Download - tai lieu hoa hay chuong 7
Ch¬ng 7
tèc ®é ph¶n øng vµ c©n b»ng ho¸ häcA. Tãm t¾t lÝ thuyÕt
I - Tèc ®é ph¶n øng ho¸ häc
1) Kh¸i niÖm vÒ tèc ®é ph¶n øng ho¸ häc
- Tèc ®é ph¶n øng lµ ®é biÕn thiªn nång ®é cña mét chÊt trong c¸c ph¶n øng hoÆc s¶n phÈm trong mét ®¬n vÞ thêi gian. Trong ®ã theo quy íc : nång ®é theo mol/lÝt, thêi gian cã thÓ lµ gi©y (s), phót (ph), giê (h) …
Tèc ®é ph¶n øng ®îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm.
- Tèc ®é trung b×nh cña ph¶n øng ho¸ häc lµ tèc ®é biÕn thiªn trung b×nh nång ®é cña mét chÊt trong kho¶ng thêi gian
tõ t1 ®Õn t2.
ThÝ dô : XÐt ph¶n øng aA bB
NÕu tÝnh tèc ®é ph¶n øng theo chÊt A : ë thêi ®iÓm t1 chÊt
A cã nång ®é C1 mol/lÝt, ë thêi ®iÓm t2 chÊt A cã nång ®é C2
mol/lÝt. Tèc ®é trung b×nh cña ph¶n øng lµ :
Cßn nÕu tÝnh tèc ®é ph¶n øng theo chÊt B : ë thêi ®iÓm t1
chÊt B cã nång ®é C1’ mol/lÝt, ë thêi ®iÓm t2 chÊt B cã nång ®é
C2’ mol/lÝt. Tèc ®é trung b×nh cña ph¶n øng lµ :
§Ó tèc ph¶n øng lµ ®¬n gi¸ trÞ ngêi ta sö dông biÓu thøc :
2) C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn tèc ®é ph¶n øng
- ¶nh hëng cña nång ®é : Khi t¨ng nång ®é cña chÊt ph¶n øng th× tèc ®é ph¶n øng t¨ng. V× khi nång ®é t¨ng dÉn ®Õn mËt ®é c¸c chÊt ph¶n øng t¨ng nªn tÇn sè va ch¹m t¨ng vµ sè va ch¹m hiÖu qu¶ t¨ng.
- ¶nh hëng cña ¸p suÊt : §èi víi c¸c ph¶n øng ho¸ häc cã chÊt khÝ tham gia th× khi t¨ng ¸p suÊt th× tèc ®é ph¶n øng t¨ng. Khi ¸p suÊt t¨ng, mËt ®é c¸c chÊt khÝ t¨ng, dÉn ®Õn t¨ng sè va ch¹m gi÷a c¸c chÊt vµ t¨ng sè va ch¹m hiÖu qu¶.
- ¶nh hëng cña nhiÖt ®é : Khi t¨ng nhiÖt ®é th× tèc ®é ph¶n øng t¨ng v× tèc ®é chuyÓn ®éng cña c¸c ph©n tö t¨ng dÉn ®Õn t¨ng tÇn sè va ch¹m gi÷a c¸c chÊt ph¶n øng vµ tÇn sè va ch¹m cã hiÖu qu¶ gi÷a c¸c chÊt ph¶n øng t¨ng nhanh.
- ¶nh hëng cña diÖn tÝch bÒ mÆt : §èi víi c¸c ph¶n øng ho¸ häc cã chÊt r¾n tham gia th× khi t¨ng diÖn tÝch bÒ mÆt, tèc ®é ph¶n øng t¨ng, do diÖn tÝch bÒ mÆt chÊt r¾n t¨ng nªn sè lÇn va ch¹m cña c¸c chÊt kh¸c lªn ph©n tö chÊt r¾n t¨ng.
- ¶nh hëng cña chÊt xóc t¸c : ChÊt xóc t¸c lµm t¨ng tèc ®é ph¶n øng, nhng kh«ng bÞ tiªu hao trong qu¸ tr×nh ph¶n øng.
- ¶nh hëng cña chÊt øc chÕ ph¶n øng : ChÊt øc chÕ ph¶n øng lµ chÊt lµm gi¶m tèc ®é ph¶n øng, nhng kh«ng bÞ tiªu hao trong qu¸ tr×nh ph¶n øng.
- ¶nh hëng cña c¸c yÕu tè kh¸c : M«i trêng ph¶n øng, tèc ®é khuÊy trén …
II - C©n b»ng ho¸ häc
1) Ph¶n øng mét chiÒu, ph¶n øng thuËn nghÞch vµ c©n b»ng ho¸ häc
a) Ph¶n øng mét chiÒu : Lµ ph¶n øng trong ®ã c¸c s¶n phÈm ph¶n øng kh«ng t¸c dông ®îc víi nhau ®Ó t¹o ra c¸c chÊt tham gia ph¶n øng.
§Ó biÓu diÔn ph¬ng tr×nh ho¸ häc cña ph¶n øng mét chiÒu, ngêi ta dïng mét mòi tªn chØ híng cña ph¶n øng.
ThÝ dô : 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2
O2 t¹o ra kh«ng t¸c dông ®îc víi K2MnO4 vµ MnO2 ®Ó t¹o
thµnh KMnO4.
b) Ph¶n øng thuËn nghÞch : Ph¶n øng thuËn nghÞch lµ ph¶n øng trong ®ã c¸c s¶n phÈm ph¶n øng t¸c dông ®îc víi nhau ®Ó t¹o ra c¸c chÊt tham gia ph¶n øng.
§Ó biÓu diÔn ph¬ng tr×nh ho¸ häc cña ph¶n øng thuËn nghÞch, ngêi ta dïng hai mòi tªn ngîc chiÒu nhau. ChiÒu mòi tªn tõ tr¸i sang ph¶i chØ ph¶n øng thuËn, mòi tªn chØ tõ ph¶i sang tr¸i chØ chiÒu cña ph¶n øng nghÞch.
ThÝ dô : H2 + I2 2HI
HI ®îc t¹o thµnh ®ång thêi bÞ ph©n huû sinh ra H2 vµ I2 lµ
c¸c chÊt tham gia ph¶n øng.
c) C©n b»ng ho¸ häc : Lµ tr¹ng th¸i cña ph¶n øng thuËn nghÞch khi tèc ®é ph¶n øng thuËn b»ng tèc ®é cña ph¶n øng nghÞch.
2) H»ng sè c©n b»ng
a) C©n b»ng trong hÖ ®ång thÓ
- HÖ ®ång thÓ lµ hÖ kh«ng cã bÒ mÆt ph©n chia trong hÖ. ThÝ dô : hÖ gåm c¸c chÊt khÝ hay hÖ chøa c¸c chÊt tan trong dung dÞch.
XÐt ph¶n øng thuËn nghÞch trong hÖ ®ång thÓ :
aA + bB cC + dD
Trong ®ã A, B, C, D lµ nh÷ng chÊt khÝ hay nh÷ng chÊt tan trong mét dung dÞch. Khi ph¶n øng ë tr¹ng th¸i c©n b»ng ta cã :
KC =
KC lµ h»ng sè c©n b»ng nång ®é cña ph¶n øng, chØ phô
thuéc vµo nhiÖt ®é, kh«ng phô thuéc vµo nång ®é c¸c chÊt ban ®Çu.
Chó ý : Gi¸ trÞ cña h»ng sè KC phô thuéc vµo c¸ch viÕt ph¬ng
tr×nh ho¸ häc.
