Tài liệu Ôn tập kiến thức môn Hóa học 10 - Chuyên đề: Một số các dạng bài tập về cân bằng hóa học

 CHUYÊN ĐỀ
 MỘT SỐ CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC 
 Dạng 1: TÍNH CÁC HẰNG SỐ CÂN BẰNG
 Bài 1. Cho vào buồng phản ứng có xúc tác thích hợp ở 1000K và áp suất 1atm hỗn hợp 
khí SO2, O2 và N2 theo tỉ lệ mol lần lượt là 2,62 : 1 : 3,76.
 Khi phản ứng 2 S O2(k) + O2(k) 2SO3(k)
đạt đến cân bằng thì thu được 33,9 mol SO 2, 17,5 mol SO3, 10,9 mol O2. Tính hằng số cân 
bằng KC của phản ứng trên.
 GIẢI
 Gọi α là độ chuyển hóa của O2. 
 Theo bài ra, hỗn hợp ban đầu có 
 2SO2(k) + O2(k) 2SO3(k)
 t0 2,62k k
 tcb (2,62 - 2α)k k(1 – α) 2kα
 Theo bài ra, tại cân bằng: = k(1 – α) = 10,9 và = 2kα = 17,5. 
 k = 19,65 = 19,65.3,76 = 73,884 mol
 =33,9/136,184=0,2489; =17,5/136,184=0,1285 ;
 =10,9/136,184= 0,08
 ⇒ 
 Vì 
 = 273,1.
 Bài 2. Độ phân li α của HCl và của HI ở 1000K theo các phản ứng
 2HCl H2 + Cl2 (1)
 2HI H2 + I2 (2)
 -3
lần lượt là α 1 = 1,4.10 % và α2 = 28%. Các chất đều ở trạng thái khí. ⇒ Δ = Δ + Δ = -29,1.103 + 4540 = -24 560 (J).
 4
 ⇒ KP3 = exp [ -Δ / RT] = exp [ 24560 / 8,314.298] = 2,02.10 .
 Bài 4. Xét cân bằng sau N2O4(k) 2NO2(k) tại 250C: 
 Tính các hằng số cân bằng K P, KC, KN. Biết rằng ở nhiệt độ trên, năng lượng tự do hình 
thành chuẩn của NO2(k) và N2O4(k) lần lượt là 51,5 kJ/mol và 98,5 kJ/mol.
 GIẢI
 Ta có: = 2Δ (NO2) - Δ(N 2O4) = 2.51,5 - 98,5 = 4,5 kJ.
 Mặt khác, = - RTlnKP 
 3
 ⇒ lnKP = - / RT = - 4,5.10 /8,314.298 ⇒ KP = 0,1625.
 Δ휈 Δ휈
 Ta biết rằng: KP = KC.(RT) = KN. P 
 Đối với phản ứng trên, = 1 và P = 1atm (điều kiện chuẩn) nên:
 * KN = KP = 0,1625.
 -3
 * KC = = = 6,65.10 
 Dạng 2. TÍNH TOÁN LIÊN QUAN ĐỘ CHUYỂN HÓA α. 
 TÍNH THÀNH PHẦN CÂN BẰNG
 Bài 5. a) Xét phản ứng trong pha khí có kèm theo sự thay đổi số mol. Chứng minh rằng: 
độ phân li α có thể tính theo công thức: 
 α = 
trong đó: M1 là khối lượng mol phân tử khí ban đầu; M 2 là khối lượng mol phân tử khí trung 
bình của khí đã phân li một phần ở thời điểm cân bằng; 휈 là số mol khí thu được từ sự phân li 
1 mol khí ban đầu.
