Hiệu ứng nhiệt-cân bằng hóa học
Câu 1:Trong một hệ có cân bằng 3 H 2 + N2 2 NH3 (*) được thiết lập ở 400 K người ta
xác định được các áp suất phần sau đây:
PH2 = 0,376.105 Pa , PN2 = 0,125.105 Pa , PNH3 = 0,499.105 Pa
1) Tính hằng số cân bằng Kp và ΔG0 của phản ứng (*) ở 400 K.
2) Tính lượng N2 và NH3, biết hệ có 500 mol H2.
3) Thêm 10 mol H2 vào hệ này đồng thời giữ cho nhiệt độ và áp suất tổng cộng không
đổi. Bằng cách tính, hãy cho biết cân bằng (*) chuyển dịch theo chiều nào?
2
PNH
3

PH3 2 × PN2

(0, 499 × 105 )2
(0,376 × 105 )3 × (0,125 × 105 )

Đáp án:1. Kp =
⇒ Kp =
= 3,747.10−9 Pa-2
K = Kp × P0-Δn ⇒ K = 3,747.10-9 × (1,013.105)2 = 38,45
ΔG0 = -RTlnK ⇒
ΔG0 = -8,314 × 400 × ln 38,45 = -12136 J.mol¯1 = - 12,136 kJ.mol-1
2.
n H2
500
× PN2
P
N2
N2
0,376

H2
n =
⇒ n =
× 0,125 = 166 mol
n H2
500
× PN H3
P
NH 3
NH3
0,376
H2
n =
⇒ n
=
× 0,499 = 664 mol
⇒ n tổng cộng = 1330 mol ⇒ P tổng cộng = 1×105 Pa
3. Sau khi thêm 10 mol H2 vào hệ, n tổng cộng = 1340 mol.
510
166
H2
N2
1340
1340
5
5
P =
× 1×10 = 0,380.10 Pa ;
P =
× 1×105 = 0,124×105 Pa

664
NH 3
1340
P =
× 1×105 = 0,496×105 Pa
2
4962 1,013
3813 0,124
0
ΔG = ΔG + RTlnQ = [-12136 + 8,314 × 400 ln (
×
)] = -144,5 J.mol−1
⇒ Cân bằng (*) chuyển dịch sang phải.
Bài 2:Cân bằng hóa học.
Hai xi lanh A, B được đậy chặt bằng piston. Xi lanh A chứa hỗn hợp khí CO2 và H2 theo tỉ lệ
mol 1 : 1; xi lanh B chứa khí C3H8 . Nung nóng cả hai xi lanh đến 527 0C xảy ra các phản ứng
sau :
(A) CO2 (k) + H2 (k)

CO (k) + H2O (k)

Kc (A) = 2,50 . 10 -1


(B) C3H8 (k)

Kc (B) = 1,30 . 10 -3

C3H6 (k) + H2 (k)


Khi đạt tới cân bằng, áp suất ở hai xi lanh bằng nhau. Thành phần phần trăm thể tích của C 3H8
trong xi lanh B bằng 80%.
a) Tính nồng độ cân bằng của các chất trong xi lanh B và áp suất toàn phần khi đạt tới cân
bằng.
b) Tính nồng độ cân bằng của các chất trong xi lanh A.
Đáp án
a) C3H8 80% C3H6 10% và H2 10%
Gọi CB là tổng nồng độ của tất cả các hợp phần tại cân bằng.
[C3H8 ] = 0,8. CB ; [C3H6 ] = [H2] = 0,1.CB
(0,1.C B ) 2
= 1,3.10 −3 → C B = 0,104mol / l
(0,8.C B )
;
[C3H8 ] = 0,0832 mol/l;

[C3H6] = [H2] = 0,0104 mol/l.

PB = 692 KPa = 6,827 atm
b) Nếu PA = PB thì CA = CB . Tại cân bằng [CO2] = [H2] = x
[CO] = [H2O] = (0,104-2x)/2 = 0,052-x;

(0,052-x)2 / x2 = 0,25 -> x = 3,47.10-2 mol/l

[CO2] = [H2] = 3,47 . 10-2 mol/l ; [CO] = [H2O] = 1,73.10-2 mol/l.
Bài 3 Cân bằng hóa học
NH3 được điều chế từ hỗn hợp khí gồm 25% N 2 và 75% H2 về thể tích. Khi phản ứng đạt tới
cân bằng tại 10 atm và 4000C thì thu được 3,85% NH3 về thể tích. Tính Kp của phản ứng: N2 +
3H2  2NH3.
Trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất, tỉ lệ thể tích chính là tỉ lệ số mol khí.
Vì đề bài cho tỉ lệ số mol, nên phải tính theo hằng số cân bằng phần mol Kx, từ đó tính Kp.

Chọn 1 mol hỗn hợp khí ban đầu.
N2

Ban đầu:

0,25 mol

0,75mol

−

Cân bằng:

(0,25-a)

(0,75-3a)

2a

Σn cb
Ta có:

= (1 − 2a) mol

+

3H2




Ta cân bằng:

2NH3


x NH3 =

x N2 =

2a
1 − 2a

= 3,85%

0,25 − a
0,75 − 3a
; x H2 =
= 3x N 2
1 − 2a
1 − 2a

x N 2 + x H 2 = 100% − 3,85 % = 96,15% = 4 x N 2
Từ
⇒

x N 2 = 24,0375%

Kx =
Ta có


x H 2 = 72,1125%
và

x 2NH3
x N 2 .x 3H 2

=

(3,85 %)2
= 1,64.10 −2
3
24,0375%.(72,1125%)

Kp = Kx.p∆n (với ∆n = −2
Kp = 1,64.10-2.10-2 = 1,64.10-4

Bài 4
1. Xác định hiệu ứng nhiệt đối với phản ứng CaCO 3  CaO + CO2 biết rằng ớ 8000C áp
suất phân li bằng 201,8mm Hg và ở 9000C bằng 992 mm Hg.
2. Cho cân bằng hoá học:
2NO2  N2O4
Cân bằng sẽ chuyển dịch như thế nào khi thêm khí trơ Ar trong 2 trường hợp:
a) Giữ áp suất không đổi.
b) Giữ thể tích không đổi.
Đáp án:
1. Áp dụng công thức lnK = -∆H/RT ở hai nhiệt độ khác nhau → ∆H -166,82 kJ/mol
2. a) Áp suất không đổi → V bình tăng → cân bằng dịch về chiều nghịch
b) Thể tích không đổi → cân bằng không chuyển dịch.
Bài 5.1. Trong hệ có cân bằng: 3H2 + N2  2NH3 (1) được thiết lập ở 400K. Người ta xác
định