ThÝ dô : XÐt ph¶n øng ho¸ häc :
H2(k) + I2(k) 2HI(k) KC
H2(k) + I2(k) HI(k) KC’
KC = ; KC’ = ; KC = (KC’)2
b) C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn c©n b»ng ho¸ häc
Sù chuyÓn dÞch c©n b»ng ho¸ häc lµ sù di chuyÓn tõ tr¹ng th¸i c©n b»ng nµy sang tr¹ng th¸i c©n b»ng kh¸c do t¸c ®éng cña c¸c yÕu tè tõ bªn ngoµi lªn c©n b»ng.
- ¶nh hëng cña nång ®é : Khi t¨ng hoÆc gi¶m nång ®é cña mét chÊt trong c©n b»ng th× c©n b»ng bao giê còng chuyÓn dÞch theo chiÒu lµm gi¶m t¸c dông cña viÖc t¨ng hoÆc gi¶m nång ®é cña chÊt ®ã. CÇn lu ý r»ng viÖc t¨ng hay gi¶m lîng chÊt r¾n trong hÖ c©n b»ng dÞ thÓ (cã chÊt r¾n tham gia) th× kh«ng ¶nh hëng tíi c©n b»ng.
- ¶nh hëng cña ¸p suÊt : Khi t¨ng hoÆc gi¶m ¸p suÊt chung cña hÖ c©n b»ng th× c©n b»ng bao giê còng chuyÓn dÞch theo chiÒu lµm gi¶m t¸c dông cña viÖc t¨ng hoÆc gi¶m ¸p suÊt ®ã. CÇn lu ý r»ng viÖc t¨ng hay gi¶m ¸p suÊt trong hÖ c©n b»ng cã tæng hÖ sè tØ lîng c¸c chÊt khÝ ë hai vÕ cña ph¬ng tr×nh ho¸ häc b»ng nhau th× kh«ng ¶nh hëng tíi c©n b»ng.
- ¶nh hëng cña nhiÖt ®é : Khi t¨ng nhiÖt ®é th× c©n b»ng chuyÓn dÞch theo chiÒu ph¶n øng thu nhiÖt, nghÜa lµ lµm gi¶m t¸c dông cña viÖc t¨ng nhiÖt ®é. Cßn khi gi¶m nhiÖt ®é th×
c©n b»ng chuyÓn dÞch theo chiÒu ph¶n øng to¶ nhiÖt, nghÜa lµ lµm gi¶m t¸c dông cña viÖc gi¶m nhiÖt ®é.
- ¶nh hëng cña chÊt xóc t¸c : ChÊt xóc t¸c kh«ng ¶nh hëng ®Ên c©n b»ng v× kh«ng lµm thay ®æi nång ®é, ¸p suÊt vµ h»ng sè c©n b»ng. Nhng chÊt xóc t¸c lµm t¨ng tèc ®é ph¶n øng c¶ thuËn vµ nghÞch nªn hÖ nhanh chãng ®¹t ®Õn c©n b»ng.
ThÝ dô : XÐt c©n b»ng
C(r) + CO2 (k) 2CO2 (k) (H > 0) : lµ ph¶n øng
thu nhiÖt
+ Khi ta t¨ng nång ®é CO trong hÖ th× c©n b»ng chuyÓn dÞch sang ph¶i ®Ó lµm gi¶m nång ®é CO trong hÖ. HoÆc khi
gi¶m nång ®é CO2 c©n b»ng còng chuyÓn dÞch sang ph¶i ®Ó
t¨ng nång ®é CO2 trong hÖ ®Ó ®¶m b¶o cho
KC = = h»ng sè.
Cßn khi thªm hay bít C th× c©n b»ng kh«ng thay ®æi v× lîng C kh«ng cã mÆt trong biÓu thøc h»ng sè c©n b»ng.
+ Khi ta t¨ng ¸p suÊt cña hÖ th× c©n b»ng chuyÓn dÞch sang tr¸i ®Ó lµm gi¶m ¸p suÊt cña hÖ.
+ Khi t¨ng nhiÖt ®é, c©n b»ng chuyÓn dÞch sang ph¶i ®Ó
t¨ng nång ®é CO2.
Nguyªn lÝ chuyÓn dÞch c©n b»ng (Nguyªn lÝ L¬ Sa-t¬-li-ª) : “Mét ph¶n øng thuËn nghÞch ®ang ë tr¹ng th¸i c©n b»ng, khi chÞu mét t¸c ®éng bªn ngoµi nh biÕn ®æi nång ®é, ¸p suÊt, nhiÖt ®é sÏ chuyÓn dÞch c©n b»ng theo chiÒu lµm gi¶m t¸c ®éng bªn ngoµi ®ã”.
B. PhÇn bµi tËp
7.1 Chän c©u ®óng trong c¸c c©u sau :
A. Tèc ®é ph¶n øng lµ ®é biÕn thiªn sè mol cña mét chÊt trong c¸c chÊt ph¶n øng hoÆc s¶n phÈm trong mét ®¬n vÞ thêi gian.
B. Tèc ®é ph¶n øng lµ ®é biÕn thiªn nång ®é cña mét trong c¸c chÊt ph¶n øng hoÆc s¶n phÈm trong mét ®¬n vÞ thêi gian.
C. Tèc ®é ph¶n øng lµ ®é biÕn thiªn nång ®é cña c¸c chÊt trong c¸c chÊt ph¶n øng hoÆc s¶n phÈm trong mét ®¬n vÞ thêi gian.
D. Tèc ®é ph¶n øng lµ ®é biÕn thiªn sè mol cña c¸c chÊt trong c¸c chÊt ph¶n øng hoÆc s¶n phÈm trong mét ®¬n vÞ thêi gian.
7.2 Chän ph¬ng ¸n m« t¶ ®Çy ®ñ nhÊt c¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn tèc ®é ph¶n øng.
A. Nång ®é, nhiÖt ®é, chÊt xóc t¸c, ¸p suÊt.
B. Nång ®é, nhiÖt ®é, chÊt xóc t¸c.
C. Nång ®é, nhiÖt ®é, chÊt xóc t¸c, ¸p suÊt, tèc ®é khuÊy trén, khèi lîng chÊt r¾n.
D. Nång ®é, nhiÖt ®é, chÊt xóc t¸c, ¸p suÊt, tèc ®é khuÊy trén, diÖn tÝch bÒ mÆt chÊt r¾n.
7.3 Cho ph¶n øng hãa häc sau :
2HI H2 + I2 (1)
KÕt luËn nµo sau ®©y lµ ®óng ®èi víi ph¶n øng hãa häc (1) :
A. Tèc ®é ph¶n øng tõ tr¸i sang ph¶i t¨ng khi thªm HI vµo trong b×nh ph¶n øng.
B. Tèc ®é ph¶n øng tõ tr¸i sang ph¶i t¨ng khi t¨ng ¸p suÊt chung cña hÖ.
C. Tèc ®é ph¶n øng tõ tr¸i sang ph¶i kh«ng thay ®æi khi thªm hay bít HI vµo trong b×nh ph¶n øng.
D. C¶ A vµ B.
7.4 Cho ph¶n øng hãa häc sau : A(r) + B(r) C (r) + D (r)
(1)
KÕt luËn nµo sau ®©y lµ ®óng ®èi víi ph¶n øng hãa häc (1) ?
A. Tèc ®é ph¶n øng t¨ng khi thªm lîng A, B vµo trong b×nh ph¶n øng.
B. Tèc ®é ph¶n øng gi¶m khi t¨ng thªm lîng chÊt C, D vµo trong b×nh ph¶n øng.
C. Tèc ®é ph¶n øng t¨ng khi t¨ng ¸p suÊt chung cña hÖ.
D. C¶ A, B, C ®Òu ®óng.
7.5 Ph¶n øng tæng hîp amoniac 2N2(k) + 3H2(k)
2NH3(k)
cã øng dông quan träng trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt. Tõ amoniac, ngêi ta s¶n xuÊt ph©n ®¹m, axit nitric, thuèc næ…
Hái tèc ®é cña ph¶n øng tæng hîp amoniac sÏ t¨ng bao nhiªu lÇn nÕu t¨ng nång ®é hi®ro lªn 2 lÇn khi nhiÖt ®é cña ph¶n øng ®îc gi÷ nguyªn ?