 0
 b) Áp dụng: cho 1,588g N2O4 vào bình kín thể tích 0,5L ở 25 C, do phân li một phần nên 
áp suất chung đạt 1 atm. Tính độ phân li của N2O4 theo phương trình: 
 N O
 2 4(k) 2NO2(k)
 GIẢI
 a) Giả sử lúc đầu có 1 mol khí ⇒ số mol khí tại thời điểm cân bằng là 
 (1 – α) + 휈α = 1 + (휈 – 1)α
 Gọi d1 là khối lượng riêng của khí ban đầu và d 2 là khối lượng riêng của khí ở trạng thái 
cân bằng. Ứng với 1 lượng chất nhất định, ở T, P không đổi thì khối lượng riêng tỉ lệ nghịch 
với số mol, do đó ta có: Vì 0 < y < 1 ⇒ y’ = 0.
 Thay a = 3 và y’ = 0 vào (5) ta có: 
 Cũng vì 0 < y < 1 ⇒ y’’ < 0.
 Như vậy khi a = 3 thì y’(a) = 0 và y’’(a) < 0, tức là y đạt cực đại tại a = 3. Đây là điều phải 
chứng minh.
 Bài 7.Cho cân bằng : N2O4(k) 2NO2(k)
 0 0
 1. Ở 27 C, 1atm có 20% N2O4 chuyển thành NO2. Hỏi ở 27 C, 0,1 atm có bao nhiêu % 
N2O4 chuyển thành NO2. Nhận xét.
 2. Tính độ chuyển hóa α trong các trường hợp sau:
 0
 a) Cho 69g N2O4 vào bình kín thể tích 20L ở 27 C.
 0
 b) Cho 69g N2O4 và 30g Ar vào bình kín thể tích 20L ở 27 C. Nhận xét.
 3. Người ta đo tỉ khối d so với không khí của hỗn hợp khí N 2O4, NO2 ở áp suất 1 atm và ở 
các nhiệt độ khác nhau thì thu được kết quả sau:
 Nhiệt độ (0C) 45 60 80 100 140 180
 d 2,34 2,08 1,8 1,68 1,59 1,59
Tính độ chuyển hóa α ở các nhiệt độ trên. Cho biết có hiện tượng gì từ 1400C trở đi.
 GIẢI
 1. N2O4(k) 2 NO2(k)
 t0 1
 tcb 1 – α 2α 
 Pi 
 ⇒ 
 * Khi P = 1 atm, α = 0,2 ⇒ KP = 1/6
 * Khi P’ = 0,1 atm ta có: ⇒ α’ = 0,543 = 54,3%.
 Nhận xét: Khi áp suất hệ giảm, độ phân li α tăng, tức cân bằng chuyển dịch theo chiều 
thuận (chiều tăng số mol khí) phù hợp nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier.
 2. a) Ta có áp suất ban đầu của N2O4 là H O CO2(k) + H2(k)
 a) CO(k) + 2 (k)
 t0 1 1 (mol)
 tcb 1 – α 1 – α α α
 Vì phản ứng có Δ휈 = 0 ⇒ K = = 1 ⇒ α = 0,5.
 H O CO2(k) + H2(k)
 b) CO(k) + 2 (k)
 t0 1 a (mol)
 tcb 1 – α a – α α α
 K = = 1 (*)
 Thay α = 99% vào (*) ta được a = 99. 
 Vậy phải dùng 99 mol H2O(h) / 1 mol CO để độ chuyển hóa của CO là 99%.
 Bài 9. Trong công nghiệp, NH3 được tổng hợp theo phản ứng:
 N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k)
 Dùng hỗn hợp ban đầu theo tỉ lệ mol N2 : H2 = 1 : 3 để thực hiện phản ứng.
 a) Đặt a = /P với là áp suất riêng phần của NH3 và P là áp suất chung của hỗn hợp 
cân bằng. Thiết lập công thức liên hệ giữa a, P và KP.
 0
 b) Tính a ở 500 C và P = 300 atm, biết ở nhiệt độ này phản ứng trên có KP = 
 -5
1,5.10 . Từ đó tính độ chuyển hóa α của N2 (hoặc H2) thành NH3 .
 Nếu thực hiện phản ứng cũng ở nhiệt độ trên nhưng với P = 600 atm thì α bằng bao nhiêu ? So 
sánh 2 trường hợp và giải thích tại sao trong thực tế người ta chỉ thực hiện ở áp suất khoảng 300 atm 
?
