học sau: \[{\rm{B}}{{\rm{r}}_2}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{ }}2{\rm{HBr}}\left( g \right)\]

Biểu thức hằng số cân bằng (K_c) của phản ứng trên là

\[{\rm{A}}.{\rm{ }}{{\rm{K}}_{\rm{C}}} = \frac{{2[{\rm{HBr]}}}}{{{\rm{[B}}{{\rm{r}}_2}][{{\rm{H}}_{\rm{2}}}]}}.\]                                      \[{\rm{B}}.{\rm{ }}{{\rm{K}}_{\rm{C}}} = \frac{{{{[{\rm{HBr]}}}^2}}}{{{\rm{[B}}{{\rm{r}}_2}][{{\rm{H}}_{\rm{2}}}]}}.\]                                      \[{\rm{C}}.{\rm{ }}{{\rm{K}}_{\rm{C}}} = \frac{{{\rm{[B}}{{\rm{r}}_2}][{{\rm{H}}_{\rm{2}}}]}}{{{{[{\rm{HBr]}}}^2}}}.\]                                      \[{\rm{D}}.{\rm{ }}{{\rm{K}}_{\rm{C}}} = \frac{{{\rm{[B}}{{\rm{r}}_2}][{{\rm{H}}_{\rm{2}}}]}}{{2[{\rm{HBr]}}}}.\]

Phương pháp giải:

Tổng quát, nếu có phản ứng thuận nghịch sau: aA+bB \[ \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \] cC +dD

Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có: \[{{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{  =  }}\frac{{{{{\rm{[C]}}}^{\rm{c}}}{{{\rm{[D]}}}^{\rm{d}}}}}{{{{{\rm{[A]}}}^{\rm{a}}}{{{\rm{[B]}}}^{\rm{b}}}}}\]

Trong đó [A], [B], [C] và [D] là nồng độ mol các chất A, B, C và D ở trạng thái cân bằng; a, b, c và d là hệ số tỉ lượng các chất trong phương trình hoá học. Chất rắn không xuất hiện trong biểu thức hằng số cân bằng.

Lời giải chi tiết:

\[{\rm{B}}{{\rm{r}}_2}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{ }}2{\rm{HBr}}\left( g \right)\]

\[ \Rightarrow {{\rm{K}}_{\rm{C}}} = \frac{{{{[{\rm{HBr]}}}^2}}}{{{\rm{[B}}{{\rm{r}}_2}][{{\rm{H}}_{\rm{2}}}]}}\]

→ Chọn B.

1.4

Cho phản ứng hoá học sau: \[{\rm{PC}}{{\rm{l}}_3}\left( g \right) + {\rm{C}}{{\rm{l}}_2}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{PC}}{{\rm{l}}_5}\left( g \right)\]

Ở T °C, nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng như sau: [PCl₅]= 0,059 mol; [PCl₃] = [Cl₂] = 0,035 mol/L.

Hằng số cân bằng (K_c) của phản ứng tại T ^oC là

A. 1,68.                         B. 48,16.                       C. 0,02.                         D. 16,95.

Phương pháp giải:

Tổng quát, nếu có phản ứng thuận nghịch sau: aA+bB \( \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \) cC +dD

Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có: \[{{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{  =  }}\frac{{{{{\rm{[C]}}}^{\rm{c}}}{{{\rm{[D]}}}^{\rm{d}}}}}{{{{{\rm{[A]}}}^{\rm{a}}}{{{\rm{[B]}}}^{\rm{b}}}}}\]

Trong đó [A], [B], [C] và [D] là nồng độ mol các chất A, B, C và D ở trạng thái cân bằng; a, b, c và d là hệ số tỉ lượng các chất trong phương trình hoá học. Chất rắn không xuất hiện trong biểu thức hằng số cân bằng.