A. 2 lÇn. B. 4 lÇn. C. 8 lÇn. D. 16 lÇn.
7.6 Gi¶i thÝch t¹i sao nhiÖt ®é cña ngän löa axetilen ch¸y trong oxi cao h¬n nhiÒu so víi ch¸y trong kh«ng khÝ.
7.7 Khi tiÕp thªm cñi vµo bÕp löa ®Ó cho löa m¹nh h¬n, ta nªn chän ph¬ng ¸n nµo sau ®©y ?
A. Bá mét thanh cñi to vµo bÕp.
B. ChÎ máng thanh cñi ra råi cho vµo bÕp.
H·y chän mét trong hai ph¬ng ¸n trªn vµ gi¶i thÝch cho sù lùa chän ®ã. Tõ ®ã, cã thÓ kÕt luËn tèc ®é ph¶n øng phô thuéc yÕu tè nµo ?
7.8 V× sao nguyªn liÖu cho nung v«i lµ ®¸ v«i vµ than ®¸ l¹i ph¶i
®Ëp ®Õn mét kÝch cì thÝch hîp, kh«ng ®Ó to qu¸ hoÆc nhá
qu¸.
P, xóc t¸c
7.9 a) V× sao ®Ó nung g¹ch, ngãi ngêi ta thêng xÕp g¹ch, ngãi méc xen lÉn víi c¸c b¸nh than?
b) Khãi tho¸t ra tõ lß nung g¹ch cã lµm « nhiÔm m«i trêng kh«ng ? V× sao ?
7.10 V× sao trong c¸c viªn than tæ ong, ngêi ta t¹o ra c¸c hµng lç rçng ? Gi¶i thÝch v× sao khi nhãm lß than ngêi ta ph¶i qu¹t giã vµo lß b»ng qu¹t tay hoÆc qu¹t m¸y, cßn khi ñ bÕp than, ngêi ta ®Ëy n¾p lß than.
7.11 Cho ph¶n øng: A(k) + B(k) C(k) . Tèc ®é ph¶n øng ®îc
tÝnh theo ph¬ng tr×nh : V = k.[A].[B]. Gi÷ nång ®é c¸c chÊt kh«ng ®æi trong c¸c thÝ nghiÖm sau:
- Thùc hiÖn ph¶n øng trªn ë 398oC th× ph¶n øng sÏ kÕt thóc
trong 1 phót 36 gi©y.
- Thùc hiÖn ph¶n øng trªn ë 448OC th× ph¶n øng sÏ kÕt thóc trong 0 phót 3 gi©y. a) NÕu t¨ng nhiÖt ®é cña ph¶n øng lªn
100C th× tèc ®é ph¶n øng t¨ng lªn bao nhiªu lÇn ? BiÕt r»ng
( gäi lµ hÖ sè nhiÖt cña ph¶n øng hay sè lÇn
tèc ®é ph¶n øng t¨ng khi t¨ng nhiÖt ®é thªm 10 ®é).
b) NÕu thùc hiÖn ph¶n øng trªn ë 378oC th× tèc ®é ph¶n øng
sÏ t¨ng bao nhiªu lÇn so víi ph¶n øng ë 398oC vµ sÏ kÕt thóc
trong thêi gian bao l©u ?
7.12 Ngêi ta tiÕn hµnh x¸c ®Þnh tèc ®é ph¶n øng ë T(K) cña ph¶n øng :
2NO + 2H2 N2 + 2H2O
Thu ®îc c¸c sè liÖu thÝ nghiÖm nh sau.
ThÝ nghiÖ
m
Nång ®é ®Çu cña NO (mol/lÝt)
Nång ®é ®Çu
cña H2
(mol/lÝt)
Tèc ®é ®Çu cña ph¶n
øng (mol.lit-1.s-1)
1 0,50 1,00 0,050
2 1,00 1,00 0,200
3 1,00 2,00 V
4 1,25 A 0,125
X¸c ®Þnh h»ng sè tèc ®é cña ph¶n øng (lit2.mol-2.s) vµ viÕt
biÓu thøc tÝnh tèc ®é ph¶n øng trªn theo thùc nghiÖm ë T(K).
Tèc ®é ph¶n øng trªn tÝnh theo biÓu thøc : V = k.[NO]a.
[H2]b
TÝnh c¸c gi¸ trÞ a vµ V.
7.13 Cho ph¶n øng ph©n huû khÝ A sau : A(k) 2B(k) +
C(k)
XuÊt ph¸t tõ khÝ A nguyªn chÊt, trong b×nh kÝn vµ gi÷ nhiÖt ®é kh«ng ®æi trong thÝ nghiÖm. Sau thêi gian 10 phót, ¸p suÊt trong b×nh lµ 176mmHg vµ sau thêi gian rÊt dµi (ph¶n øng hoµn toµn) th× ¸p suÊt trong b×nh lµ 270mmHg.
a) TÝnh ¸p suÊt ban ®Çu cña khÝ A.
b) TÝnh ¸p suÊt riªng phÇn cña A sau 10 phót.
7.14 KhÝ N2O4 kÐm bÒn, bÞ ph©n li theo ph¬ng tr×nh ho¸ häc
sau :
N2O4 2NO2 (1)
BiÕt r»ng, t¹i thêi ®iÓm c©n b»ng tæng nång ®é cña c¸c chÊt trong hÖ lµ 0,001M. Khi kh¶o s¸t ë c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau, kÕt qu¶ thùc nghiÖm nh sau :
NhiÖt ®é (0C) 35 45
Khèi lîng mol ph©n tö trung b×nh cña hçn hîp (g)
72,45 66,80
a) H·y x¸c ®Þnh ®é ph©n li cña N2O4 vµ tÝnh h»ng sè c©n
b»ng cña ph¶n øng (1) ë c¸c nhiÖt ®é trªn.
b) Ph¶n øng trªn lµ táa nhiÖt hay thu nhiÖt.
7.15 Cho 14,224g I2 vµ 0,112g H2 vµo b×nh cã dung tÝch 1,12 lit
ë 400oC. Tèc ®é ®Çu cña ph¶n øng lµ Vo = 9.10-5mol.lit-
1.phót-1, sau mét thêi gian (thêi ®iÓm t) nång ®é mol [HI] lµ
0,04mol.lit-1 vµ khi ph¶n øng H2 + I2 2HI ®¹t c©n b»ng th×
nång ®é [HI] = 0,06mol.lit-1. BiÕt tèc ®é ph¶n øng trªn ®îc
tÝnh theo biÓt thøc : VthuËn = kt. ; VnghÞch = kn.CHI2.
a) TÝnh h»ng sè tèc ®é cña ph¶n øng thuËn vµ ph¶n øng nghÞch. ViÕt ®¬n vÞ cña c¸c ®¹i lîng tÝnh ®îc.
b) Tèc ®é t¹o thµnh HI t¹i thêi ®iÓm t lµ bao nhiªu ?