 GIẢI
 a) Gọi Pi là áp suất riêng phần của các chất tại cân bằng, ta có: 
 = a.P ; = 3 ; P = + + = 4 + aP 
 ⇒ = P.(1 – a)/4 ; = 3P.(1 – a)/4
 ⇒ KP = = ⇒ = 0,325. (*)
 b) Để tìm a ta thay P, KP vào (*): b) Chứng minh rằng cân bằng chỉ được thiết lập nếu khối lượng m ít nhất phải bằng giá trị 0m 
nào đó. Tính m0.
 GIẢI
 a) Áp suất chung P của hệ, P = + . 
 Theo phản ứng, 2HgO(r) 2Hg(k) + O2(k)
 = 2 ⇒ = 2/3P; = P/3
 2 3 3
 ⇒ KP = = (2/3P) .P/3 = 4P /27 = 4.4 /27 = 9,48.
 b) Xét cân bằng 2HgO(r) 2Hg(k) + O2(k)
 t0 a (mol)
 tcb a – 2x 2x x
 Tồn tại cân bằng trên nếu P = 4 atm = const, tức là HgO phải dư, nghĩa là phải có m ≥ m0 
nào đó.
 Tại giới hạn tồn tại cân bằng, nkhí = nHg + nO2 = 3x = = 
 ⇒ x = 0,021 mol. Do đó m0 = 0,021.216,6 = 456 g.
 Bài 12. Ở 1020K, hằng số cân bằng KP của 2 phản ứng sau lần lượt lượt bằng 4 và 1,25:
 C(r) + CO2(k) 2CO(k)
 FeO + CO
 Fe(r) + CO2(k) (r) (k)
 a) Tính áp suất riêng phần của CO, CO2 tại 
cân bằng.
 b) Người ta đưa 1 mol Fe, 1 mol C và 1,2 mol CO2 vào bình chân không thể tích 20 L ở 1020K. 
Tính số mol các chất tại cân bằng.
 GIẢI
 a) C ( r ) + C O 2 ( k ) 2CO(k) Có KP1 = = 4
 Có K = = 1,25
 Fe(r) + CO2(k) FeO(r) + CO(k) P2
 ⇒ = = 4/1,25 = 3,2 atm; = = 3,2/1,25 = 2,56 atm.
 b) 
 C(r) + CO2(k) 2CO(k) tcb 0,1 – x x x
 Lúc cân bằng: KP = PCO2 /P0 = 0,2 (với P0 = 1 atm) ⇒ PCO2 = 0,2 atm
 ⇒ nCO2 = = = 0,05 mol
 ⇒ Thành phần lúc cân bằng: 
 n(CO2) = n(CaO) = 0,05 mol; n(CaCO3) = 0,1 – 0,05 = 0,05 mol.
 2. Vì KP = 0,2 nên khi P = 0,2 atm thì cân bằng trên được duy trì. Nếu P 0,2 
atm thì cân bằng trên bị phá vỡ.
 Khi tăng dần V: chừng nào cân bằng trên còn tồn tại thì P = const = 0,2 atm. Tiếp tục tăng V đến 
một lúc nào đó P < 0,2 atm thì cân bằng bị phá vỡ. Tại giới hạn của sự phá vỡ cân bằng, ta có:
 n(CO2) = n(CaCO3) = 0,1 mol ⇒ V = = = 44,8 L
 Khi V ≥ 44,8 L thì cân bằng trên bị phá vỡ, sự phân hủy CaCO3 là hoàn toàn. Lúc này P liên hệ 
với V theo phương trình P = = (atm).
 Tóm lại: + Khi 22, 4 ≤ V ≤ 44,8 L thì P = const = 0,2 atm.
 + Khi V > 44,8 L thì P = 8,96/V (atm).
 Đồ thị: 
 P (atm)
 0,2
 22,4 44,8 V (L)
 4
 3. Khi 2 cân bằng cùng tồn tại ta có:
 KP1 = PCO2 /P0 = 0,2 (với P0 = 1 atm) ⇒ PCO2 = 0,2 atm.