Lời giải chi tiết:

\[\begin{array}{l}{\rm{PC}}{{\rm{l}}_3}\left( g \right) + {\rm{C}}{{\rm{l}}_2}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{PC}}{{\rm{l}}_5}\left( g \right){\rm{  }}\\ \Rightarrow {{\rm{K}}_{\rm{C}}} = \frac{{\left[ {{\rm{PC}}{{\rm{l}}_{\rm{5}}}} \right]}}{{\left[ {{\rm{PC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}}} \right]\left[ {{\rm{C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}} \right]}} = \frac{{0,059}}{{0,035 \times 0,035}} \approx 48,16\end{array}\]

→ Chọn B.

1.5

Cho phản ứng hoá học sau: \[{{\rm{N}}_2}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}3{{\rm{H}}_{\rm{2}}}\left( g \right) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}\left( g \right){\rm{   }}{\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 =  - 92{\rm{ kJ}}\]

Yếu tố nào sau đây cần tác động để cân bằng trên chuyển dịch sang phải?

A. Thêm chất xúc tác.                                        B. Giảm nồng độ N₂ hoặc H₂.

C. Tăng áp suất.                                                 D. Tăng nhiệt độ.

Phương pháp giải:

Nguyên lí Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động đó.

Chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng.

Lời giải chi tiết:

→ Chọn C.

1.6

Cân bằng hoá học nào sau đây không bị chuyển dịch khi thay đổi áp suất?

\[\begin{array}{*{20}{l}}{{\rm{A}}.{\rm{ }}2{\rm{S}}{{\rm{O}}_2}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{O}}_2}\left( g \right) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2{\rm{S}}{{\rm{O}}_3}\left( g \right)}\\{{\rm{B}}.{\rm{ C}}\left( s \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\left( g \right) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{CO}}\left( g \right) + {{\rm{H}}_2}\left( g \right)}\\{{\rm{C}}.{\rm{ PC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}\left( g \right) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{PC}}{{\rm{l}}_5}\left( g \right)}\\{{\rm{D}}.{\rm{ }}3{\rm{Fe}}\left( s \right) + {\rm{ }}4{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\left( g \right) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{F}}{{\rm{e}}_{\rm{3}}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}\left( s \right){\rm{ }} + {\rm{ }}4{{\rm{H}}_{\rm{2}}}\left( g \right)}\end{array}\]

Phương pháp giải:

Khi hệ đang ở trạng thái cân bằng, nếu tăng hoặc giảm áp suất của hệ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm hoặc tăng áp suất của hệ.

Khi hệ cân bằng có tổng hệ số tỉ lượng của các chất khí ở hai vế của phương trình hoá học bằng nhau hoặc trong hệ không có chất khí, việc tăng hoặc giảm áp suất không làm chuyển dịch cân bằng của hệ.

Lời giải chi tiết:

- Các phương trình ở đáp án A, B và C, đều có tổng số mol khí hai vế khác nhau, do đó các cân bằng này bị dịch chuyển khi thay đổi áp suất.

- Phương trình ở đáp án D có số mol khí ở hai vế bằng nhau (đều là 4 mol), do đó cân bằng này bị dịch chuyển khi thay đổi áp suất.

→ Chọn D.

1.7

Cân bằng hoá học sau: \[{\rm{4N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ 5}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}\left( g \right) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{4NO}}\left( g \right) + 6{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\left( g \right){\rm{  }}{\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 =  - 905{\rm{ kJ}}\]

Yếu tố nào sau đây cần tác động để cân bằng trên chuyển dịch sang phải?

A. Giảm nhiệt độ.                                               B. Tăng áp suất.

C. Giảm nồng độ của O₂.                                   D. Thêm xúc tác Pt.

Phương pháp giải:

Nguyên lí Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động đó.

Chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng.

Lời giải chi tiết:

→ Chọn A.

1.8

Cho phản ứng hoá học sau: \[{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2{\rm{N}}{{\rm{O}}_2}\left( g \right){\rm{ }}{{\rm{K}}_{\rm{C}}} = {\rm{ }}4,{84.10^{ - 3}}\]

Phương án nào sau đây là nồng độ của các chất tại thời điểm cân bằng?