7.16 XÐt ph¶n øng : 2A + B C + D.
Tèc ®é ph¶n øng ®îc tÝnh theo biÓu thøc : V = kt. ,
trong ®ã kt lµ h»ng sè tèc ®é ph¶n øng theo ®¬n vÞ (thø
nguyªn) mol-1.lit.s-1. KÕt qu¶ mét sè thÝ nghiÖm nh sau:
ThÝ nghiÖm
NhiÖt ®é
(oC)
Nång ®é ®Çu cña A (mol/lÝt)
Nång ®é ®Çu cña B (mol/lÝt)
Tèc ®é ®Çu cña
ph¶n øng (mol.lit-
1.s-1)
1 25 0,25 0,75 4,0.10-4
2 25 0,75 0,75 1,2.10-3
3 55 0,25 1,50 6,4.10-3
X¸c ®Þnh gi¸ trÞ x (bËc ph¶n øng theo A), y (bËc cña ph¶n
øng theo B) vµ h»ng sè tèc ®é k cña ph¶n øng ë 25oC. Tèc
®é ph¶n øng t¨ng bao nhiªu lÇn nÕu t¨ng nhiÖt ®é cña ph¶n
øng tõ 25oC lªn 55oC ?
7.17 LuyÖn gang tõ quÆng, ngêi ta sö dông ph¶n øng khö s¾t oxit b»ng cacbon monooxit (CO). T¹i sao trong thµnh phÇn cña khÝ lß cao cã CO ?
A. Do lß x©y cha ®ñ ®é cao.
10
B. Do thêi gian tiÕp xóc cña quÆng s¾t víi CO cha ®ñ.
C. Do nhiÖt ®é cña ph¶n øng ho¸ häc cha ®ñ.
D. Do ph¶n øng ho¸ häc lµ thuËn nghÞch.
7.18 Trong ph¶n øng oxi ho¸ SO2 thµnh SO3 dïng trong nhµ m¸y
s¶n xuÊt axit sunfuric, ngêi ta ®· sö dông nh÷ng biÖn ph¸p nµo sau ®©y ®Ó cã hiÖu qu¶ kinh tÕ cao nhÊt ?
A. Lµm l¹nh hçn hîp c¸c chÊt ph¶n øng ®Ó c©n b»ng chuyÓn dÞch sang chiÒu thuËn, v× ph¶n øng to¶ nhiÖt.
B. Dïng chÊt xóc t¸c V2O5 ®Ó t¨ng tèc ®é ph¶n øng.
C. Dïng d oxi ®Ó c©n b»ng chuyÓn sang chiÒu thuËn vµ chän nhiÖt ®é thÝch hîp.
D. C¶ B, C ®Òu ®óng.
7.19 HiÖn nay, khi gi¸ nhiªn liÖu tõ dÇu má t¨ng cao (~ 70 USD/thïng dÇu th«), th× viÖc sö dông c¸c nhiªn liÖu thay thÕ lµ rÊt cÇn thiÕt. Trong c«ng nghiÖp, ®Ó ®iÒu chÕ khÝ than -ít, mét nhiªn liÖu khÝ, ngêi ta thæi h¬i níc qua than ®¸ ®ang nãng ®á. Ph¶n øng ho¸ häc x¶y ra nh sau :
C (r) + H2O (k) CO(k) + H2 (k) H = 131kJ
§iÒu kh¼ng ®Þnh nµo sau ®©y lµ ®óng ?
A. T¨ng ¸p suÊt chung cña hÖ lµm c©n b»ng kh«ng thay ®æi.
B. T¨ng nhiÖt ®é cña hÖ lµm c©n b»ng chuyÓn sang chiÒu thuËn.
C. Dïng chÊt xóc t¸c lµm c©n b»ng chuyÓn sang chiÒu thuËn.
D. T¨ng nång ®é hi®ro lµm c©n b»ng chuyÓn sang chiÒu thuËn.
7.20 H·y gi¶i thÝch r»ng ngêi ta ®· lîi dông yÕu tè nµo ®Ó t¨ng tèc ®é ph¶n øng trong c¸c trêng hîp sau :
11
a) Dïng kh«ng khÝ nÐn, nãng thæi vµo lß cao ®Ó ®èt ch¸y than cèc (trong s¶n xuÊt gang).
b) Nung ®¸ v«i ë nhiÖt ®é cao (~ 900 - 950oC) ®Ó s¶n xuÊt
v«i sèng.
c) NghiÒn nguyªn liÖu tríc khi ®a vµo lß nung ®Ó s¶n xuÊt clanhke (trong s¶n xuÊt xi m¨ng).
7.21 Ph¶n øng ho¸ häc tæng hîp amoniac : N2 + 3H2 2NH3
víi H < 0
§Ó t¨ng hiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh tæng hîp amoniac, ngêi ta
tiÕn hµnh ph¶n øng ë 400 – 5000C, díi ¸p suÊt cao (100 –
150atm) vµ dïng s¾t ho¹t ho¸ xóc t¸c. H·y gi¶i thÝch.
7.22 ViÕt ph¬ng tr×nh nhiÖt ho¸ häc cña ph¶n øng ph©n huû ®¸ v«i, biÕt r»ng ®Ó thu ®îc 11,2g v«i sèng ta ph¶i cung cÊp mét lîng nhiÖt lµ 28,92kJ.
7.23 Nªu nguyªn lÝ L¬ Sa-t¬-li-ª. Gi¶i thÝch c©u “C©n b»ng ho¸ häc lµ c©n b»ng ®éng”. Nªu nh÷ng ®iÓm cÇn lu ý khi xÐt c¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn chuyÓn dÞch c©n b»ng.
7.24 Ph¶n øng ®iÒu chÕ hi®ro clorua : H2 + Cl2 2HCl +
184,2kJ.
a) §Ó lµm chuyÓn dÞch c©n b»ng theo híng t¹o ra nhiÒu hi®ro clorua h¬n, ta nªn t¸c ®éng vµo hÖ nh÷ng yÕu tè nµo ? Gi¶i thÝch.
b) §Ó ®èt ch¸y hoµn toµn clo, ngêi ta thêng dïng d 10% hi®ro
so víi lîng cÇn thiÕt. VËy ®Ó thu ®îc 90m3 khÝ hi®ro clorua,
ngêi ta cÇn dïng bao nhiªu m3 hi®ro vµ clo?
7.25 Ngêi ta tiÕn hµnh ph¶n øng hãa este sau ë nhiÖt ®é thÝch hîp :
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O (1)
12
NÕu ban ®Çu lÊy 1mol CH3COOH vµ 1mol C2H5OH th× khi
®¹t ®Õn c©n b»ng thu ®îc mol este CH3COOC2H5.
a) Ngêi ta cã thÓ thu ®îc bao nhiªu mol este t¹i thêi ®iÓm
c©n b»ng nÕu ban ®Çu lÊy 1mol CH3COOH vµ 2mol
C2H5OH ?
b) CÇn lÊy bao nhiªu mol CH3COOH cho t¸c dông víi 1 mol
C2H5OH ®Ó hiÖu suÊt t¹o este ®¹t 75% ?
7.26 ë 500C, ®é ph©n li cña khÝ N2O4 thµnh khÝ NO2 b»ng
63% khi nång ®é ban ®Çu cña N2O lµ 10-2mol/lÝt. X¸c ®Þnh
h»ng sè c©n b»ng KC, tÝnh ¸p suÊt chung cña hÖ vµ ¸p suÊt riªng phÇn cña c¸c chÊt t¹i thêi ®iÓm c©n b»ng nÕu cho
0,92g N2O4 vµo mét b×nh kÝn thÓ tÝch 2,0 lÝt kh«ng chøa
kh«ng khÝ ë 50oC.
7.27 ë 1000K, ph¶n øng 2SO2 + O2 2SO3 cã h»ng sè c©n
b»ng KP = = 3,50. TÝnh ¸p suÊt riªng lóc
c©n b»ng cña SO2 vµ SO3 nÕu ¸p suÊt chung cña hÖ b»ng
1atm vµ ¸p suÊt c©n b»ng cña O2 b»ng 0,1atm.