 Mặt khác, áp suất chung của hệ, P = PCO2 + PCO ⇒ PCO = 1,6 – 0,2 = 1,4 atm.
 2
 Do đó, KP2 = = 1,4 /0,2 = 9,8.
 Xét 2 cân bằng đồng thời:
 CaCO3(r) CaO(r) + CO2(k) * Khi V rất lớn, PCO2 < 0,2 atm không có phản ứng xảy ra, CO2 xử sự như khí lí tưởng, quá trình 
là nén đẳng nhiệt 3 mol khí CO2 theo phương trình 
 P = = = (atm).
 * Khi P = 0,2 atm ⇒ V = 269/0,2 = 1345 L thì quan sát được cân bằng (1). Sự giảm V kéo theo 
sự tiêu thụ CO2. Lúc này P = const = 0,2 atm cho đến khi 1 mol CaO phản ứng hết với 1 mol CO2 theo 
phản ứng (1), trong bình còn lại 2 mol CO2. Ở giới hạn chấm dứt cân bằng này ta có :
 V = = = 896 L.
 * Từ khi V = 896 L, quá trình là nén đẳng nhiệt 2 mol khí CO2 và áp suất tăng theo phương trình:
 P = = = (atm).
 * Khi P tăng tới 0,4 atm thì quan sát được cân bằng (2), ứng với V = = 448 L.
 Từ lúc này, P = const = 0,4 atm cho tới khi 1 mol MgO phản ứng hết với 1 mol CO2, trong bình 
còn lại 1 mol CO2. Tại giới hạn chấm dứt cân bằng (2) ta có 
 V = = 224 L.
 * Tiếp tục nén khí là nén đẳng nhiệt 1 mol khí CO2 theo phương trình:
 P = = (atm)
 Tóm lại:
 P = 
 Đồ thị:
 P (atm)
 P = 
 MgO(r) + CO2(k) MgCO3(r)
 0,4
 P = 
 CaO(r) + CO2(k) CaCO3(r)
 0,2
 P = 
 22,4 44,8 896 1345 V (L) Δ = Δ + Δ - Δ = 176,9.103 J
 Xem của phản ứng không phụ thuộc nhiệt độ thì ln = (*)
 Thay , KP(T), KP(298) ở trên vào (*) ta được T = 597K.
 Bài 16. Tính của phản ứng CO(k) + 2H2(k) CH3OH(k)
 biết rằng: 
 (1) lgK = 
 2H2(k) + CH3COOH(k) 2CH3OH(k) P1
 lgKP2 = 
 CH3OH(k) + CO(k) CH3COOH(k) (2)
 GIẢI
 Phản ứng cần xét là tổng của phản ứng (1) và (2), do đó KP = KP1.KP2
 ⇒ lgKP = lgKP1 + lgKP2 = + 
 ⇒ lgKP = + 12,04 (a)
 Mặt khác: ⇒ lnKP = + I ; I: hằng số tích phân
 ⇒ lgKP = + (b)
 So sánh (a) và (b) ⇒ = ⇒ = 95,43.103 J = 95,43 kJ.
 Bài 17.Cho phản ứng CH4(k) C(gr) + 2H2(k) ; Δ = 74,85 kJ 
 Có các số liệu sau:
 Chất CH4(k) C(gr) H2(k)
 (J.mol-1.K-1 ) 186,19 5,69 130,59
 -1 -1
 CP (298) (J.mol .K ) 35,71 8,64 28,84
 a) Tính KP(298)
 b) Thiết lập phương trình lnK P = f(T). Tính KP(1000). Kết quả có phù hợp nguyên lí 
chuyển dịch cân bằng Le Chatelier không ?
 GIẢI
 a) Δ = (Cgr) + 2 (H2) - (CH4) = 80,68 J/K
 ⇒ Δ = Δ - 298. Δ = 74850 - 298.80,68 = 50807 J