A. [N₂O₄(g)] = 4,84.10^-1M; [NO₂(g)] = 1,0.10^-4 M.

B. [N₂O₄(g)] = 1,0.10^-1 M; [NO₂(g)] = 4,84.10^-4 M.

C. [N₂O₄(g)] = 1,0.10^-1M; [NO₂(g)] = 2,20.10^-2 M.

D. [N₂O₄(g)] = 5,0.10^-2M; [NO₂ (g)] = 1,10.10^-2 M.

Phương pháp giải:

Tổng quát, nếu có phản ứng thuận nghịch sau: aA+bB \[ \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \] cC +dD

Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có: \[{{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{  =  }}\frac{{{{{\rm{[C]}}}^{\rm{c}}}{{{\rm{[D]}}}^{\rm{d}}}}}{{{{{\rm{[A]}}}^{\rm{a}}}{{{\rm{[B]}}}^{\rm{b}}}}}\]

Trong đó [A], [B], [C] và [D] là nồng độ mol các chất A, B, C và D ở trạng thái cân bằng; a, b, c và d là hệ số tỉ lượng các chất trong phương trình hoá học. Chất rắn không xuất hiện trong biểu thức hằng số cân bằng.

Lời giải chi tiết:

\[{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2{\rm{N}}{{\rm{O}}_2}\left( g \right){\rm{ }}{{\rm{K}}_{\rm{C}}} = {\rm{ }}4,{84.10^{ - 3}}\]

- Với [N₂O₄(g)] = 4,84.10^-1M; [NO₂(g)] = 1,0.10^-4 M,\[{\rm{ }}{{\rm{K}}_{\rm{C}}} = \frac{{{{\left[ {{\rm{N}}{{\rm{O}}_2}} \right]}^2}}}{{\left[ {{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_4}} \right]}} \approx 2,{07.10^{ - 8}}\]

- Với [N₂O₄(g)] = 1,0.10^-1 M; [NO₂(g)] = 4,84.10^-4 M,\[{\rm{ }}{{\rm{K}}_{\rm{C}}} = \frac{{{{\left[ {{\rm{N}}{{\rm{O}}_2}} \right]}^2}}}{{\left[ {{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_4}} \right]}} \approx 2,{34.10^{ - 6}}\]

- Với [N₂O₄(g)] = 1,0.10^-1M; [NO₂(g)] = 2,20.10^-2 M,\[{\rm{ }}{{\rm{K}}_{\rm{C}}} = \frac{{{{\left[ {{\rm{N}}{{\rm{O}}_2}} \right]}^2}}}{{\left[ {{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_4}} \right]}} = 4,{84.10^{ - 3}}\]

- Với [N₂O₄(g)] = 5,0.10^-2M; [NO₂ (g)] = 1,10.10^-2 M,\[{\rm{ }}{{\rm{K}}_{\rm{C}}} = \frac{{{{\left[ {{\rm{N}}{{\rm{O}}_2}} \right]}^2}}}{{\left[ {{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_4}} \right]}} = 2,{42.10^{ - 3}}\]

Để \[{{\rm{K}}_{\rm{C}}} = {\rm{ }}4,{84.10^{ - 3}}\]thì [N₂O₄(g)] = 1,0.10^-1M; [NO₂(g)] = 2,20.10^-2 M.

→ Chọn C.

1.9

Cho các phản ứng hoá học sau:

a) Các phản ứng toả nhiệt là

A. (1); (2) và (3).                                               B. (1) và (3).

C. (1); (2); (4) và (5).                                         D. (1); (2); (3) và (5).

b) Khi tăng nhiệt độ, các cân bằng hoá học chuyển dịch theo chiều thuận là

A. (1); (2) và (3).          B. (1); (2) và (5).          C. (4) và (5).                 D. (3) và (5).

c) Khi tăng áp suất, các cân bằng hoá học chuyển dịch theo chiều thuận là

A. (1); (2) và (3).          B. (1); (3) và (5).          C. (2); (3) và (4).          D. (3); (4) và (5).

Phương pháp giải:

a) Phản ứng tỏa nhiệt có \[{\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0\]< 0.

b) Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm nhiệt độ (chiều thu nhiệt).

c) Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất (giảm số mol khí).