được
các
áp
suất
riêng
phần
sau
đây:
5
5
5
PH 2 = 0,376.10 Pa, PN 2 = 0,125.10 Pa PNH 3 = 0,499.10 Pa
a) Tính hằng số cân bằng KP và ∆G0 của phản ứng (1) ở 400K.
b) Tính lượng N2 và NH3 biết hệ có 500 mol H2.
c) Thêm 10 mol H2 vào hệ đồng thời giữ cho nhiệt độ và áp suất tổng cộng không đổi. Bằng
cách tính, hãy cho biết cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều nào?
Cho: áp suất tiêu chuẩn P0 = 1,013.105 Pa, R = 8,314 J/mol.K
2. Hằng số cân bằng (KC) của một phản ứng kết hợp A (k) + B (k) ⇌ AB (k)


ở 250C là 1,8. 103 L/mol và ở 400C là 3,45.103 L/mol .
a) Giả sử ∆Ho, ∆So không phụ thuộc vào nhiệt độ trong khoảng 10 đến 500C, hãy tính ∆Ho
và ∆So.
b) Hãy tính các hằng số cân bằng KP và Kx tại 298 K; áp suất toàn phần là 10 atm.
Đáp án:

KP =

2
PNH

3

PH32 .PN 2

=

(0, 499.105 ) 2
= 3, 747.10−9 Pa −2
(0,376.105 )3 .(0,125.105 )

K = K P .P0−∆n = 3, 747.10 −9.(1, 013.105 ) 2 = 38, 45
a.

∆G 0 = − RT ln K = −8,314.400.ln 38, 45 = −12136 J / mol

PH 2 =
nN 2 =

nH 2
nhh
nH 2
PH 2

nNH 3 =

.Phh ⇒
.PN 2 =

nH 2
PH 2


nhh nH 2
=
Phh
PH 2

500
.0,125 = 166mol
0,376

.PNH 3 =

nhh = 1330mol ,

500
.0, 499 = 664 mol
0, 376

Phh = 1.105 Pa

b.
c. Sau khi thêm 10 mol H2 vào hệ nhh = 1340 mol
510
166
.105 = 0,38.105 Pa, PN 2 =
.105 = 0,124.105 Pa
1340
1340
664
PNH 3 =

.105 = 0, 496.105 Pa
1340
Q
∆G = ∆G 0 + RT ln ∆n , ∆G 0 = − RT ln K = −12136 J / mol
P0
PH 2 =



(0, 496.105 ) 2
∆G = −12136 + 8,314.400 ln 
.(1, 013.105 ) 2 
5 3
5
 (0, 38.10 ) .0,124.10

⇒ ∆G = −118, 28 J / mol

Cân bằng (1) chuyển dịch sang phải.
 Phương trình:

A (k) + B (k) ⇌ AB (k)

 Áp dụng phương trình Areniuyt:
lnK1 – lnK2 = - ∆H0 (T1-1 – T2-1)

trong khoảng ∆H0 không phụ thuộc vào nhiệt độ.

⇒ ∆H0pư = 4045,5 (J.mol-1)
 Ta lại có: ∆G0 = ∆H0 – T. ∆S0 = -RT.lnK; áp dụng tại 250C (298K):

⇒ ∆S0 = (∆H0 + RT.lnK) : T = 75,89 J.K-1.mol-1.


Ta có KP = KC. (RT)∆n = 1,8.103.(0,082.298)-1 = 73,66 atm-1.
Kx = KP.(Phệ)-∆n = 7,366
Câu 6. Cân bằng hóa học
1. Xét quá trình cân bằng sau tại 686oC : CO2 (k) + H2 (k) ⇄ CO (k) + H2O (k)
Nồng độ các chất tại cân bằng lần lượt bằng [CO] = 0,050 M, [H 2] = 0,045 M, [CO2] = 0,086 M
và [H2O] = 0,040 M. Nếu tăng nồng độ CO 2 lên đến giá trị 0,500 M (nhiệt độ không đổi) thì
nồng độ mỗi chất ở cân bằng mới được thiết lập lại bằng bao nhiêu ?
2. Đối với phản ứng: C(r) + CO2(k)
2CO(k) (1)
Trạng thái cân bằng được xác định bởi các dữ kiện sau
Nhiệt độ(0C)
Áp suất toàn phần (atm)
800
2,57
900
2,30

%CO trong hỗn hợp
74,55
93,08

Đối với phản ứng 2CO2(k)
2CO(k) + O2(k) (2)
0
Hằng số cân bằng ở 900 C bằng 1,25.10-16atm
Tính ∆H, ∆S ở 9000C đối với phản ứng (2), biết nhiệt tạo thành ở 9000C của CO2 bằng
-390,7kJ/mol


Đáp án:
Hằng số cân bằng nồng độ :
[H O][ CO] 0,040 × 0,050
KC = 2
=
= 0,52
[CO 2 ][ H 2 ] 0,086 × 0,045
Thêm CO2, cân bằng chuyển dời theo chiều thuận :
CO2 (k) + H2 (k) ⇄
CO (k) +
H2O (k)
0,500
0,045
0,050
0,040
-x
-x
+x
+x
0,500-x
0,045-x
0,050 +x
0,040 + x
[H O][CO] (0,040 + x ) × (0,050 + x )
KC = 2
=
= 0,52
[CO 2 ][ H 2 ] (0,500 − x ) × (0,045 − x )
Từ

⇔ 0,48x2 + 0,373x – 9,7.10-3 = 0
⇒ x = 0,025M
Vậy [CO2] = 0,48M, [H2] = 0,020M, [CO] = 0,075M và [H2O] = 0,065M.