7.28 C©n b»ng cña ph¶n øng NH4HS (r) NH3 (k) + H2S (k) ®îc
thiÕt lËp ë 2000C trong mét thÓ tÝch V. Ph¶n øng ®· cho lµ
thu nhiÖt. Cho biÕt ¸p suÊt riªng cña NH3 sÏ thay ®æi thÕ
nµo khi c©n b»ng ®îc t¸i lËp sau khi :
a) Thªm NH3 ; b) Thªm H2S ;
c) Thªm NH4HS ; d) T¨ng nhiÖt ®é ;
e) ¸p suÊt toµn phÇn t¨ng do thªm Ar vµo hÖ ;
f) ThÓ tÝch b×nh t¨ng tíi 2V.
13
7.29 Ph¶n øng C(r) + CO2 (k) 2CO (k) x¶y ra ë 1090K víi h»ng sè
c©n b»ng KP = =10.
a) T×m hµm lîng khÝ CO trong hçn hîp c©n b»ng, biÕt ¸p suÊt chung cña hÖ lµ 1,5atm.
b) §Ó cã hµm lîng CO b»ng 50% vÒ thÓ tÝch th× ¸p suÊt chung lµ bao nhiªu ?
7.30 Mét b×nh 5,0 lÝt chøa 1,0mol HI tån t¹i ë d¹ng khÝ ®îc ®un
nãng tíi 8000C. X¸c ®Þnh phÇn tr¨m ph©n li cña HI ë 8000C
theo ph¶n øng :
2HI (k) H2(k) + I2 (k).
BiÕt KC = 6,34. 10– 4
7.31 Ngêi ta tiÕn hµnh ph¶n øng PCl5 PCl3 + Cl2 víi 0,3mol
PCl5 ; ¸p suÊt ®Çu lµ 1atm. Khi c©n b»ng ®îc thiÕt lËp, ¸p
suÊt ®o ®îc b»ng 1,25atm (V,T = const).
a) TÝnh ®é ph©n li vµ ¸p suÊt riªng cña tõng cÊu tö.
b) ThiÕt lËp biÓu thøc liªn hÖ gi÷a ®é ph©n li vµ ¸p suÊt chung cña hÖ.
7.32 Ph¶n øng CO(K)+ Cl2 (K) COCl2 (K) ®îc thùc hiÖn trong b×nh
kÝn ë nhiÖt ®é kh«ng ®æi, nång ®é ban ®Çu cña CO vµ Cl2
b»ng nhau vµ b»ng 0,4mol/lÝt.
TÝnh h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng, biÕt r»ng khi hÖ ®¹t tíi c©n b»ng th× chØ cßn 50% lîng CO ban ®Çu.
Sau khi c©n b»ng ®îc thiÕt lËp, ta thªm 0,1mol CO vµo 1 lÝt hçn hîp. TÝnh nång ®é c¸c chÊt lóc c©n b»ng míi thiÕt lËp.
7.33 TØ khèi h¬i cña s¾t(III) clorua khan so víi kh«ng khÝ ë
nhiÖt ®é 4570C lµ 10,50 vµ ë 5270C lµ 9,60 v× tån t¹i c©n
b»ng : 2FeCl3 (k) Fe2Cl6 (k).
14
a) TÝnh % sè mol Fe2Cl6 ë hai nhiÖt ®é trªn t¹i thêi ®iÓm
c©n b»ng.
b) Ph¶n øng trªn lµ thu nhiÖt hay to¶ nhiÖt ? T¹i sao ?
7.34 Khi ®un nãng NO2 trong mét b×nh kÝn cã dung tÝch kh«ng
®æi ®Õn toC, cã c©n b»ng : 2NO2 2NO + O2 (c¸c
chÊt ®Òu ë thÓ khÝ).
TÝnh h»ng sè c©n b»ng KC cña ph¶n øng, biÕt nång ®é ®Çu
cña NO2 lµ 0,3mol/lÝt, nång ®é O2 lóc c©n b»ng lµ
0,12mol/lÝt.
7.35 Trong mét b×nh kÝn cã dung tÝch kh«ng ®æi, ngêi ta thùc hiÖn ph¶n øng :
N2 + 3H2 2NH3
ë nhiÖt ®é thÝ nghiÖm, khi ph¶n øng ®¹t tíi c©n b»ng ta cã
pN2 = 0,38atm ; pH2 = 0,4atm ; pNH3 = 2atm. TÝnh KP. Hót bít
H2 ra khái b×nh mét lîng cho ®Õn khi ¸p suÊt riªng phÇn cña
N2 ë tr¹ng th¸i c©n b»ng míi lµ 0,45atm th× dõng l¹i. TÝnh ¸p
suÊt riªng phÇn cña H2 vµ NH3 ë tr¹ng th¸i c©n b»ng míi, biÕt
r»ng nhiÖt ®é cña ph¶n øng kh«ng ®æi.
7.36 N¹p a mol O2 vµ 2a mol SO2 ë 100oC, ¸p suÊt P =10atm (cã
xóc t¸c lµ V2O5) vµo b×nh. Nung nãng b×nh lªn mét thêi gian
sau ®ã lµm nguéi vÒ 100oC ®îc hçn hîp khÝ A, ¸p suÊt trong
b×nh lóc nµy lµ P’.
TÝnh P’ vµ dA/H2 theo hiÖu suÊt ph¶n øng. P’ vµ dA/H2 cã gi¸ trÞ
trong kho¶ng nµo ? NÕu hiÖu suÊt ph¶n øng nµy lµ 60% th×
cÇn thªm bao nhiªu mol O2 vµo hçn hîp ®Ó ®¹t hiÖu suÊt lµ
90% ?
15
7.37 ë 600K, ph¶n øng H2(k) + CO2(k) H2O(k) + CO(k) cã nång
®é c©n b»ng cña H2, CO2, H2O vµ CO lÇn lît b»ng 0,600 ;
0,459 ; 0,500 vµ 0,42mol/lÝt.
a) T×m KC, Kp cña ph¶n øng.
b) NÕu lîng ban ®Çu cña H2 vµ CO2 b»ng nhau vµ b»ng 1mol
®îc ®Æt vµo b×nh 5 lÝt th× nång ®é c©n b»ng c¸c chÊt lµ bao nhiªu ?
Ch¬ng 7
tèc ®é ph¶n øng vµ c©n b»ng ho¸ häc
7.1 §¸p ¸n B.
7.2 §¸p ¸n D.
7.3 §¸p ¸n D.
7.4 §¸p ¸n A.
7.5 §¸p ¸n C : t¨ng 8 lÇn.
7.6 Híng dÉn gi¶i : 2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O
H < 0
Axetilen ch¸y trong oxi t¹o ra nhiÖt ®é cao h¬n so víi ch¸y trong kh«ng khÝ v× khi nång ®é oxi t¨ng th× tèc ®é ph¶n øng t¨ng. MÆt kh¸c nhiÖt lîng to¶ ra tõ ph¶n øng ch¸y kh«ng ph¶i lµm nãng khÝ nit¬ (nit¬ chiÕm bèn phÇn n¨m thÓ tÝch kh«ng khÝ).
7.7 Híng dÉn gi¶i :
Chän B. ChÎ máng thanh cñi tríc khi ®a vµo bÕp.
Môc ®Ých cña viÖc chÎ máng cñi lµ t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc gi÷a oxi víi cñi, t¨ng tèc ®é cña ph¶n øng ch¸y. Qua ph¶n øng
16
P, xóc t¸c
trªn cã thÓ kÕt luËn : tèc ®é cña ph¶n øng gi÷a mét chÊt r¾n víi mét chÊt khÝ phô thuéc vµo diÖn tÝch bÒ mÆt cña chÊt r¾n.
