Tài liệu Bài tập cân bằng hóa học

  • Số trang: 37 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 1631 |
  • Lượt tải: 2
trancongdua

Đã đăng 1751 tài liệu

Mô tả:

BÀI TẬP HÓA LÝ CHƯƠNG 3 Bài 1 Đun nóng tới 445oC một bình kín chứa 8 mol I2 và 5,3 mol H2 thì tạo ra 9,5 mol HI lúc cân bằng. Xác định lượng HI thu được khi xuất phát từ 8 mol I2 và 3 mol H2. Bài 2 Cho phản ứng: 2CO (k) + ∆Η o298 o S 298 Tính O2 (k) = 2CO2 (k) và các số liệu tra trong sổ tay hóa lý: -26416 0 47,3 49,0 51,0 o ∆Η o298 (pứ), ∆S 298 (pứ), -94052 o ∆G 298 cal/mol cal/mol.K (pứ), Kp 298. Xét chiều phản ứng trong điều kiện tiêu chuẩn. Bài 3 Có thể điều chế Cl2 bằng phản ứng: 4HCl (k) + O2 = 2H2O (h) + 2Cl2 Xác định HSCB KP của phản ứng ở 386oC, biết rằng ở nhiệt độ đó và áp suất 1 atm, khi cho một mol HCl tác dụng với 0,50 mol O2 thì khi cân bằng sẽ được 0,40 mol Cl2. Bài 4 1 Ở 500oK, HSCB của phản ứng: PCl3 (k) + Cl2 (k) = PCl5 (k) là Kp = 3 atm-1 a./ Tính độ phân ly α của PCl5 ở 1 atm và 8 atm. b./ Tính áp suất mà ở đó có độ phân ly α = 10%. c./ Phải thêm bao nhiêu mol Cl2 vào 1 mol PCl5 để độ phân ly của PCl5 ở 8 atm là α = 10%. Bài 5 Tại 50oC và dưới áp suất 0.344 atm độ phân ly của N2O4 thành NO2 bằng 63%. Xác định KP và KC. Bài 6 Cho phản ứng : FeO(r ) S0298( Cal/mol.K) 1,36 H0298 tt(Kcal/mol) -63,7 + 47,3 CO( k) = CO2(k) 51,06 -26,42 + Fe(r) có các số liệu: 6,49 -94,052 0 a. Tính G của phản ứng ở 2980K. Xét chiều phản ứng ở ĐKTC. b. Tính hằng số cân bằng Kp của phản ứng ở 2980K. Bài 7 2 Đun nóng tới 445oC một bình kín chứa 8 mol I2 và 5,3 mol H2 thì tạo ra 9,5 mol HI lúc cân bằng. Xác định lượng HI thu được khi xuất phát từ 8 mol I2 và 4 mol H2. Bài 8 Hằng số cân bằng của phản ứng: PCl3 (k) + Cl2 (k) = PCl5 (k) ở 500oK là KP= 3 atm-1 a. Tính độ phân ly của PCl5 ở 2 atm và 20 atm b. Ở áp suất nào, độ phân ly là 15% Bài 9 Ở 10000K hằng số cân bằng của phản ứng: C (r) + CO2 (k) = 2CO Là Kp =1,85 atm và hiệu ứng trung bình là 41130 cal. Xác định thành phần pha khí ở cân bằng tại 10000K và 12000K biết áp suất tổng cộng là 1atm. Bài 10 Hằng số cân bằng Kp ở 25oC và 50oC của phản ứng: 3 CuSO4.3H2O (r) = CuSO4 (r) + 3 H2O (h) lần lượt là 10-6 và 10-4 atm3; a. / Tính nhiệt trung bình trong khoảng nhiệt độ trên. b. / Tính lượng hơi nước tối thiểu phải thêm vào một bình có thể tích 2 lit ở 25oC để chuyển hoàn toàn 0, 01 mol CuSO4 thành CuSO4.3H2O. Bài 11 Ở 40oC, hằng số cân bằng của phản ứng: LiCl.3NH3 (r) = LiCl.NH3 (r) + 2NH3 (k) Là Kp = 9 atm2; ở nhiệt độ này phải thêm bao nhiêu mol NH3 vào một bình có thể tích 5 lit chứa 0, 1 mol LiCl.NH3 để tất cả LiCl.NH3 chuyển thành LiCl.3NH3. Bài 12 Cho các dữ kiện sau: CO CO2 Pb PbO ∆Η oht , 298 (ΚJ / mol ) -110,43 -393,13 0 -219,03 ∆Ghto , 298 (ΚJ / mol ) -137,14 -394,00 0 -189,14 Cp (J/mol.K) 29,05 36,61 26,50 46,27 Chấp nhận nhiệt dung không thay đổi trong khoảng nhiệt độ 25 –127oC. 4 a./Tìm ∆G o , ∆Η o , Κ Ρ ở 25oC với phản ứng: PbO(r) + CO = Pb + CO2 b./ Biểu thị ∆Η oΤ dưới dạng một hàm của T. c./ Tính Kp ở 127oC. Bài 13 Có thể điều chế Clo bằng phản ứng: 4HCl (k) + O2 = 2H2O (h) + 2Cl2 Xác định hằng số cân bằng Kp của phản ứng ở 386oC, biết rằng ở nhiệt độ đó và áp suất 1 atm, khi cho 1 mol HCl tác dụng với 0, 48 mol O2 thì khi cân bằng sẽ thu được 0,402 mol Cl2. Bài 14 Ở 800oK hằng số cân bằng của phản ứng là 4, 12: CO + H2O = CO2 + H2 5 Đun hỗn hợp chứa 20% khối lượng CO và 80% H2O đến 800oK. Xác định thành phần của hỗn hợp cân bằng và lượng H2 sinh ra nếu dùng 1 kg nước. Bài 15 Xét phản ứng thủy phân Este axetat etyl. CH 3COOC 2 H 5 + H 2 O → CH 3COOH + C 2 H 5 OH Nếu lúc đầu số mol Este bằng số mol nước khi cân bằng có 1/3 lượng Este bị phân huỷ. 1) Xác định hằng số cân bằng của phản ứng thuỷ phân. 2) Tính phần Este bị thuỷ phân khi số mol nước lớn gấp 10 lần số mol Este. 3) Tính tỷ lệ mol giửa nước và Este để khi cân bằng 99% Este bị thuỷ phân. Bài 16 Cho phản ứng: C2H4 (k) + H2 (k) = C2H6 (k) Lập công thức tính số mol của C2H6 trong hỗn hợp cân bằng theo số mol ban đầu của C2H4 là a, của H2 là b, hằng số cân bằng Kp và áp suất cân bằng P. 6 Bài 17 Phương trình mô tả sự phụ thuộc của Kp vào nhiệt độ K của phản ứng: CO + Cl2 = COCl2 (hệ khí lí tưởng) có dạng: lg Kp (atm) = 5020/T – 1,75lgT –1,158 a./ Tìm phương trình mô tả sự phụ thuộc nhiệt độ: ∆GΤΟ = b./ Tính f(T) và ∆Η ΟΤ = Ο Ο Ο , ∆G700 , ∆Η 700 , ∆S 700 g(T) HSCB Κ Ρ , 700 , Κ C , 700 ôû 700oK. c./ Hỗn hợp sau sẽ phản ứng theo chiều nào ở 1 atm và 700oK: Hỗn hợp 1: 2 mol CO; 5 mol Cl2 và mol COCl2; Hỗn hợp 2: 0,4 mol CO; 1,6 mol Cl2 và 8 mol COCl2. Bài 18: Tính hằng số cân bằng Kp ở 298oK đối với phản ứng: 2 NO + O2 ⇔ 2 NO2 Dựa vào các dữ kiện sau: o S 298 NO [ J/mol.oK] 210,6 ∆Η o298 [ kJ/mol ] 90,37 7 O2 205,0 0 NO2 240,5 33,85 Xác định HSCB Kp ở 373oK. 8 BÀI GIẢI HÓA LÝ CHƯƠNG 3 Bài 1: Đun nóng tới 445oC một bình kín chứa 8 mol I2 và 5,3 mol H2 thì tạo ra 9,5 mol HI lúc cân bằng. Xác định lượng HI thu được khi xuất phát từ 8 mol I2 và 3 mol H2. Bài giải: Ban đầu: H2 + I2 = 2HI 5,3 8 0 mol Phản ứng: y y Cân bằng: 5,3-y8-y 2y mol 9,5 mol Vậy ta có: 2y = 9,5 mol, y = 4,75 mol ∆n = 2 – 1 – 1 = 0 Kn = (nHI)2/[nH2*nI] = =(2*4,75)2/[(5,3-4,75)*(8-4,75)] = 50,49 Mặt khác ta có: Ban đầu: H2 + I2 = 2HI 3 0 mol 8 9 Phản ứng: y y 2y mol Cân bằng: 3-y 8-y 2y mol = ? Cho Kn = 50,49 = (nHI)2/[nH2*nI] = =(2y)2/[(3-y)*(8-y)] Tính được: y = 2,873 mol Số mol HI lúc cân bằng là: 2 * 2,873 = 5,746 mol Bài 2: Cho phản ứng: 2CO (k) + ∆Η o298 o S 298 Tính O2 (k) = 2CO2 (k) và các số liệu tra trong sổ tay hóa lý: -26416 0 47,3 49,0 51,0 o ∆Η o298 (pứ), ∆S 298 (pứ), -94052 o ∆G 298 cal/mol cal/mol.K (pứ), Kp 298. Xét chiều phản ứng trong điều kiện tiêu chuẩn. Bài giải: ∆Η o298 (pứ)= o (pứ) ∆S 298 o ∆G 298 -135.272 cal = -135,3 kcal = -41,16 cal/K (pứ) = -123.006 cal = -123 kcal <0 phản ứng xảy ra theo chiều thuận. 10 0 ∆G 298 = − RT . ln K p 298 K p 298 = e 0 − ∆G298 RT =e 123006 1, 987 x 298 = e 207 , 73 Bài 3: Có thể điều chế Cl2 bằng phản ứng: 4HCl (k) + O2 = 2H2O (h) + 2Cl2 Xác định HSCB KP của phản ứng ở 386oC, biết rằng ở nhiệt độ đó và áp suất 1 atm, khi cho một mol HCl tác dụng với 0,50 mol O2 thì khi cân bằng sẽ được 0,40 mol Cl2. Giải: Ban đầu: 4HCl (k) + O2 = 1mol 0,5mol 2H2O (h) + 0 mol 2x mol Cân bằng: 1-2x mol 0, 5 – x/2 mol x mol Ta x/2 mol 0 mol Phản ứng:  có: Κ Ρ = Κ n . Ρ  ∑ ni 2Cl2 x mol x mol x mol ∆n     cb ∆n = 2 + 2 − 4 − 1 = −1 11 Khi cân bằng: số mol Cl2 = x = 0,40 mol ∑n i Suy ra: = 1 − 2 x + 0,5 − ΚΡ = x + 2 x = 1,3 2 mol (0,40)4  1  −1 = 69,3 atm-1   (0,2)4 .(0,3)  1,3  Bài 4: Ở 500oK, HSCB của phản ứng: PCl3 (k) + Cl2 (k) = PCl5 (k) là Kp = 3 atm-1 a./ Tính độ phân ly α của PCl5 ở 1 atm và 8 atm. PCl5 (k) = PCl3 (k) + Cl2 (k) có Kp = 1/3 atm Bđ 1 0 0 mol Pứ y y y mol Cb 1-y y y mol ∆n = 1+1-1=1 ( ∑ n i ) cb = y + 1 Trường hợp P = 1 atm 12 ∆n Kp = Kn.  P  =y2/(1-y) .(1/(y+1)=1/3 atm ∑   ni  cb → y = 0,5 Độ phân ly α = y/1 = 50% Trường hợp P = 8 atm ∆n Kp = Kn.  P  =y2/(1-y) .(8/(y+1)=1/3 ∑   ni  cb → y = 0,2 Độ phân ly α = y/1 = 0,2 = 20% b./ Cho y = 0,1. Tính P = ?  P K p = Kn   n ∑ i     ∆n  P K p = Kn   n ∑ i ⇒ P = 33atm     ∆n y2 P = . = 1 / 3atm 1− y y +1 0,12 P = . = 1 / 3atm 0,9 1,1 c./ Phải thêm bao nhiêu mol Cl2 vào 1 mol PCl5 để độ phân ly của PCl5 ở 8 atm là α = 10%. PCl5 (k) = PCl3 (k) + Cl2 (k) có Kp = 1/3 atm 13 Bđ 1 0 n mol Pứ y y y mol Cb 1-y y n+y mol ∆n = 1+1-1=1 ( ∑ n i ) cb = y + 1 +n  P K p = Kn   n ∑ i     ∆n  P K p = Kn   n ∑ i ⇒ n = 0.5mol     ∆n = y ( y + n) P = 1 / 3atm . 1− y y +1+ n 0,12 + 0,1n 8 = . = 1 / 3atm 0,9 1,1 + n Bài 5: Tại 50oC và dưới áp suất 0.344 atm độ phân ly của N2O4 thành NO2 bằng 63%. Xác định KP và KC. Giải: Đối với phản ứng: N2O4 ↔ 2NO2 Hằng số cân bằng Kp có dạng: Kp = 2 PNO 2 PN 2O4 14 Nếu α là độ phân ly thì tổng số mol lúc cân bằng sẻ là: (1 – α ) + 2α = 1 + α, nếu xuất phát từ 1 mol N2O4. Áp suất riêng phần của mỗi chất ở thời điểm cân bằng là: 2α .P 1+α PNO2 = PN 2O4 = 1−α .P 1+α Khi thay các hệ thức này vào phương trình Kp, ta được: Kp = 2 PNO 2 PN 2O4 = 4α 2 4.