Trong bình kín dung tích 1 lít, xảy ra phản ứng thuận nghịch sau: 2NO2(g) + Cl2(g) ⇋ 2NOCl(g) + O2(g)
Ban đầu trong bình chỉ có 2,00 mol NO2 và 1,00 mol Cl2. Tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch được biểu diễn bởi các công thức: vt = 0,5.[NO2]2.[Cl2]; vn = 4.[NOCl]2.[O2]
a) Tính giá trị hằng số cân bằng KC của phản ứng.
b) Tính nồng độ mol của các chất khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng.
c) Khi hệ đang ở trạng thái cân bằng, nếu thêm vào hệ 1 mol NO2 và 1 mol O2 thì cân bằng chuyển dịch như thế nào? Vì sao?
(a) Khi hệ đạt trạng thái cân bằng: vt = vn ⇔ 0,5.[NO2]2.[Cl2] = 4.[NOCl]2.[O2]
KC = [NOCl]2.[O2] / [NO2]2.[Cl2] = 0,5/4 = 0,125
(b) V = 1 L nên:
2NO2(g) + Cl2(g) ⇋ 2NOCl(g) + O2(g)
2……………..1
2x……………..x………..2x…………x
2 – 2x……..1 – x……….2x………….x
KC = (2x)2.x/[(2 – 2x)2(1 – x)] = 0,125
⇔ x3/(1 – x)3 = 0,125 ⇔ x/(1 – x) = 0,5 ⇔ x = 1/3
Nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng:
[NO2] = 2 – 2x = 4/3 M
[Cl2] = 1 – x = 2/3 M
[NOCl] = 2x = 2/3 M
[O2] = x = 1/3 M
(c) Khi thêm vào hệ 1 mol NO2 và 1 mol O2 thì nồng độ đầu tại thời điểm thêm là:
[NO2]’ = 4/3 + 1 = 7/3 M
[Cl2]’ = 2/3 M
[NOCl]’ = 2/3 M
[O2]’ = 1/3 + 1 = 4/3 M
Biểu thức QC = [NOCl]’2.[O2]’ / [NO2]’2.[Cl2]’ = 0,163 > KC nên QC sẽ biến đổi bằng cách giảm xuống để bằng KC.
Để QC giảm thì [NOCl]’ và [O2]’ giảm, [NO2]’ và [Cl2]’ tăng —> Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.