7.8 C (r) + O2 (k) CO2 (k) H < 0
CaCO3 (r) CaO (r) + CO2 (k) H > 0
§¸ v«i vµ than kh«ng ®îc qu¸ to v× tèc ®é ph¶n øng sÏ chËm, v«i chÝn kh«ng ®Òu. Nhng kh«ng ®Ëp ®¸ v«i vµ than qu¸ nhá, v× c¶n trë sù tiÕp xóc cña oxi víi than vµ lµm chËm qu¸ tr×nh tho¸t khÝ cacbonic.
7.9 Híng dÉn gi¶i :
a) C (r) + O2 (k) CO2 (k) H < 0
G¹ch méc ®îc xÕp xen kÏ víi c¸c b¸nh than ®Ó nhiÖt ®é cña lß nung g¹ch æn ®Þnh, g¹ch chÝn ®Òu.
b) Khãi tho¸t ra tõ c¸c lß nung g¹ch gåm bôi, cacbonic, cacbon monoxit …, c¸c khÝ th¶i vµ bôi lµm « nhiÔm m«i trêng.
7.10 Híng dÉn gi¶i :
Do khi ®èt than cã ph¶n øng x¶y ra : C (r) + O2 (k) CO2 (k)
H < 0
C¸c hµng lç rçng trong viªn than tæ ong nh»m môc ®Ých t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc gi÷a than ®¸ (chÊt r¾n) vµ oxi kh«ng khÝ (chÊt khÝ), gióp than ch¸y ®Òu vµ hÕt. Khi nhãm lß cÇn nång
®é oxi lín vµ lµm gi¶m nång ®é CO2 ®Ó t¨ng tèc ®é ph¶n
øng, than sÏ nhanh ch¸y. Cßn khi ñ bÕp ®Ó lµm chËm ph¶n øng ch¸y cña than ngêi ta h¹n chÕ cung cÊp oxi vµ t¨ng nång
®é CO2 ®Ó ph¶n øng ch¸y cña than chËm l¹i.
7.11 Híng dÉn gi¶i :
a) XÐt ph¶n øng : A(k) + B(k) C(k)
ë 398oC : Thêi gian ph¶n øng lµ 1 phót 36 gi©y = 96 gi©y
17
Vt = = kt[A][B] (I)
ë 448oC : Thêi gian ph¶n øng lµ 0 phót 03 gi©y = 3 gi©y
V2 = = k2[A][B] (II)
LÊy (II) chia cho (I) ta cã:
b) T¬ng tù nh phÇn ®· xÐt ë trªn, ta cã :
.
VËy tèc ®é ph¶n øng gi¶m 4 lÇn so víi ph¶n øng ë 398oC. Do
®ã thêi gian kÕt thóc ph¶n øng t¨ng 4 lÇn, hÕt 4 . 96 = 384 gi©y.
7.12 Híng dÉn gi¶i :
Ph¶n øng : 2NO + 2H2 N2 + 2H2O
Tèc ®é ph¶n øng : V = k.[NO]a.[H2]b
Víi thÝ nghiÖm 1 : V1 = k.[NO]a.[H2]b = k.0,50a.1,00b =
0,050mol.lit-1.s-1 (I)
Víi thÝ nghiÖm 2 : V2 = k.[NO]a.[H2]b = k.1,00a.1,00b =
0,200mol.lit-1.s-1
k = 0,200 lit2.mol-2.s
Thay k vµo (I) ta thu ®îc a = 2.
Dùa vµo ®¬n vÞ (thø nguyªn) cña V vµ k ta cã b = 1.
VËy tèc ®é ph¶n øng lµ : V = 0,2.[NO]2.[H2].
7.13 Híng dÉn gi¶i :
a) XÐt ph¶n øng : A(k) 2B(k) + C(k)
18
Ta thÊy sè mol khÝ s¶n phÈm theo hÖ sè tØ lîng gÊp 3 lÇn sè mol khÝ tham gia ph¶n øng. Trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é vµ thÓ tÝch cña b×nh ph¶n øng kh«ng ®æi nªn khi ph¶n øng hoµn toµn sè mol khÝ t¨ng 3 lÇn so víi ban ®Çu nªn ¸p suÊt còng t¨ng 3 lÇn. MÆt kh¸c ban ®Çu chØ cã khÝ A nªn ¸p suÊt cña khÝ A chÝnh lµ ¸p suÊt cña b×nh ph¶n øng ban ®Çu :
PA(ban ®Çu) =
b) Gäi sè mol cña A ban ®Çu cã trong b×nh ph¶n øng lµ x.
¸p dông cho c©n b»ng (1) :
A(k) 2B(k) + C(k)
(1)
Ban ®Çu : x mol
Lîng ph¶n øng : a 2a a mol
Lîng cßn l¹i : x - a 2a a mol
V× thÓ tÝch cña hçn hîp ph¶n øng vµ nhiÖt ®é kh«ng ®æi nªn tØ lÖ vÒ ¸p suÊt b»ng tØ lÖ vÒ sè mol nªn :
Sau 10 phót sè mol A cßn l¹i lµ :
.
7.14 Híng dÉn gi¶i :
a) Gi¶ sö ®é ph©n li cña N2O4 lµ vµ nång ®é cña N2O4 vµ
NO2 t¹i c¸c thêi ®iÓm ®ang xÐt lµ x vµ y mol/lÝt. ë 35oC :
x + y = 0,001 (I)
V× hçn hîp khÝ trong cïng ®iÒu kiÖn vµ cïng thÓ tÝch nªn tØ lÖ nång ®é còng lµ tØ lÖ sè mol, v× vËy:
19
19,55x – 26,45y = 0 (II)
x = 5,75.10-4mol/lÝt ; y = 4,25.10-4mol/lÝt.
§é ph©n li cña N2O4 : = = 0,2698 hay
26,98%.
H»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng ë 35oC : KC = =
3,141.10-4
ë 45oC : x + y = 0,001
(I)
V× hçn hîp khÝ trong cïng ®iÒu kiÖn vµ cïng thÓ tÝch nªn tØ lÖ nång ®é còng lµ tØ lÖ sè mol, v× vËy :
25,20x – 20,80y = 0 (II)
x = 4,522.10-4mol/lÝt ; y = 5,478.10-4mol/lÝt.
§é ph©n li cña N2O4 : = = 0,3772 hay
37,72%
H»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng ë 45oC : KC = =
6,636.10-4
b) Ph¶n øng thuËn trªn lµ ph¶n øng thu nhiÖt v× khi t¨ng nhiÖt ®é c©n b»ng ph¶n øng chuyÓn dÞch theo chiÒu thuËn.
7.15 Híng dÉn gi¶i :
a) TÝnh h»ng sè tèc ®é cña ph¶n øng thuËn vµ cña ph¶n øng nghÞch :
20
- = = 0,056(mol) [H2] = = 0,05mol/lÝt.
- = = 0,056(mol) [I2] = = 0,05mol/lÝt.
Ph¶n øng : I2 + H2 2HI
- T¹i thêi ®iÓm ban ®Çu : VthuËn = kt.
kt = =
MÆt kh¸c, t¹i thêi ®iÓm c©n b»ng: VthuËn = VnghÞch
b) Tèc ®é ph¶n øng t¹o thµnh HI ë thêi ®iÓm t :
V = Vt – Vn = kt.[I2][H2] – kn[HI]2 = 2,6.10-5 mol.lit-1.phót-1.
