Trả lời câu hỏi luyện tập 2 - Mục II trang 9

1. Nội dung câu hỏi

Trong công nghiệp, hydrogen được sản xuất từ phản ứng:

$C{H}_4 \left(g\right) + H_{2}O \left(g\right) \rightleftharpoons 3H_{2 }\left(g\right) + CO \left(g\right)$

a) Tính hằng số cân bằng K_C của phản ứng ở 760^oC

Biết ở nhiệt độ này, tất cả các chất đều ở thể khí và nồng độ mol của $C{H}_4, H_{2}O, H_2 và CO$ ở trạng thái cân bằng lần lượt là 0,126M; 0,242M; 1,150M và 0,126M.

b*) Ở 760oC, giả sử ban đầu chỉ có $C{H}_4, H_{2}O$ có nồng độ bằng nhau và bằng xM. Xác định x, biết nồng độ của $H_2$ ở trạng thái cân bằng là 0,6M.

2. Phương pháp giải 

Với một phản ứng thuận nghịch bất kì:

$aA + bB \rightleftharpoons mM + nM$

K_C được gọi là hằng số cân bằng (tính theo nồng độ mol), giá trị của K_C chỉ phụ thuộc vào bản chất của các chất trong cân bằng và nhiệt độ.

Khi đó biểu thức tính K_C như sau:

$K_C= \frac{{\left[M\right]}^m{\left[N\right]}^n}{{\left[A\right]}^a{\left[B\right]}^b}$

Trong đó: a, b, m, n lần lượt là hệ số tỉ lượng tương ứng của các chất A, B, M, N trong phương trình hoá học; [A],  [B], [M], [N] lần lượt là nồng độ mol của các chất A, B, M, N ở trạng thái cân bằng.

Lưu ý: Trong công thức tính hằng số cân bằng K_C, chỉ xét những chất ở thể khí và chất tan trong dung dịch.

3. Lời giải chi tiết

$K_C = \frac{{\left[H_2\right]}^3\left[\mathrm{CO}\right]}{\left[{\mathrm{CH}}_4\right]\left[H_{2}O\right]}= \frac{1,{150}^3. 0,126}{0,126.0,242}\approx 6,285$

b)       $C{H}_4 \left(g\right) + H_{2}O \left(g\right) \rightleftharpoons 3H_{2 }\left(g\right) + CO \left(g\right)$

Bđ:          x                x

Pứ:  0,2     $\leftarrow$      0,2       $\leftarrow$         0,6      $\to$        0,2

Ở 760^oC

$$\begin{gathered} K_C =6,285 \\ \iff \frac{{\left[H_2\right]}^3\left[\mathrm{CO}\right]}{\left[{\mathrm{CH}}_4\right]\left[H_{2}O\right]}= 6,285 \\ \iff \frac{0,6^3.0,2}{(x-0,2)(x-0,2)}= 6,285 \\ \Rightarrow x\approx 0,283 M \end{gathered}$$