Lời giải chi tiết:

a) Các phản ứng toả nhiệt (\[{\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0\]< 0) là (1); (2) và (3).

→ Chọn A.

b) Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm nhiệt độ (chiều thu nhiệt), do đó các cân bằng (1), (2) và (3) chuyển dịch theo chiều nghịch, cân bằng (4) và (5) chuyển dịch theo chiều thuận.

→ Chọn C.

c) Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất (giảm số mol khí):

- Các cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận là (1), (2), (3).

- Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận là (5).

- Cân bằng không chuyển dịch là (4).

→ Chọn A.

1.10

Các kết quả trong bảng sau đây được ghi lại từ hai thí nghiệm giữa khí sulfur dioxide và khí oxygen để tạo thành khí sulfur trioxide ở 600 °C. Tính giá trị K_C ở hai thí nghiệm và nhận xét kết quả thu được.

Phương pháp giải:

Tổng quát, nếu có phản ứng thuận nghịch sau: aA+bB \[ \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \] cC +dD

Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có: \[{{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{  =  }}\frac{{{{{\rm{[C]}}}^{\rm{c}}}{{{\rm{[D]}}}^{\rm{d}}}}}{{{{{\rm{[A]}}}^{\rm{a}}}{{{\rm{[B]}}}^{\rm{b}}}}}\]

Trong đó [A], [B], [C] và [D] là nồng độ mol các chất A, B, C và D ở trạng thái cân bằng; a, b, c và d là hệ số tỉ lượng các chất trong phương trình hoá học. Chất rắn không xuất hiện trong biểu thức hằng số cân bằng.

Lời giải chi tiết:

\[\begin{array}{l}2{\rm{S}}{{\rm{O}}_2}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{O}}_2}\left( g \right) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2{\rm{S}}{{\rm{O}}_3}\left( g \right)\\ \Rightarrow {{\rm{K}}_{\rm{C}}} = \frac{{{{[{\rm{S}}{{\rm{O}}_3}]}^2}}}{{{{[{\rm{S}}{{\rm{O}}_3}]}^2}.[{{\rm{O}}_2}]}}\end{array}\]

Ở thí nghiệm (1), \[{{\rm{K}}_{{\rm{C (1)}}}} = \frac{{3,{5^2}}}{{1,{5^2}.1,25}} \approx 4,356\]

Ở thí nghiệm (2), \[{{\rm{K}}_{{\rm{C (2)}}}} = \frac{{0,{{26}^2}}}{{0,{{59}^2}.0,045}} \approx 4,315\]

Nhận xét: Mặc dù nồng độ các chất tại thời điểm cân bằng ở hai thí nghiệm khác nhau nhưng giá trị K_C ở hai thí nghiệm gần bằng nhau.

1.11

Polystyrene là một loại nhựa thông dụng được dùng để làm đường ống nước. Nguyên liệu để sản xuất polystyrene là styrene (C₆H₅CH=CH₂). Styrene được điều chế từ phản ứng sau:

\[{{\rm{C}}_{\rm{6}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}\left( g \right) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {{\rm{C}}_{\rm{6}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}{\rm{CH = C}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{H}}_2}\left( g \right){\rm{  }}{\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}} = 123{\rm{ kJ}}\]

Cân bằng hoá học của phản ứng trên sẽ chuyển dịch theo chiều nào nếu:

a) Tăng áp suất của bình phản ứng.

b) Tăng nhiệt độ của phản ứng.

c) Tăng nồng độ của C₆H₅CH₂CH₃.

d) Thêm chất xúc tác.

e) Tách styrene ra khỏi bình phản ứng.

Phương pháp giải:

Nguyên lí Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động đó.

Chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng.