(0,63) 2 . P = .0,344 = 0,867atm 1−α 2 1 − (0,63) 2 K C = K p . /( RT ) ∆n = Bài 6 0,867 = 0,034(mol / lit ) (0,082.323)1 : Cho phản ứng : FeO(r ) S0298( Cal/mol.K) 1,36 H0298 tt(Kcal/mol) -63,7 + CO( k) = 47,3 CO2(k) 51,06 -26,42 + Fe(r) có các số liệu: 6,49 -94,052 0 a. Tính G của phản ứng ở 2980K. Xét chiều phản ứng ở ĐKTC. b. Tính hằng số cân bằng Kp của phản ứng ở 2980K. Giải: a. Tính G của phản ứng ở 2980K. Xét chiều phản ứng ở ĐKTC. 15 ∆Η o298 (pứ)=-3,932kcal o (pứ) ∆S 298 o ∆G 298 = - 3932 cal = 8,89 cal/K (pứ) =- 3932 -298 x 8,89=-6581 cal <0, phản ứng xảy ra theo chiều thuận. b./ Tính hằng số cân bằng Kp của phản ứng ở 2980K. ln Kp = − ∆G − 6581 =− = 11,11 RT 1,987.298 Kp = e11,11 = 67116,7 Bài 7 : Đun nóng tới 445oC một bình kín chứa 8 mol I2 và 5,3 mol H2 thì tạo ra 9,5 mol HI lúc cân bằng. Xác định lượng HI thu được khi xuất phát từ 8 mol I2 và 4 mol H2. Giải: Ban đầu: H2 + I2 = 2HI 5,3 8 0 mol Phản ứng: y y Cân bằng: 5,3-y8-y 2y mol 9,5 mol Vậy ta có: 2y = 9,5 mol, y = 4,75 mol 16 ∆n = 2 – 1 – 1 = 0 Kn = (nHI)2/[nH2*nI] = =(2*4,75)2/[(5,3-4,75)*(8-4,75)] = 50,49 Mặt khác ta có: Ban đầu: H2 + I2 = 2HI 4 0 mol 8 Phản ứng: y y Cân bằng: 4-y 8-y 2y mol 2y mol = ? Cho Kn = 50,49 = (nHI)2/[nH2*nI] = =(2y)2/[(4-y)*(8-y)] y = 3,739 mol Số mol HI lúc cân bằng là: 2 * 3,739 = 7,478 mol Bài 8 : Hằng số cân bằng của phản ứng: PCl3 (k) + Cl2 (k) = PCl5 (k) ở 500oK là KP= 3 atm-1 a. Tính độ phân ly của PCl5 ở 2 atm và 20 atm 17 b. Ở áp suất nào, độ phân ly là 15% Giải: a. Tính độ phân ly của PCl5 ở 2 atm và 20 atm PCl5 (k) = PCl3 (k) + Cl2 (k) có Kp = 1/3 atm Bđ 1 0 0 mol Pứ y y y mol Cb 1-y y y mol ∆n = 1+1-1=1 (∑ ni )cb = y + 1 P = 2 atm ∆n Kp = Kn.  P  =y2/(1-y) .(2/(y+1)=1/3 ∑   ni  cb y = 0,447 α = y/1 = 44,7% P = 20 atm 18 ∆n Kp = Kn.  P  =y2/(1-y) .(20/(y+1)=1/3 ∑   ni  cb y = 0,13 α = y/1 = 13% b. Ở áp suất nào, độ phân ly là 15% y = 0,15 ∆n Kp = Kn.  P  =0,152/(1-0,15) .(P/(0,15+1)=1/3 ∑   ni  cb P =14,48 atm Bài 9: Ở 10000K hằng số cân bằng của phản ứng: C (r) + CO2 (k) = 2CO Là Kp =1,85 atm và hiệu ứng trung bình là 41130 cal. Xác định thành phần pha khí ở cân bằng tại 10000K và 12000K biết áp suất tổng cộng là 1atm. 19 Giải: Ở 10000K: gọi xCO và xCO2 là phần phân tử của các khí ở cân bằng, ta áp dụng phương trình: K Ρ = K Χ .Ρ ∆n ∆n = 2 − 1 = 1 Mà Và Vậy: KΡ = 2 xCO .11 xCO2 xCO + xCO2 = 1; xCO2 = 1 − xCO 2 xCO KΡ = 1 − xCO 2 xCO + K Ρ .xCO − K Ρ = 0 Với Kp=1,85 atm: 2 xCO + 1,85.xCO − 1,85 = 0 Giải phương trình và loại nghiệm âm ,ta được: xCO= 0,72 và xCO2 =1 – 0,72 = 0,28 Ở 12000K: Xác định giá trị của KP ở12000K: 20
- Xem thêm -