Bài 1.12 trang 5, 6, 7, 8, 9 SBT Hóa 11 - Kết nối tri thức: Phosphorus trichloride (PCl3) phản ứng với chlorine (Cl2) tạo thành phosphorus pentachloride (PCl5) theo phản ứng...

Phosphorus trichloride (PCl₃) phản ứng với chlorine (Cl₂) tạo thành phosphorus pentachloride (PCl₅) theo phản ứng: $${\rm{PC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{PC}}{{\rm{l}}_{\rm{5}}}\left( g \right)$$

Cho 0,75 mol PCl₃ và 0,75 mol Cl₂ vào bình kín dung tích 8 lít ở 227 °C. Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng, biết giá trị hằng số cân bằng Kc ở 227 ^oC là 49.

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.

$${\rm{PC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{ PC}}{{\rm{l}}_{\rm{5}}}\left( g \right)$$

Ban đầu (mol): 0,75 0,75 0

Phản ứng (mol): x → x → x

Cân bằng (mol): 0,75 - x 0,75 - x x

$$\Rightarrow {\rm{[PC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}}{\rm{] = [C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}{\rm{] = }}\frac{{0,75 - x}}{8}{\rm{ (M); [PC}}{{\rm{l}}_{\rm{5}}}{\rm{] = }}\frac{{\rm{x}}}{{\rm{8}}}{\rm{ (M)}}$$

$$\begin{array}{l} \Rightarrow {{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{[PC}}{{\rm{l}}_{\rm{5}}}{\rm{] }}}}{{{\rm{[PC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}}{\rm{]}}{\rm{.[C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}{\rm{]}}}} = \frac{{\frac{{\rm{x}}}{{\rm{8}}}}}{{{{\left( {\frac{{0,75 - x}}{8}} \right)}^2}{\rm{ }}}} = 49\\ \Rightarrow {\rm{x}} \approx 0,472{\rm{ (mol)}}\\ \Rightarrow {\rm{[PC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}}{\rm{] = [C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}{\rm{] = }}\frac{{0,75 - 0,472}}{8}{\rm{ = 0,03475 (M); [PC}}{{\rm{l}}_{\rm{5}}}{\rm{] = }}\frac{{{\rm{0,472}}}}{{\rm{8}}}{\rm{ = 0,059 (M)}}\end{array}$$