Lời giải chi tiết:

a) Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất (giảm số mol khí), cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

b) Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm nhiệt độ (chiều thu nhiệt), cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

c) Khi tăng nồng độ của C₆H₅CH₂CH₃, cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm nồng độ của C₆H₅CH₂CH₃, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

d) Chất xúc tác chỉ làm tăng tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch, giúp phản ứng nhanh đạt trạng thái cân bằng. Do đó chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng.

e) Khi tách styrene ra khỏi bình phản ứng, nồng độ styrene trong phản ứng giảm, cân bằng chuyển dịch theo chiều tăng nồng độ của styrene, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

1.12

Phosphorus trichloride (PCl₃) phản ứng với chlorine (Cl₂) tạo thành phosphorus pentachloride (PCl₅) theo phản ứng: \[{\rm{PC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{PC}}{{\rm{l}}_{\rm{5}}}\left( g \right)\]

Cho 0,75 mol PCl₃ và 0,75 mol Cl₂ vào bình kín dung tích 8 lít ở 227 °C. Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng, biết giá trị hằng số cân bằng Kc ở 227 ^oC là 49.

Phương pháp giải:

Tổng quát, nếu có phản ứng thuận nghịch sau: aA+bB \( \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \) cC +dD

Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có: \[{{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{  =  }}\frac{{{{{\rm{[C]}}}^{\rm{c}}}{{{\rm{[D]}}}^{\rm{d}}}}}{{{{{\rm{[A]}}}^{\rm{a}}}{{{\rm{[B]}}}^{\rm{b}}}}}\]

Trong đó [A], [B], [C] và [D] là nồng độ mol các chất A, B, C và D ở trạng thái cân bằng; a, b, c và d là hệ số tỉ lượng các chất trong phương trình hoá học. Chất rắn không xuất hiện trong biểu thức hằng số cân bằng.

Lời giải chi tiết:

\[{\rm{PC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{   C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{           PC}}{{\rm{l}}_{\rm{5}}}\left( g \right)\]

Ban đầu (mol):     0,75              0,75                          0

Phản ứng (mol):      x →              x →                        x

Cân bằng (mol): 0,75 - x         0,75 - x                       x

\[ \Rightarrow {\rm{[PC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}}{\rm{]  =  [C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}{\rm{]  =  }}\frac{{0,75 - x}}{8}{\rm{ (M); [PC}}{{\rm{l}}_{\rm{5}}}{\rm{]  =  }}\frac{{\rm{x}}}{{\rm{8}}}{\rm{ (M)}}\]

\[\begin{array}{l} \Rightarrow {{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{  =  }}\frac{{{\rm{[PC}}{{\rm{l}}_{\rm{5}}}{\rm{] }}}}{{{\rm{[PC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}}{\rm{]}}{\rm{.[C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}{\rm{]}}}} = \frac{{\frac{{\rm{x}}}{{\rm{8}}}}}{{{{\left( {\frac{{0,75 - x}}{8}} \right)}^2}{\rm{ }}}} = 49\\ \Rightarrow {\rm{x}} \approx 0,472{\rm{ (mol)}}\\ \Rightarrow {\rm{[PC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}}{\rm{]  =  [C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}{\rm{]  =  }}\frac{{0,75 - 0,472}}{8}{\rm{ = 0,03475 (M); [PC}}{{\rm{l}}_{\rm{5}}}{\rm{]  =  }}\frac{{{\rm{0,472}}}}{{\rm{8}}}{\rm{ = 0,059 (M)}}\end{array}\]

1.13

Trong một bình kín xảy ra cân bằng hoá học sau:

\[{{\rm{H}}_2}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{I}}_2}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2{\rm{HI}}\left( g \right)\]

Cho 1 mol H₂ và 1 mol I₂ vào bình kín, dung tích 2 lít. Lượng HI tạo thành theo thời gian được biểu diễn bằng đồ thị sau:

a) Xác định nồng độ các chất ở thời điểm cân bằng.

b) Tính hằng số cân bằng K_C.

c) Tính hiệu suất của phản ứng.