7.16 Híng dÉn gi¶i :
Ph¶n øng : 2A + B C + D
Gi¶ sö ph¶n øng cã bËc x theo A vµ y theo B, ta cã V =
k.CAx.CB
y cã thø nguyªn (®¬n vÞ) lµ :
mol-1.lit.phót-1.(mol.lit-1)x.(mol.lit-1)y=mol(x+y-1).lit1-(x+y).phót-1=
mol.lÝt-1.phót-1
x + y = 2.
Theo thÝ nghiÖm 1 : V = k.CAx.CB
y = 4.10-4 = k.(0,25)x.
(0,75)y (I)
Theo thÝ nghiÖm 2 : V = k.CAx.CB
y = 1,2.10-3 = k.(0,75)x.
(0,75)y (II)
(0,75/0,25)x = 3 x = 1 vµ y =1.
21
Tõ (I) k = 2,133.10-3mol-1.lÝt.phót-1.
Theo thÝ nghiÖm 3 ë 55oC : V = k’.CAx.CB
y = 6,4.10-3 = k’.
(0,25).(1,5)
k’ = 0,0171 = 8k.
VËy tèc ®é ph¶n øng t¨ng 8 lÇn khi t¨ng nhiÖt ®é tõ 25oC lªn
55oC.
7.17 §¸p ¸n D.
7.18 §¸p ¸n D.
7.19 Ph©n tÝch ®Æc ®iÓm cña ph¶n øng thÊy r»ng : ph¶n øng to¶ nhiÖt, ph¶n øng kh«ng cã sù thay ®æi vÒ thÓ tÝch, ¸p suÊt kh«ng cã ¶nh hëng tíi sù dÞch chuyÓn c©n b»ng.
C (r) + H2O (k) CO(k) + H2(k) H = 131kJ
Chän ®¸p ¸n A.
Ph¬ng ¸n B sai, v× khi nhiÖt ®é t¨ng, c©n b»ng sÏ chuyÓn sang chiÒu nghÞch.
Ph¬ng ¸n C sai, v× chÊt xóc t¸c kh«ng lµm thay ®æi c©n b»ng ho¸ häc.
Ph¬ng ¸n D sai, v× t¨ng nång ®é hi®ro c©n b»ng chuyÓn sang chiÒu nghÞch.
7.20 Híng dÉn gi¶i :
a) T¨ng nång ®é khÝ oxi vµ t¨ng nhiÖt ®é ®Ó t¨ng tèc ®é ph¶n øng thuËn.
b) T¨ng nhiÖt ®é lµm t¨ng tèc ®é ph¶n øng ho¸ häc.
c. T¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc gi÷a nguyªn liÖu vµ kh«ng khÝ ; t¨ng nhiÖt ®é ®Ó t¨ng tèc ®é ph¶n øng.
7.21 Híng dÉn gi¶i :
Ph¶n øng ho¸ häc tæng hîp amoniac : N2 + 3H2 2NH3
víi H < 0
22
§Æc ®iÓm cña ph¶n øng tæng hîp NH3 lµ : ph¶n øng cã sù
gi¶m thÓ tÝch, to¶ nhiÖt, cÇn xóc t¸c. Khi t¨ng ¸p suÊt, c©n b»ng chuyÓn sang chiÒu thuËn. Do ph¶n øng to¶ nhiÖt cho nªn c©n b»ng sÏ chuyÓn sang chiÒu thuËn khi gi¶m nhiÖt ®é, tuy nhiªn khi ®ã tèc ®é ph¶n øng l¹i thÊp. Do ®ã, ngêi ta
dung hoµ hai xu híng trªn ë nhiÖt ®é 400 - 500oC. ChÊt xóc
t¸c nh»m môc ®Ých t¨ng tèc ®é cña ph¶n øng.
7.22 Híng dÉn gi¶i :
Ph¬ng tr×nh nhiÖt ho¸ häc cña ph¶n øng ph©n huû ®¸ v«i :
CaCO3(r) CaO(r) + CO2(k) ; H = +144,6kJ.
7.23 Híng dÉn gi¶i :
“C©n b»ng ho¸ häc lµ c©n b»ng ®éng” : khi ®¹t c©n b»ng th× ph¶n øng thuËn vµ ph¶n øng nghÞch vÉn x¶y ra víi tèc ®é b»ng nhau.
7.24 Híng dÉn gi¶i :
Ph¶n øng ®iÒu chÕ hi®ro clorua : H2 + Cl2 2HCl
H < 0
a) Ph¶n øng to¶ nhiÖt nªn c©n b»ng sÏ chuyÓn vÒ chiÒu thuËn khi gi¶m nhiÖt ®é, tuy nhiªn khi ®ã tèc ®é ph¶n øng chËm, v× vËy ngêi ta sÏ chän mét nhiÖt ®é thÝch hîp. §Ó tiÕt kiÖm n¨ng lîng, cã thÓ dïng khÝ ®i ra ®Ó sÊy nãng hçn hîp khÝ hi®ro vµ clo tríc khi ®èt ch¸y. Dïng d chÊt khÝ cã gi¸ thµnh rÎ h¬n vµ kh«ng ®éc h¹i lµ hi®ro ®Ó t¨ng tèc ®é ph¶n øng vµ chuyÓn dÞch c©n b»ng ho¸ häc theo chiÒu thuËn. Do thÓ tÝch hçn hîp sau ph¶n øng kh«ng ®æi (tæng sè mol khÝ ph¶n øng vµ s¶n phÈm b»ng nhau) nªn yÕu tè ¸p suÊt kh«ng ¶nh hëng tíi c©n b»ng, chØ lµm t¨ng tèc ®é ph¶n øng. Nhng víi ph¶n øng nµy tèc ®é ®ñ lín nªn yÕu tè ¸p suÊt kh«ng ®îc chän.
b) H2 + Cl2 2HCl H < 0
23
1 m3 1 m3 2 m3
45 m3 45 m3 90 m3
ThÓ tÝch clo lµ 45m3 vµ thÓ tÝch hi®ro lµ : =
50 m3.
7.25 Híng dÉn gi¶i :
a) CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O (1)
H»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng t¹i nhiÖt ®é ph¶n øng :
Theo thÝ nghiÖm, a = 1 mol, b = 1 mol vµ lîng este thu ®îc :
x = mol :
KC = = 4 (I)
Trong thÝ nghiÖm dïng a = 1 mol, b = 2 mol : x = 0,845 mol
CH3COOC2H5
b) XÐt trêng hîp a > b HiÖu suÊt ph¶n øng tÝnh theo
C2H5OH :
H = = 0,75
x = 0,75 mol. Thay x vµ b vµo ph¬ng tr×nh (I) thu ®îc : a = 1,3125 mol.
Trêng hîp a < b HiÖu suÊt ph¶n øng tÝnh theo CH3COOH :
H = = 0,75
x = 0,75a mol.
24
Thay x vµ b vµo ph¬ng tr×nh (I) thu ®îc : a = 4 mol > b lo¹i.
7.26 Híng dÉn gi¶i :
N2O4 (k) 2NO2 (k)
[ ] x(1 - ) 2x
KC =
Khi cho 0,92 g N2O4 vµo b×nh 2,0 lÝt th× nång ®é ®Çu x =
5,0.10-3mol/lÝt
KC = = 0,743
Nång ®é NO2 = 2.0,005.0,743 = 7,43.10-3mol/lÝt n(NO2) =
1,486.10-2mol. Nång ®é N2O4 = 0,005 . 0,257 = 1,285.10-
3mol/lÝt n(NO2) = 2,57.10-3mol.
Tæng sè mol khÝ : n = 1,743.10-2mol.
¸p suÊt chung cña hÖ : P = 0,231 atm
¸p suÊt riªng phÇn cña NO2 = 0,197 atm vµ cña N2O4 =
0,034 atm.
