Lấy vd 1 bài Kc (bỏ qua hằng số phân li của nước) LẤY BÀI NÂNG CAO

Chào em, một câu hỏi rất hay và mang tính phân loại cao trong chương trình Hóa học lớp 10. Để giải quyết các bài tập cân bằng hóa học nâng cao mà không cần xét đến hằng số phân li của nước, chúng ta thường áp dụng định luật tác dụng khối lượng kết hợp với bảng biến thiên nồng độ (thường gọi là sơ đồ tính theo 3 dòng: Ban đầu, Phản ứng, Cân bằng – viết tắt là B, P, C).

Thầy sẽ lấy một ví dụ nâng cao cụ thể và hướng dẫn em cách giải chi tiết từng bước một cách dễ hiểu nhất.

Ví dụ nâng cao:

Cho phản ứng tổng hợp amonia ở một nhiệt độ nhất định:

N2 (k) + 3H2 (k) luân phiên chuyển hóa thành 2NH3 (k)

Trộn khí N2 và H2 theo tỉ lệ mol 1:4 vào một bình kín dung tích không đổi 2 lít (giả thiết bình chứa sẵn chất xúc tác thích hợp). Khi hệ đạt trạng thái cân bằng, số mol H2 đã phản ứng bằng 60% số mol H2 ban đầu. Biết tổng số mol các khí trong bình ở trạng thái cân bằng là 5 mol. Tính hằng số cân bằng Kc của phản ứng ở nhiệt độ này.

Hướng dẫn giải chi tiết:

• Bước 1: Đặt ẩn cho số mol ban đầu và lập bảng 3 dòng (B – P – C)

Vì đề bài cho tỉ lệ số mol ban đầu của N2 và H2 là 1:4, ta gọi số mol ban đầu của N2 là x (mol), thì số mol ban đầu của H2 là 4x (mol). Số mol NH3 ban đầu bằng 0.

Theo phương trình hóa học: N2 + 3H2 cân bằng 2NH3

Ta có bảng biến thiên số mol:

• Ban đầu: N2 = x mol; H2 = 4x mol; NH3 = 0 mol
• Phản ứng: N2 = y mol; H2 = 3y mol; NH3 = 2y mol
• Cân bằng: N2 = (x – y) mol; H2 = (4x – 3y) mol; NH3 = 2y mol

khai thác dữ kiện đề bài để tìm giá trị các ẩn.

Dữ kiện 1: Số mol H2 đã phản ứng bằng 60% số mol H2 ban đầu.

Từ bảng phản ứng, số mol H2 phản ứng là 3y. Số mol H2 ban đầu là 4x.

Ta có phương trình: 3y = 0.6 nhân (4x) suy ra 3y = 2.4x suy ra y = 0.8x.

Dữ kiện 2: Tổng số mol các khí ở trạng thái cân bằng là 5 mol.

Tổng số mol khí cân bằng = (x – y) + (4x – 3y) + 2y = 5x – 2y = 5.

Thay y = 0.8x vào phương trình tổng số mol ta được:

5x – 2 nhân (0.8x) = 5

5x – 1.6x = 5

3.4x = 5 suy ra x = 5 chia 3.4 xấp xỉ 1.47 mol.

Từ đó tính lại x và y:

x xấp xỉ 1.47 mol (suy ra N2 ban đầu = 1.47 mol, H2 ban đầu = 5.88 mol)

y = 0.8 nhân 1.47 xấp xỉ 1.18 mol.

Số mol các chất ở trạng thái cân bằng là:

• Số mol N2 = x – y = 1.47 – 1.18 = 0.29 mol
• Số mol H2 = 4x – 3y = 5.88 – 3.54 = 2.34 mol
• Số mol NH3 = 2y = 2.36 mol

Bước 3: Tính nồng độ mol của các chất ở trạng thái cân bằng và tính Kc

Vì dung tích bình là 2 lít, ta chia số mol cho 2 để ra nồng độ (mol/lít):

• Nồng độ N2 = 0.29 chia 2 = 0.145 M
• Nồng độ H2 = 2.34 chia 2 = 1.17 M
• Nồng độ NH3 = 2.36 chia 2 = 1.18 M

Biểu thức hằng số cân bằng Kc của phản ứng:

Kc bằng bình phương nồng độ NH3 chia cho tích của nồng độ N2 nhân với lập phương nồng độ H2.

Thay số vào biểu thức:

Kc = (1.18 mũ 2) chia cho (0.145 nhân với 1.17 mũ 3)

Kc = 1.3924 chia cho (0.145 nhân với 1.6016)

Kc = 1.3924 chia cho 0.2322 xấp xỉ 6.0

Lời khuyên từ giáo viên: Đối với các dạng bài tập Kc nâng cao không dùng hằng số phân li của nước, chìa khóa thành công là em phải thiết lập thật chính xác bảng 3 dòng (Ban đầu – Phản ứng – Cân bằng), cẩn thận trong khâu chuyển đổi giữa số mol và nồng độ (chia cho thể tích bình), và tận dụng triệt để các dữ kiện tỉ lệ phần trăm mà đề bài cung cấp. Chúc em học tốt môn Hóa lớp 10!