Phương pháp giải:

a) Ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không thay đổi.

b) Tổng quát, nếu có phản ứng thuận nghịch sau: aA+bB \( \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \) cC +dD

Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có: \[{{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{  =  }}\frac{{{{{\rm{[C]}}}^{\rm{c}}}{{{\rm{[D]}}}^{\rm{d}}}}}{{{{{\rm{[A]}}}^{\rm{a}}}{{{\rm{[B]}}}^{\rm{b}}}}}\]

Trong đó [A], [B], [C] và [D] là nồng độ mol các chất A, B, C và D ở trạng thái cân bằng; a, b, c và d là hệ số tỉ lượng các chất trong phương trìn

a) Ở trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không thay đổi.

b) Tổng quát, nếu có phản ứng thuận nghịch sau: aA+bB \( \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \) cC +dD

Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có: \[{{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{  =  }}\frac{{{{{\rm{[C]}}}^{\rm{c}}}{{{\rm{[D]}}}^{\rm{d}}}}}{{{{{\rm{[A]}}}^{\rm{a}}}{{{\rm{[B]}}}^{\rm{b}}}}}\]

Trong đó [A], [B], [C] và [D] là nồng độ mol các chất A, B, C và D ở trạng thái cân bằng; a, b, c và d là hệ số tỉ lượng các chất trong phương trình hoá học. Chất rắn không xuất hiện trong biểu thức hằng số cân bằng.

c) Tính hiệu suất dựa vào H₂ hoặc I₂.

h hoá học. Chất rắn không xuất hiện trong biểu thức hằng số cân bằng.

c) Tính hiệu suất dựa vào H₂ hoặc I₂.

Lời giải chi tiết:

a) Ta có: \[{{\rm{C}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}} = {{\rm{C}}_{{{\rm{I}}_{\rm{2}}}}} = \frac{1}{2} = 0,5{\rm{ }}({\rm{M}})\];

Dựa vào đồ thị, ta thấy tại thời điểm cân bằng: \[{{\rm{n}}_{{\rm{HI}}}} = 1,7{\rm{ }}({\rm{mol}}) \Rightarrow [{\rm{HI}}] = \frac{{1,7}}{2} = 0,85{\rm{ }}({\rm{M}})\]

Ban đầu (M):              0,5                         0,5                                  0

Phản ứng (M):            0,425 ←                0,425 ←                          0,85

Cân bằng (M):            0,075                   0,075                              0,85

Vậy \[{\rm{[}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{]  =  [}}{{\rm{I}}_{\rm{2}}}{\rm{]  =  0,5}} - 0,425 = 0,075{\rm{ (M); [HI]  =  0,85 (M)}}\]

b) \[{{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{  =  }}\frac{{{{{\rm{[HI]}}}^{\rm{2}}}}}{{{\rm{[}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{][}}{{\rm{I}}_{\rm{2}}}{\rm{]}}}} = \frac{{0,{{85}^2}}}{{0,075 \times 0,075}} \approx 128,444\]

c) Ta có: \[{{\rm{C}}_{{{\rm{I}}_{\rm{2}}}{\rm{ bdau}}}} = 0,5{\rm{ }}({\rm{M}});{\rm{ }}{{\rm{C}}_{{{\rm{I}}_{\rm{2}}}{\rm{ p/u}}}} = 0,425{\rm{ }}({\rm{M}})\]

\[ \Rightarrow {\rm{H}} = \frac{{0,425}}{{0,5}} \times 100\%  = 85\% \]

1.14

Khi xăng cháy trong động cơ ô tô sẽ tạo ra nhiệt độ cao, lúc đó N₂ phản ứng với O₂ tạo thành NO:

\[{{\rm{N}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{O}}_2}\left( g \right) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2{\rm{NO}}\left( g \right){\rm{ }}\left( 1 \right)\]

NO khi được giải phóng ra không khí nhanh chóng kết hợp với O₂ tạo thành NO₂ là một khí gây ô nhiễm môi trường. Ở 2 000 °C, hằng số cân bằng K_C của phản ứng (1) là 0,01.

Nếu trong bình kín dung tích 1 lít có 4 mol N₂ và 0,1mol O₂ thì ở 2 000 °C lượng khí NO tạo thành là bao nhiêu (giả thiết NO chưa phản ứng với O₂)?