7.27 Híng dÉn gi¶i :
2SO2(k) + O2 (k) 2SO3 (k) KP
Gäi lµ ¸p suÊt riªng cña SO2 th× ¸p suÊt riªng cña SO3 :
= 1 – 0,1 – = 0,9 –
Kp = = 3,50 = 0,487 atm vµ =
0,413 atm
25
7.28 §¸p ¸n : a. T¨ng ; b. Gi¶m ; c. Kh«ng ®æi ; d. T¨ng ; e. Gi¶m; f. Kh«ng ®æi.
7.29 Híng dÉn gi¶i :
a) C(r) + CO2 2CO KP
Ta cã : vµ KP = =10
1,325 atm ; =0,175 atm.
Trong hÖ cïng ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é vµ thÓ tÝch, tØ lÖ vÒ ¸p suÊt b»ng tØ lÖ vÒ sè mol hay tØ lÖ vÒ thÓ tÝch riªng. VËy hçn hîp lóc c©n b»ng cã thµnh phÇn :
%nCO = = 88,3% vµ sè mol CO2 chiÕm 11,7%.
b) Khi hµm lîng CO b»ng 50% vÒ thÓ tÝch, ta cã
.
Suy ra Kp = . P = 10 P = 20 atm.
7.30 Híng dÉn gi¶i :
2HI (k) H2(k) + I2 (k)
x
[ ] x(1 - 2) x x
KC = 6,34.10-4
Nång ®é ®Çu cña HI lµ x = mol/lÝt.
§é ph©n li cña HI ë 800oC lµ 2 = 0,048 hay 4,8%.
7.31 Híng dÉn gi¶i :
a) PCl5 PCl3 + Cl2 (1)
x
26
[ ] x(1 - ) x x
- Tæng sè mol hçn hîp khÝ t¹i thêi ®iÓm c©n b»ng : n = x(1 + )
- Trong cïng ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é vµ thÓ tÝch hçn hîp ph¶n øng kh«ng ®æi nªn tØ lÖ sè mol b»ng tØ lÖ ¸p suÊt. VËy ta cã
: = 0,25.
¸p suÊt riªng phÇn cña PCl5 : = 0,75 atm ; ¸p
suÊt riªng phÇn cña PCl3 = ¸p suÊt riªng phÇn cña Cl2 =
= 0,25 atm.
b) Theo c©n b»ng (1) trong hÖ cã thÓ tÝch vµ nhiÖt ®é kh«ng ®æi th× :
PS = PT.(1+)
7.32 Híng dÉn gi¶i :
a) CO(k) + Cl2 (k) COCl2 (k)
Co 0,4 0,4 mol/lÝt
[i] 0,2 0,2 0,2 mol/lÝt
K = 0,2/(0,2.0,2) = 5
b) Khi thªm vµo hÖ ®· c©n b»ng 0,1 mol CO vµo 1 lÝt hçn hîp (coi thÓ tÝch hçn hîp kh«ng ®æi)
CO(k) + Cl2 (k) COCl2 (k)
Co 0,3 0,2 0,2 mol/lÝt
[i] (0,3-x) (0,2-x) (0,2+x) mol/lÝt
K = = 5 5x2-3,5x+0,1 x =
0,03.
27
[CO] = 0,27mol/lÝt ; [Cl2] = 0,17 mol/lÝt ; [COCl2] = 0,23
mol/lÝt
7.33 Híng dÉn gi¶i :
a) ë 4570C: Gäi a lµ % sè mol cña Fe2Cl6 trong hçn hîp ë nhiÖt
®é trªn, ta cã
ë 5270C: Gäi b lµ % sè mol cña Fe2Cl6 trong hçn hîp ë nhiÖt
®é trªn, ta cã
b) V× % sè mol Fe2Cl6 ë nhiÕt ®é 4570C lµ 87,38% cao h¬n ë
5270C lµ 71,32% do ®ã ph¶n øng thuËn ë trªn lµ ph¶n øng
to¶ nhiÖt v× khi t¨ng nhiÖt ®é ph¶n øng x¶y ra theo chiÒu
gi¶m sè mol cña Fe2Cl6 lµ chiÒu cña ph¶n øng thu nhiÖt.
7.34 Híng dÉn gi¶i :
Khi nung nãng x¶y ra ph¶n øng ph©n huû NO2:
2NO2 2NO + O2 (1)
V× trong b×nh kÝn, dung tÝch kh«ng ®æi nªn sù thay ®æi vÒ sè mol t¬ng ®¬ng sù thay ®æi nång ®é.
Nång ®é NO2 ban ®Çu lµ 0,3 mol/lÝt, nång ®é NO2 ph¶n øng
b»ng nång ®é cña NO sinh ra vµ b»ng 2 lÇn nång ®é O2 sinh
ra. VËy nång ®é c¸c chÊt ë thêi ®iÓm c©n b»ng lµ :
[NO2] = 0,3 - 0,12.2 = 0,06 mol/lÝt ; [NO] = 0,12 . 2 = 0,24
mol/lÝt ;
28
[O2] = 0,12 mol/lÝt.
¸p dông ®Þnh luËt t¸c dông khèi lîng cho c©n b»ng (1) :
.
7.35 Híng dÉn gi¶i :
Theo ph¬ng tr×nh : N2 + 3H2 2NH3
¸p dông ®Þnh luËt t¸c dông khèi lîng cho c©n b»ng (1) :
Khi hót bít H2 theo nguyªn lÝ chuyÓn dÞch c©n b»ng th× c©n
b»ng (1) sÏ chuyÓn dÞch theo chiÒu nghÞch (chèng l¹i sù gi¶m
nång ®é hay ¸p suÊt riªng phÇn cña H2). Do ¸p suÊt cña N2
t¨ng tØ lÖ víi sè mol nªn ¸p suÊt riªng phÇn cña N2 t¨ng lµ :
0,45 - 0,38 = 0,07atm, do ®ã ¸p suÊt riªng cña NH3 gi¶m ®i
b»ng 2 lÇn ¸p suÊt cña N2 t¨ng : 0,07.2 = 0,14atm.
VËy ¸p suÊt riªng phÇn cña NH3 t¹i thêi ®iÓm c©n b»ng míi lµ
:
2 - 0,14 = 1,86 atm.
¸p dông ®Þnh luËt t¸c dông khèi lîng cho c©n b»ng (1) :
7.36 Híng dÉn gi¶i :
a) Gäi hiÖu suÊt cña ph¶n øng lµ h. ¸p dông cho c©n b»ng (1) :
O2 + 2SO2
2SO3 (1)
Ban ®Çu : a 2a mol
29
Lîng ph¶n øng : h.a 2h.amol
T¹i c©n b»ng : a.(1-h) 2a.(1- h) 2h.a mol
V× thÓ tÝch cña hçn hîp ph¶n øng vµ nhiÖt ®é kh«ng ®æi nªn tØ lÖ vÒ ¸p suÊt b»ng tØ lÖ vÒ sè mol.
TØ khèi h¬i cña hçn hîp s¶n phÈm so víi H2 :
b) Gi¶ sö thÓ tÝch hçn hîp lµ V lÝt. Khi hiÖu suÊt lµ 60% th× ¸p dông ®Þnh luËt t¸c dông khèi lîng cho c©n b»ng (1) :
Gäi sè mol O2 cÇn thªm lµ x, ta cã
O2 + 2SO2 2SO3 (1)
Ban ®Çu : a + x 2a mol
Lîng ph¶n øng : h.a 2h.amol
T¹i c©n b»ng : a.(1-h) + x 2a.(1- h) 2h.amol
30
7.37 §¸p sè : KC = Kp = 0,772 ; [H2] = [CO2] = 0,106 M
vµ [H2O] = [CO] = 0,094 M.
31