BÀI 7
Nitrosyl clorua (NOCl) là một chất rất độc, khi đun nóng bị phân hủy thành NO
và Cl2.
a) Tính Kp của phản ứng ở 298K. Cho:
∆H
S0298

Nitrosyl clorua
(kJ/mol) 51,71
(J/K.mol) 264

o
298

Nitơ monooxit
90,25
211

Cl2
223


b) Tính Kp của phản ứng ở 475K
Đáp án:

⇔


a) 2NOCl
2NO + Cl2.
Dựa vào công thức ∆G = − RTlnK
∆G = ∆H − T. ∆S
∆H = [(2 × 90,25. 103) + 0 − (2 × 51,71. 103 ) = 77080 J/mol
∆S = [(2 × 211) + 233 − (2 × 264) = 117 J/mol
∆G = 77080 − 298 × 117 = 42214 J/mol

42214
→ Kp = 3,98. 10−8
ln K = − 8,314 × 298 = − 17 

b)

Kp(T2 ) ∆H
ln Kp (T1 ) = R

1 1
 − ÷
 T1 T2 

77080  1
1 
−

÷
8,314  298 475  + lnKp(298)
→ lnKp(475K) =


ln Kp (475) = − 5,545 → Kp = 4,32. 10 −3

Bài 8


→
¬



Khí N2O4 kém bền, bị phân ly một phần theo phương trình:
N2O4
2NO2
(1)
Thực nghiệm cho biết các số liệu sau khi (1) đạt tới trạng thái cân bằng ở áp suất chung 1 atm:
Nhiệt độ
(0oC)
35
45
Mh

(g/mol)

72,45

66,80

Mh

(

là khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí ở trạng thái cân bằng)
a) Tính độ phân ly α của N2O4 ở các nhiệt độ đã cho.
b) Tính hằng số cân bằng Kp của (1) ở mỗi nhiệt độ trên.
c) Cho biết (1) là phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt. Giải thích? (Khi tính lấy tới chữ số thứ 3 sau
dấy phẩy).
Đáp án:
a) Đặt a là số mol N2O4 có ban đầu, α là độ phân li của N2O4 ở toC

→
¬


xét cân bằng:
N2O4
2NO2
số mol ban đầu
a
0
số mol chuyển hóa
aα
2aα
số mol lúc cân bằng
a(1 - α)
2aα
Tổng số mol khí tại thời điểm cân bằng là a(1 + α)
Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí:


Mh =


ở 35oC thì
ở 45oC thì

Mh
Mh

= 72,45 →

92a
92
=
a(1 + α) 1 + α

92
1+α

→

= 72,45

α = 0,270 hay 27%

= 66,8 → α = 0,337 hay 33,7%
2

 2aα 
[ NO2 ] 2 =  V  = 4aα2
[ N 2O4 ] a(1 − α ) (1 − α)V
V


Ta có Kc =
V là thể tích (lít) bình chứa khí
Và PV = nS. RT → RT =

PV
PV
=
nS
a(1 + α)

(RT)∆n

Thay RT, Kc vào biểu thức KP = Kc.

4aα 2

ở đây

PV
P.4.α 2
=
(1 − α)V a(1 + α ) 1 − α 2
.

∆n = 1 → KP =
ở 35oC thì α = 0,27 → KP = 0,315
,

Kp


ở 45oC thì α = 0,337 →

= 0,513

Cho các phương trình nhiệt hóa học sau đây:
(1) 2 ClO2 (k) + O3 (k)
→
Cl2O7 (k)
(2)
O3 (k)
→
O 2 (k) + O (k)
(3) 2 ClO3 (k) + O (k)
→
Cl2O7 (k)
(4)
O2 (k)
→
2 O (k)
k: kí hiệu chất khí.
Hãy xác định nhiệt của phản ứng sau:
(5)
ClO2 (k) + O (k)
→
ClO3 (k)

= - 75,7 kJ
= 106,7 kJ
= - 278 kJ
= 498,3 kJ.


Đáp án:

(1)-(2)-(3)-(4) ta có:
2ClO2 (k) + 2O (k)

→

2ClO3 (k)

2

= - - - = -402,7 kJ
= 201,35 kJ
Câu 9Tính năng lượng liên kết trung bình C - H và C - C từ các kết quả thực nghiệm sau:
- Nhiệt đốt cháy CH4 = -801,7 KJ/mol.


- Nhiệt đốt cháy C2H6 = -1412,7 KJ/mol.
- Nhiệt đốt cháy hiđro = - 241,5 KJ/mol.
- Nhiệt đốt cháy than chì = - 393,4 KJ/mol.
- Nhiệt hóa hơi than chì = 715 KJ/mol.
- Năng lượng liên kết H - H = 431,5 KJ/mol.
Các kết quả đều đo được ở 298 K và 1 atm.
Đáp án:
a) Phương trình cần tổ hợp
CH 4 ( K ) ⇔ C( K ) + 4 H
4∆H Co − H
Theo bài ra ta có:
CH4 + 2O2 ⇔ CO2 + 2H2O

∆H = -801,7
2H2) ⇔ O2 + 2H2
- ∆H = -2(-241,5)
CO2 ⇔ O2 + C(r)
- ∆H = 393,4
C(r) ⇔ C(k)
∆H = 715
2H2(k) ⇔ 4H(k)
2∆H = 2.431,5
4∆H Co − H
CH4(k) ⇔ C(r) + 4H(k)
o
4∆H C − H
⇒
= ∆H - ∆H - ∆H + ∆H + 2∆H
= -801,7 + 483 + 398,4 + 715 + 2(431,5)
= 1652,7 KJ/mol
1652,7
EC − H =
= 413,715 KJ / mol
2
⇒ Năng lượng liên kết C-H:
b) Phương trình cần tổ hợp:
C2H6(k) ⇔ 2C(k) + 6H(k) ∆Ho = EC-C + 6EC-H
Theo bài ra ta có:
C2H6(k) + O2 ⇔ 2CO2 + 3H2O
∆H = -1412,7
3H2O ⇔ O2 + 3H2
- 3∆H = -3(-241,5)
2CO2 ⇔ 2O2 + 2C(r)