Phương pháp giải:

Tổng quát, nếu có phản ứng thuận nghịch sau: aA+bB \[ \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \] cC +dD

Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có: \[{{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{  =  }}\frac{{{{{\rm{[C]}}}^{\rm{c}}}{{{\rm{[D]}}}^{\rm{d}}}}}{{{{{\rm{[A]}}}^{\rm{a}}}{{{\rm{[B]}}}^{\rm{b}}}}}\]

Trong đó [A], [B], [C] và [D] là nồng độ mol các chất A, B, C và D ở trạng thái cân bằng; a, b, c và d là hệ số tỉ lượng các chất trong phương trình hoá học. Chất rắn không xuất hiện trong biểu thức hằng số cân bằng.

Lời giải chi tiết:

Ta có: \[{{\rm{C}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}} = \frac{4}{1}{\rm{  =  4 (M); }}{{\rm{C}}_{{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = \frac{{0,1}}{1} = 0,1{\rm{ }}({\rm{M}})\];

                            \[{{\rm{N}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{       }} + {\rm{         }}{{\rm{O}}_2}\left( g \right){\rm{     }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{       }}2{\rm{NO}}\left( g \right){\rm{ }}\left( 1 \right)\]

Ban đầu (M):          4                           0,1                           0

Phản ứng (M):     0,5x  ←                  0,5x                     ← x

Cân bằng (M):   4 - 0,5x                 0,1 – 0,5x                      x

Ở 2 000 °C, ta có: K_C = 0,01

\[\begin{array}{l} \Leftrightarrow \frac{{{{{\rm{[NO]}}}^{\rm{2}}}}}{{{\rm{[}}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{][}}{{\rm{O}}_2}{\rm{]}}}} = 0,01\\ \Leftrightarrow \frac{{{{\rm{x}}^2}}}{{(4 - 0,5{\rm{x}})(0,1 - 0,5{\rm{x}})}} = 0,01\\ \Rightarrow {\rm{x}} \approx 0,0{\rm{54 (M)}}\end{array}\]

\[ \Rightarrow \]Lượng khí NO tạo thành là: \[{{\rm{n}}_{{\rm{NO}}}} = 0,054 \times 1 = 0,054{\rm{ (mol)}}\]

1.15

Trong dung dịch muối CoCl₂ (màu hồng) tồn tại cân bằng hoá học sau:

\[{\left[ {{\rm{Co}}{{\left( {{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}} \right)}_6}} \right]^{2 + }} + {\rm{ }}4{\rm{C}}{{\rm{l}}^ - } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\left[ {{\rm{CoC}}{{\rm{l}}_{\rm{4}}}} \right]^{2 - }} + {\rm{ }}6{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O      }}{\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 > 0\]

    màu hồng                      màu xanh

Dự đoán sự biến đổi màu sắc của ống nghiệm đựng dung dịch CoCl₂ trong các trường hợp sau:

a) Thêm từ từ HCl đặc.

b) Ngâm ống nghiệm vào cốc nước nóng.

c) Thêm một vài giọt dung dịch AgNO₃.

Phương pháp giải:

Nguyên lí Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động đó.

Lời giải chi tiết:

a) Khi thêm từ từ HCl đặc, nồng độ ion \[{\rm{C}}{{\rm{l}}^ - }\]tăng, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ ion \[{\rm{C}}{{\rm{l}}^ - }\], cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, làm dung dịch chuyển sang màu xanh.

b) Khi ngâm ống nghiệm vào cốc nước nóng, làm nhiệt độ của hệ phản ứng tăng, cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm nhiệt độ (chiều thu nhiệt), cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, làm dung dịch chuyển sang màu xanh.

c) Khi thêm một vài giọt dung dịch AgNO₃, nồng độ ion \[{\rm{C}}{{\rm{l}}^ - }\]giảm vì xảy ra phản ứng: \[{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + } + {\rm{C}}{{\rm{l}}^ - } \to {\rm{AgCl}} \downarrow \]. Lúc này cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng nồng độ ion \[{\rm{C}}{{\rm{l}}^ - }\], cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch, làm dung dịch chuyển sang màu hồng.