Bài 3.7 trang 16, 17 SBT Hóa 11 - Chân trời sáng tạo: Một bình kín có dung tích là 0,5 L chứa 1,5 mol H2 và 0,5 mol N2 ở nhiệt độ xác định...

Một bình kín có dung tích là 0,5 L chứa 1,5 mol H₂ và 0,5 mol N₂ ở nhiệt độ xác định. Ở trạng thái cân bằng có 0,2 mol NH₃ tạo thành. Tính hằng số cân bằng K_C của phản ứng xảy ra trong bình.

Tổng quát, nếu có phản ứng thuận nghịch sau:aA+bB $$\mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}}$$ cC +dD

Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có: $${{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{ = }}\frac{{{{{\rm{[C]}}}^{\rm{c}}}{{{\rm{[D]}}}^{\rm{d}}}}}{{{{{\rm{[A]}}}^{\rm{a}}}{{{\rm{[B]}}}^{\rm{b}}}}}$$

Trong đó [A], [B], [C] và [D] là nồng độ mol các chất A, B, C và D ở trạng thái cân bằng; a, b, c và d là hệ số tỉ lượng các chất trong phương trình hoá học. Chất rắn không xuất hiện trong biểu thức hằng số cân bằng.

$${\rm{ }}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{(g) + 3}}{{\rm{H}}_2}{\rm{(g)}} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{ 2N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{(g)}}$$

Ban đầu (mol): 0,5 1,5 0

Phản ứng (mol): 0,1 ← 0,3 ← 0,2

Cân bằng (mol): 0,4 1,2 0,2

$$\Rightarrow {\rm{[}}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{] = }}\frac{{{\rm{0,4}}}}{{0,5}}{\rm{ = 0,8 (M); [}}{{\rm{H}}_2}{\rm{] = }}\frac{{{\rm{1,2}}}}{{0,5}}{\rm{ = 2,4 (M); [N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{] = }}\frac{{{\rm{0,2}}}}{{0,5}}{\rm{ = 0,4 (M)}}$$

$$\Rightarrow {{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{ = }}\frac{{{{{\rm{[N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{]}}}^{\rm{2}}}}}{{{\rm{[}}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{][}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{{\rm{]}}^3}}} = \frac{{0,{4^2}}}{{0,8 \times 2,{4^3}}} \approx 0,014$$