-2∆H = 2. 393,4
2C(r) ⇔ 2C(k)
2∆H = 2. 715
3H2(k) ⇔ 6H(k)
3∆H = 3.431,5
C2H6(k) ⇔ 2C(k) + 6H(k)
∆Ho
∆Ho = ∆H - 3∆H - 2∆H + 2∆H + 3∆H
= -1412,7 + 3. 241,5 + 2. 393,4 + 2. 715 + 3. 431,5
= -1412,7+ 724,5 + 786,8 + 1430 + 1294,5 = 2823,1
o
∆H = EC-C + 6EC-H ⇒ EC = 2823,1 - 6. 413,715 = 345,7 KJ/mol
Câu 10: (Cân bằng hóa học trong pha khí)
Cho phản ứng: SO2Cl2 → SO2 + Cl2
Người ta tiến hành nung nóng 0,1 mol SO2Cl2 ở 600K trong bình phản ứng có dung tích 1
lít và đo áp suất của hỗn hợp các chất trong bình thì thu được các số liệu thực nghiệm sau:
T (giờ)

0

1

2

4

8


P (atm)


4,92

5,67

6,31

7,31

8,54

1. Xác định bậc của phản ứng.
2. Tính hằng số tốc độ và thời gian bán phản ứng ở 600K.
3. Tính áp suất trong bình sau khi tiến hành phản ứng 24 giờ.
4. Nếu tiến hành phản ứng với cùng lượng SO 2Cl2 trong bình trên ở 620K thì sau 2 giờ,
áp suất trong bình là 9,12. Tính hệ số nhiệt của phản ứng.
Đáp án:
P0
P
1. Giả sử phản ứng là bậc 1 ⇒ Phương trình động học k = ln
(P0 là áp suất của SO2Cl2ở thời điểm ban đầu, t là áp suất của SO2Cl2 tại thời điểm t)
SO2Cl2 ⇔ SO2 + Cl2
t=0
Po
0
0
phản ứng
x
x
x (atm)

t
Po - x
x
x
⇒ Phỗn hợp = Po + x ; P = Po - x = 2Po - Phh. Ta có bảng số liệu sau :
t(h)
0
1
2
4
8
Phh (atm)
4,92
5,67
6,31
7,31
8,54
P (atm)
4,92
4,17
3,53
2,53
1,30
Thế các giá trị vào phương trình động học, ta có :
1 4,92
1 4,92
k1 = ln
= 0,1654h −1
k 2 = ln
= 0,1660h −1

1 4,17
2 3,53
k3 =

1 4,92
ln
= 0,1663h −1
4 2,53

1 4,92
k4 = ln
= 0,1664h −1
8 1,3

Vì k1 ≈ k2 ≈ k3 ≈ k4 ⇒ Phản ứng trên là bậc 1
k + k + k3 + k 4
k= 1 2
= 0,1660h −1
4
b)
ln
0,6931
t1 = 2 =
= 4,1753h
k
0
,
1660
2
c) t = 24h

P = Po.e-kt = 4,92.e-0,166.24 = 0,093 atm = Po - x ⇒ x = 4,827 atm
Vậy áp suất trong bình: Phh = Po + x = 9,747 atm
d) Ở 620k:
nRT 0,1.0,082 .620
Po =
=
= 5,084 atm; P = 1,048atm
V
1
1 5,084
k = ln
= 0,7895 h −1
2 1,048


620 − 600
k620
⇒γ =
=γ
10
k600

K 620
= 2,181
K 600

Ta có :

Câu 11 CÂN BẰNG TRONG PHA KHÍ
Đối với phản ứng thuận nghịch pha khí 2 SO2 + O2


2 SO3:

a) Người ta cho vào bình kín thể tích không đổi 3,0 lít một hỗn hợp gồm 0,20 mol
SO3 và 0,15 mol SO2. Cân bằng hóa học (cbhh) được thiết lập tại 25 0C và áp suất
chung của hệ là 3,20 atm. Hãy tính tỉ lệ oxi trong hỗn hợp cân bằng.
b) Cũng ở 250C, người ta cho vào bình trên chỉ mol khí SO3. Ở trạng thái cbhh
thấy có 0,105 mol O2.Tính tỉ lệ SO3 bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí và áp suất
chung của hệ
Đáp án:
a ) Xét
2 SO2
+
O2
2 SO3
(1)
ban đầu
0,15
0,20
lúc cbhh
( 0,15 + 2z)
z
(0,20 – 2z)
Tổng số mol khí lúc cbhh là n1 = 0,15 + 2z + z + 0,20 – 2z = 0,35 + z
Từ pt trạng thái: P1V = n1RT → n1 = P1V / RT = 3,2.3/0,082.298 0,393
;
→ z = 0,043.
2

Vậy x O = z / n1 = 0,043/ 0,393 = 0,1094 hay trong hh cb oxi chiếm 10,94%

b)

2 SO2
+
O2
2 SO3
(2)
ban đầu
0
0
y
lúc cbhh 2. 0,105
0,105
(y – 2. 0,105).
Trạng thái cbhh được xét đối với (1) và (2) như nhau về T (và cùng V) nên ta có
2
SO 3

= const; vậy: n

2
SO 2

/ (n
2
SO 3

Theo (1) ta có n

O2


.n
2
SO 2

/ (n
2
SO 3

K

) = const.
O2

) = ( 0,20 – 2. 0,043)2 / (0,15 + 0,086)2. 0,043 = 5,43.

