Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn
Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ
no: lượng chất ban đầu 3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hằng số cân bằng 3.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số cân bằng Từ phương trình đẳng áp Van’t Hoff
dlnK P ΔH dT RT 2
K pT2
ΔH 1 1 ln K pT1 R T2 T1 dlnKP 0 : như vậy khi nhiệt Nếu phản ứng thu nhiệt, H > 0 dT độ tăng, giá trị Kp cũng tăng, phản ứng dịch chuyển theo chiều thuận.
dlnKP 0 : như vậy khi nhiệt dT
độ tăng, giá trị Kp sẽ giảm, phản ứng dịch chuyển theo chiều nghịch. 3.3.2. Ảnh hưởng của áp suất Tại nhiệt độ không đổi ta có: K p K x .P
Δn n
const
Nếu n > 0: Khi tăng áp suất P, giá trị P cũng tăng, do đó Kx giảm, cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều nghịch. Nếu n < 0: Khi tăng áp suất P, giá trị Pn giảm, do đó Kx tăng, cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận. Nếu n = 0: thì Kp = Kx = const. Khi đó áp suất chung P không ảnh hưởng gì đến cân bằng phản ứng. 3.4. Bài tập mẫu Ví dụ 1. Hằng số cân bằng của phản ứng: CO(k) + H2O(h) CO2(k) + H2(k) ở 800K là 4,12. Đun hỗn hợp chứa 20% CO và 80% H2O (% khối lượng) đến 800K. Xác định lượng hydro sinh ra nếu dùng 1 kg nước. Giải Gọi x là số mol của H2O tham gia phản ứng. CO + H2O CO2 + H2
1000 18
x
(
Trong khoảng nhiệt độ nhỏ từ T1 đến T2, xem H không đổi. Lấy tích phân 2 vế, ta được:
Nếu phản ứng tỏa nhiệt, H < 0,
250 28
x
250 x) 28
(
1000 x) 18
0
0
x
x
x
x
Vì n = 0, ta có hằng số cân bằng:
KP Kn
n CO 2 .n H 2 n CO .n H 2O
x2 4,12 250 1000 x . x 28 18
Giải phương trình ta được: x = 8,55 (mol) Vậy khối lượng H2 sinh ra: m = 17,1 (g) 0 Ví dụ 2. Ở 200 C hằng số cân bằng Kp của phản ứng dehydro hóa rượu Isopropylic trong pha khí: CH3CHOHCH3(k) H3CCOCH3(k) + H2 4 0 bằng 6,92.10 Pa. Tính độ phân ly của rượu ở 200 C và dưới áp suất 4 9,7.10 Pa. (Khi tính chấp nhận hỗn hợp khí tuân theo định luật khí lý tưởng). Giải Gọi a là số mol ban đầu của CH3CHOHCH3. x là số mol CH3CHOHCH3 phân ly, ta có: CH3CHOHCH3(k) H3CCOCH3(k) + H2 a x
0 x
0 x
(a – x)
x
x
Tổng số mol các chất lúc cân bằng:
P K P K n . Σn i
0,97.x 2 a2 x 2
Σni a x
Δn
x.x P . với n = 1 a x a x cb
0,692
x = 0,764a
14