.n
2
SO 2

O2

Theo (2) ta có n / (n .n ) = (y – 0,21)2/ (0,21)2.0,105 = 5,43. Từ đó có phương
trình
y2 – 0,42 y + 0,019 = 0. Giải pt này ta được y1 = 0,369; y2 = 0,0515 <
0,105
(loại bỏ nghiệm y2 này).
Do đó ban đầu có y = 0,369 mol SO3; phân li 0,21 mol nên tỉ lệ SO3 phân li là
56,91%
Tại cbhh tổng số mol khí là 0,369 + 0, 105 = 0,474 nên:



SO3 chiếm ( 0,159 / 0,474).100% = 33,54%; SO2 chiếm ( 0,21 / 0,474).100% =
44,30%;
O2 chiếm 100% - 33,54% - 44,30% = 22,16%.
Từ pt trạng thái: P2V = n2RT → P2 = n2 RT/ V = 0,474.0,082.298/3 → P2 = 3,86
atm
Bài 12 . Cho ∆H0298 của các phản ứng sau:

→
a)2NH3(k) + 3N2O(k)
4N2(k) + 3H2O(L) ; - 1011KJ

→
b) N2O(k) + 3H2(k)
N2H4(K) + H2O(L); -317KJ

→
c) 2NH3(K) + 0,5O2(K)
N2H4(K) + H2O(L); -143KJ

→
d) H2(K) + 0,5O2(K)
H2O(L);
-286KJ
Và cho chất:
N2H4
N2
H2O
O2

S0298(J/ mol.K) 240
191
66,6
205
1) Tính nhiệt tạo thành của N2H4.
2) Viết phơng trình phản ứng đốt cháy N2H4 và tính nhiệt phản ứng cháy đó ở P= const;
298K.
3) Tính ∆G0298 và KPU đốt cháy N2H4.
Đáp án:
3. a)2NH3(k) + 3N2O(k) =4N2(k) + 3H2O(L) ; - 1011KJ
b) N2O(k) + 3H2(k) = N2H4(K) + H2O(L); -317KJ
c) 2NH3(K) + 0,5O2(K) = N2H4(K) + H2O(L); -143KJ
d) H2(K) + 0,5O2(K) =H2O(L);
-286KJ
1) Phản ứng : N2 (k) + 2 H2 (K) = N2H4 (k)
∆H0 = ?
Tổ hợp phân tích bài cho

− (a ) + 3 (b) + (c) − (d )
4
1011 + 3 . (−317 ) + (− 143) + 286 203
⇒ ∆Η O =
=
= 50,75 ΚJ / mol
4
4

2) Phản ứng cháy :
N2H4 (K) + O2 (K) = N2 + 2 H2O
H10 = ?

Cách 1: Dùng tổ hợp phơng trình :
O

(a ) − 3(b) − (c) + 9d
4

−1011 + 3 . 317 + 143 − 9 . 286
4
= − 622,75 (ΚJ / mol )

⇒ ∆Η 1 =
⇔ ∆Η 1

O


Cách 2: Dựa vào nhiệt tạo thành
O

∆Η 1 = (∆Η O Sn ( N 2 ) + 2 . ∆Η O Sn ( H 2O ) ) − (∆Η O Sn ( N 2 H 4 ) + ∆Η O Sn (O2 ) )
O

⇔ ∆Η 1 = 2 . (− 286) − 50 ,75 = − 622,75 ( KJ / mol )
3) Tính ∆H0298 của phản ứng đốt cháy N2H4.
∆H0298 = 191 + 2 . 66,6 - 240 - 205 = - 120,8 J/K
∆G0298 = ∆H0298 - T ∆S0298 = - 622,75 - 298 . (- 120,8 . 10 -3)
= - 586, 7 (KJ)
0

G 298 = - RT ln K

- G0
K=e
RT

586,7
= e8,314 .298

Câu 13: Cho hỗn hợp khí A hồm H2 và CO có cùng số mol. Người ta muốn điều chế H2 đi từ hỗn
hợp A bằng cách chuyển hóa CO theo phản ứng:
⇔
CO(K) + H2O(K)
CO2(K) + H2(K)
Hằng số cân bằng Kc của phản ứng ở nhiệt độ thí nghiệm không đổi (t 0C) bằng 5. Tỷ lệ
số mol ban đầu của CO và H2O bằng 1:n
Gọi a là % số mol CO bị chuyển hóa thành CO2.
1. Hãy thiết lập biểu thức quan hệ giữa n, a và Kc.
2. Cho n = 3, tính % thể tích CO trong hợp chất khí cuối cùng (tức ở trạng thái cân bằng).
3. Muốn % thể tích CO trong hỗn hợp khí cuối cùng nhỏ hơn 1% thì n phải có giá trị bao nhiêu.
Hướng dẫn:

⇔
1. Xét cân bằng:
CO + H2O
CO2 + H2
Trước phản ứng
1
n
0
1
Phản ứng

a
a
a
a
Sau phản ứng
1-a
n-a
a
1+a
Tổng số mol sau phản ứng : (1-a) + (n-a) + a + (1+a) = n + 2

[ CO2 ][ H 2 ] = a(1 + a)
[ CO][ H 2 0] (1 − a)( n − a)

Kc =

1− a
N

2. Vì ta có % thể tích CO trong hỗn hợp x=
Khi n = 3 thay N vào Kc, thay số vào, rút gọn

(N = n+2)


100x2 + 65x – 2 = 0
Giải phương trình:
x = 2,94%
1− a
= 0,01

N
3. Muốn x = 1% thay a vào
và thay tiếp Kc ta có phương trình.
5,04 N2 – 12N – 200 = 0
Giải phương trình:
N = 7,6
tức n = 5,6
Vậy để % VCO trong hỗn hợp < 1% thì n phải có quan hệ lớn hơn 5,6.
1
3
2
2
Câu 14.Cho phản ứng: N2(k) + H2(k)  NH3(k) có hằng số cân bằng ở 4000C là 1,3.10-2 và
ở 5000C là 3,8.10-3. Hãy tính ΔH0 của phản ứng trên.
Hướng dẫn:
½ N2 + ½ H2  NH3
0
0
Ở 400 C có k1 = 1,3 . 10-2; ở 500 C có k2 = 3,8 . 10-3
k 2 − ∆H T1 − T2 3,8.10 −3
lg =
.
=
= −1,229
k1
R
T1 .T2 1,3.10 −2

− ∆H =
Hệ thức Arrehnius:


− 1,229.8,314.673.773
= 53,2 kJ/mol
− 100

Câu 15. Xét phản ứng:
CaCO3 (r)  CaO (r) + CO2 (k).
0
∆H 298K (Kcal/mol) = 42,4. ∆S0298K (cal/mol.K)= 38,4.
điều kiện áp suất của khí quyển thì ở nhiệt độ nào đá vôi bắt đầu bị nhiệt phân.
Hướng dẫn:

Trong

CaCO3 (r)  CaO (r) + CO2 (k).
∆H0298K (Kcal/mol) = 42,4. ∆S0298K (cal/mol.K)= 38,4.
CO 2

Áp suất khí quyển = 1 atm ⇒ KP = P = 1
∆G0 = ∆H0 - T∆S0 = - RTlnKP = 0
∆H 0 42,4.10 −3 cal / mol
=
=1104,2K
∆S0
38,4 cal / mol.K
⇒T=
Vậy trong điều kiện áp suất khí quyển đá vôi bắt đầu bị nhiệt phân ở 1104,2K hay 1104,2 - 273 =
831,20C
Câu 16
Ở 270C, 1atm N2O4 phân huỷ theo phản ứng

N2O4 (khí)
2NO2 (khí)
với tốc độ phân huỷ là 20%
a. Tính hằng số cân bằng Kp.
b. Độ phân huỷ một mẫu N2O4 (khí) có khối lượng 69 gam, chứa trong một bình có thể tích 20 (lít)
ở 270C


Hướng dẫn:

α

Gọi độ phân huỷ của N2O4 ở 270C, 1 atm là
Phản ứng:
n

Ban đầu:

N2O4 (k)
0

α

Phân ly:

n

Cân bằng

n(1-


α

, số mol của N2O4 ban đầu là n

2n
)

2NO2 (k)

α

2n

α

α

Tổng số mol hỗn hợp lúc cân bằng: n’ = n(1+ )
Nên áp suất riêng phần của các khí trong hỗn hợp lúc cân bằng:
PN

2

4
O

= ((1-

α


)/(1+

α

2

))P; PNO = ((2

α

)/(1+

α

))P

(0,5đ)

a. (0,5 đ)
2

KP = P2 NO / PN

với P = 1atm,

2

α


⇒

4

= [((2

O

= [4

α

α

= 20% hay

)/(1+
2

/(1-

α

α

α

))P]2/((1-

α


Phân ly:

0,75

= 0,2

Cân bằng

0,75(1-

N2O4 (k)
1,5
’)

1,5

α

α

’

α

2

α

2


α

Nên: (4 ’ /1- ’ ).0,9225(1+ ’) = 1/6
Câu 17.
Cho hỗn hợp cân bằng trong bình kín:
‡ˆ ˆ†
ˆˆ
N2O4 (k)
2NO2 (k)
(1)

α

’)

’).0,082.300)/20 = 0,9225(1+

⇒

α

2

α

/1- 2)P’=1/6
α ≈
’ 0,19


Theo biến đổi tương tự như trên ta có: KP = (4

α

’

’

Tổng số mol hỗn hợp lúc cân bằng: n” = 0,75(1+
Áp suất hỗn hợp khí lúc cân bằng:
P’ = (n”.R.T)/V = (0,75 (1+
Vì KP = const nên:

α

2NO2 (k)
0

’

α

))P

)]P

Gọi độ phân huỷ của N2O4 trong điều kiện mới là

α


α

2

KP = 1/6 atm
b. (1đ)
n N2O4 = 69/92 = 0,75

Phản ứng:
Ban đầu:
0,75

)/(1+

α

’)


Thực nghiệm cho biết: Khi đạt tới trạng thái cân bằng ở áp suất chung 1 atm
- ở 350C hỗn hợp có khối lượng mol trung bình Mhh = 72,45 g/mol
- ở 450C hỗn hợp có khối lượng mol trung bình Mhh = 66,8 g/mol
1. Hãy xác định độ phân li α của N2O4 ở mỗi nhiệt độ trên.
2. Tính hằng số cân bằng KP của ( 1 ) ở mỗi nhiệt độ (lấy tới chữ số thứ ba sau dấu phẩy).Trị số
này có đơn vị không ? Giải thích?
3.Hãy cho biết phản ứng theo chiều nghịch của phản ứng (1) là thu nhiệt hay tỏa nhiệt? Giải
thích?.
Hướng dẫn:
1. Goị a là số mol của N2O4 có trong 1 mol hỗn hợp.
(1-a) là số mol của NO2.

Ở 350C có Mhh = 92a + 46 (1-a ) = 72,45
→ a = 0,575 → n N2O4 = 0,575 và n NO2 = 0,425
‡ˆ ˆ†
ˆˆ
N2O4
2NO2
n(bđ) x
n(pư) 0,2125
0,425
n(cb) x- 0,2125
0,425
→ x - 0,2125 = 0,575 → x = 0,7875 mol → α = 0,2125/0,7875 = 26,98%
Ở 450C có M = 92a + 46(1-a) = 66,8
‡ˆ ˆ†
ˆˆ
N2O4
2NO2
n(bđ) y
n(pư) 0,27395
0,5479
n(cb) y-0,27395
0,5479
→ y –0,27395 = 0,4521 → y = 0,72605
→ α = 0,27395/0,72605= 37,73%
2. Ở 350C PNO2 = (0,425/ 1). 1 = 0,425
PN2O4 = (0,575/ 1). 1 = 0,575
KP = (0,425)2/ 0,575 = 0,314 (mol)
Ở 450C P NO2 = (0,5479/ 1). 1 = 0,5479
P N2O4 = (0,4521/ 1). 1 = 0,4521
KP = (0,5479)2/ 0,4521 = 0,664 (mol)

Câu 18: Dưới tác dụng của nhiệt, PCl5 bị phân tách thành PCl3 và Cl2 theo phản ứng cân bằng
PCl5 (K) <=> PCl3 (K) + Cl2 (K)
Ở 2730C và dưới áp suất 1atm người ta nhận thấy rằng hỗn hợp cân bằng có khối lượng
riêng là 2,48 g/l. Tìm KC và KP của phản ứng trên.
Cho R = 0,0,821 lít . atm . mol-1 . độ-1
Hướng dẫn:
Gọi x =
,y=
có trong 1 lít hỗn hợp lúc cân bằng ở 273 0C, 1 atm. Tổng số mol khí
n PCl5
n PCl3 = Cl3
trong hỗn hợp là (x + 2y) mol
PV = (x + 2y) RT


-> x + 2y =

PV
1
=
= 0,02231
RT 0,0821 . 546

mol

(1)

Số mol PCl5 ban đầu là (x + y) theo định luật bảo toàn khối lượng.
Khối lượng PCl5 ban đầu = khối lượng hỗn hợp sau phản ứng = 2,48g
-> x + y =

mol
(2)
2,48
= 0,0119
208,5
(1) , (2) ->

x = 0,00149
y = 0,01041
[PCl5] = [Cl2] = 0,00149 mol/l
[PCl3] = [Cl2] = 0,01041 mol/l
[PCl3 ][Cl2 ]
KC =
= 0,728
[PCl5 ]
Câu 19
a. Xét phản ứng 2A + B → C + D
Hằng số tốc độ phản ứng tính theo đơn vị mol-1 .l.s-1. Xác định bậc của phản ứng

⇔

b. Cho cân bằng a A(k) + b B(k)
c C(k) + d D(k)
Hãy lập biểu thức liên hệ giữa Kc và Kp
c. Lấy cùng mẫu kẽm hòa tan hết trong dung dịch axit HCl ở mỗi lần thí nghiệm ứng với nhiệt
độ và thời gian phản ứng sau:
Thí nghiệm
Nhiệt độ(0C)
Thời gian phản ứng (phút)
1

20
27
2
40
3
3
55
?
Hãy tính thời gian phản ứng của thí nghiệm 3
Hướng dẫn:
a.
Phản ứng 2A + B → C +D
Có biểu thức tốc độ pứ V = k CAx CBy
Trong đó k : Hằng số tốc độ phản ứng
X : bậc phản ứng theo A
Y : bậc phản ứng theo B
n = x+y : bậc chung của phản ứng
→ mol .l-1. s-1 = mol-1.l. s-1(mol. l-1)n → n=2
Với cân bằng : a A(k) + b B(k)
Kp = Kc (RT)c+d-a-b
c.

⇔

c C(k) + d D(k)


Áp dụng V2 = V1

T2

T1
t2
t3

=

=

t1
t2

ω

=

ω
ω

T 2 − T1
10

T 2 − T1
10

→

55− 40
10

→


3
t3

27
3 ω

40− 20
10

=

→3 =
2

ω

2

→

ω

=3:

= 31,5 ⇒ t3 = 34,64 giây

Câu 20 : Tính năng lượng liên kết trong bình C – H và C – C từ các kết quả thực hiện nghiệm
sau :
- Nhiệt đốt cháy CH4

= - 801,7 kJ/mol
- Nhiệt đốt cháy C2H6
= - 1412,7 kJ/mol
- Nhiệt đốt cháy Hiđrô
= - 241,5 kJ/mol
- Nhiệt đốt cháy than chì
= - 393,4 kJ/mol
- Nhiệt hóa hơi than chì
= 715 kJ/mol
- Năng lượng liên kết H – H = 431,5 kJ/mol
Các kết quả đều đo được ở 2980k và 1atm
Hướng dẫn:

ƒ
CH4

+

CO2

∆ H1

CO2

+

2H2O

O2


+

2H2

-

O2

+

C(r)

∆ H4

ƒ
H2O

ƒ
CO2

ƒ
C(r)

C(k)

ƒ
2H2

CH4


4H

→

2

∆ H2
∆ H3

∆ H5

∆ H = 4∆ 0H − C
C(k)

+

4H

4∆ 0H − C = ∆ H1 − ∆ H 2 − ∆ H3 + ∆ H 4 + 2∆ H5
= - 801,5 + 241,5 .2 + 393,4 + 715 + 2 . (431,5) = 1652,7 kJ/mol
1652, 7
ΕC − H =
= 413,175 kJ / mol
4

⇒
Tương tự : Sắp xếp các phản ứng

(1đ)


(1đ)


ΕC − C = 344, 05 kJ / mol

⇒
(1đ)
Câu 21:Tìm nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của Ca3(PO4)2 tinh thể biết :
-12 gam Ca cháy toả 45,57 kcal
- 6,2 gam P cháy toả 37,00 kcal
- 168 gam CaO t ác dụng với 142 gam P2O5 toả 160,50 kcal
Hiệu ứng nhiệt đo trong điều kiện đẳng áp
Cho Ca=40;P=31;O=16
Hướng dẫn:
→
∆
Ta có Ca(r) +O2(k)
CaO(r)
H1<0
(1)
∆

40gam
12gam

-45,57Kcal

Vậy nhiệt của phản ứng (1) là :
2P(r) +5/2O2(k)


H1

→

∆

40 x ( −45, 57 )
12

H1=

∆

P2O5 (r)

∆

62 gam
6,2gam

= -151,9 Kcal.

H2<0

(2)

H2

-37Kcal


vậy nhiệt của phản ứng (2) là:
3CaO( r) +P2O5

→

∆

Ca3(PO4)2(r )

H2= -370Kcal
∆

H3=160,5 Kcal

(3)

Tổ hợp (1), (2) & (3) :
lấy (1) nhân 3 cộng (2) và (3) vế theo vế ta được:
3Ca( r) +2P(r) +4O2(k)
∆

→

∆

Ca3(PO4)2(r)

H

H= -986,2Kcal


Bài 22. Cho năng lượng liên kết của:

kJ/mol

N-H

O=O

N≡N

H-O

N-O

389

493

942

460

627

Phản ứng nào dễ xảy ra hơn trong 2 phản ứng sau ?
2NH3 + 3/2 O2 →

N2 + 3 H2O (1)


2NH3 + 5/2 O2 → 2NO + 3H2O (2)


♣ Hướng dẫn giải :
Tính hiệu ứng nhiệt:
3
2

E1 = (6EN-H + EO=O) - (EN≡N + 6EO-H)

= 6× 389 +

3
2

× 493 - 942 - 6× 460 = - 626,5 kJ

5
2

E2 = (6EN-H + EO=O)- (2EN-O + 6EO-H)

= 6× 389 +

5
2

× 493 - 2× 627 - 6× 460 =- 447,5 kJ

- Phản ứng (1) có ∆H âm hơn nên pư (1) dễ xảy ra hơn.


→
¬



Bài 23. Tại 400 C, P = 10atm phản ứng N2(k) + 3H2(k)
2NH3 (k) có Kp = 1,64 ×10−4.
Tìm % thể tích NH3 ở trạng thái cân bằng, giả thiết lúc đầu N2(k) và H2(k) có tỉ lệ số mol
theo đúng hệ số của phương trình.
0

Hướng dẫn:

→
¬



N2(k) + 3H2(k)
2NH3 (k)
1
2
2
=
=
PH
nH
3
NH3

N2
H2
2
2
Theo PTHH:
⇒ Theo gt: P
+ P
+P
= 10
PN

nN

⇒ P
(PNH )2
3

(PN )(PH )

Và Ta có: Kp =

Giải pt cho: 6,65 ×10 (P
−2

N2

Vậy, P

Câu 24.


2

=

(PN2 )(3PN2 )

N2

N2
2

) + 4P

= 2,404 ⇒ P

N2

+ 4P

(PNH3 )2

3

2

NH3

NH3

3


(PN )2

3

= 1,64 ×10−4 ⇒

− 10 = 0 ⇒ P

= 10 − 4P

= 10
PNH

=

2

N2

N2

= 2,404 và P

6,65×10−2.
= − 62,55 < 0

N2

= 0,384 atm chiếm 3,84%



1. Cho cân bằng hóa học:


→ 2 NH 3 ( k )
N 2 (k ) + 3H 2 ( k ) ¬



.
Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N 2 và H2 theo tỉ lệ mol tương ứng 1:3, khi đạt cân bằng ở
điều kiện 450oC và 300 atm thì NH3 chiếm 36% thể tích.
a) Tính hằng số cân bằng Kp.
b) Giữ nhiệt độ không đổi ở 450oC cần tiến hành phản ứng dưới áp suất bao nhiêu để
khi đạt cân bằng, NH3 chiếm 60% thể tích.
2. Cho phản ứng đơn giản A + B → C + D. Nồng độ ban đầu C A = CB = 0,1 mol/l. Sau
thời gian t, nồng độ của A và B còn lại đều là 0,04 mol/l. Tốc độ phản ứng ở thời điểm t
giảm bao nhiêu lần so với thời điểm ban đầu?
1a)

→ 2 NH 3 ( k )
N 2 (k ) + 3H 2 (k ) ¬


Ta có:
Kp =

2
pNH

3

pN2 . pH3 2

=

( xNH3 .P) 2
( xN2 .P)( xH 2 .P)3

=

2
xNH
3

xN2 . xH3 2 .P 2

(*)

Với P là áp suất của hệ, p là áp suất riêng phần của các cấu tử, x là phần trăm số mol hoặc
phần trăm thể tích của mỗi cấu tử.
Ta có x (NH3) = 0,36 suy ra x(N2) + x (H2) = 1-0,36 = 0,64
-Do tỉ lệ mol ban đầu của N2 và NH3 là 1:3, trong tiến hành phản ứng tỉ lệ này cũng giữ đúng
như vậy, do đó x (H2) = 3 x(N2). Vậy x(N2) = 0,16; x (H2) = 0,48
- Với P = 300 atm, ta tính được Kp = 8,14.10-5
b) Khi NH3 chiếm 60% thể tích, ta có:
x (NH3) = 0,6 suy ra x (N2) + x (H2) = 0,4 mà x (H2) = 3x(N2) suy ra x(H2) =0,3, x (N2) =0,1
Tại nhiệt độ cố định, hằng số cân bằng có giá trị không đổi nên thay vào biểu thức (*) tính
được P = 1279,8 atm.
2. Cho phản ứng : A + B → C + D

Tốc độ thời điểm ban đầu: v1 = k [A]][B] = k. 0,1. 0,1
Tốc độ thời điểm t: v2 = k. 0,04. 0,04
v1
k .0,1.0,1
=
= 6, 25
v2 k .0, 04.0, 04
Tốc độ giảm 6,25 lần
Câu 25
1. Khi CO khử hơi nước ở nhiệt độ cao theo phản ứng :
CO (k) + H2O (k)
CO2(k) + H2(k) (1)
a. Bắt đầu từ nhiệt độ 1100K, khi tăng thêm 1K thì hằng số cân bằng Kp của phản ứng giảm
0,32% . Tính ∆H0 của phản ứng ở 1100K .


b. Ở 1500K và 1atm , độ phân hủy của H2 O(k) thành H2(k) và O2(k) là 2,21 .10-4.
Trong cùng điều kiện trên , độ phân hủy của CO2(k) thành CO(k) và O2(k) là 4,8.10-4 .
Tính Kp của phản ứng (1) ở nhiệt độ 1500K.
Câu 25
1. Cho phản ứng tạo thành 1 mol H2O(k) từ H2(k) và O2(k) và các dữ kiện nhiệt động ở 250C
1
2
và 1 bar.
H2(k) +
O2 (k) → H2O(k)
H2 (k)
O2 (k)
H2O(k)
0

-1
-1
S (J.K .mol )
130,684
205,138
188,83
28,824

C 0p
(J.K-1.mol-1)

29,355

33,58

C 0p

Coi
không
phụ thuộc vào nhiệt độ . Hãy tính ∆S0 của phản ứng trên ở 1000C.
2. Ở điều kiện chuẩn, entanpy phản ứng và entropy của các chất có giá trị như sau:
2NH3 + 3N2O → 4N2 + 3H2O
∆Ho298 = -1011kJ
(1)
N2O + 3H2 → N2H4 + H2O
∆Ho298 = -317kJ
(2)
1
2
2NH3 + O2→ N2H4 + H2O

∆Ho298 = -143kJ
(3)
1
2
H2 + O2 →H2O
∆Ho298 = -286kJ
(4)
o
o
S 298(N2H4) = 240J/mol.K
,
S 298(H2O) = 66,6J/mol.K
So298(N2) = 191J/mol.K
,
So298(O2) = 205J/mol.K.
o
a. Tính entanpy tạo thành ∆H 298 của N2H4 , N2O và NH3.
b. Viết phương trình phản ứng cháy của hidrazin tạo thành nước và nitơ. Tính hằng số cân
bằng phản ứng ở 298K.