cho cân bằng n2o4—>no2 . ban đầu có 0,02 mol n2o4 trong bình kín có thể tích 5…
Cô/Thầy sẽ hướng dẫn các em giải chi tiết bài tập này theo phương pháp 3 dòng quen thuộc trong chương trình Hóa học 10 mới nhé. Đây là một dạng bài tập rất cơ bản và quan trọng về cân bằng hóa học.
LỜI GIẢI CHI TIẾT
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện tuần tự các bước sau:
Bước 1: Tính nồng độ mol ban đầu của các chất.
Đầu tiên, chúng ta cần đổi đơn vị thể tích của bình từ mililít (ml) sang lít (L) để tính toán nồng độ mol (M).
- Thể tích bình: \( V = 500 \text{ ml} = 0,5 \text{ L} \)
- Số mol \( N_2O_4 \) ban đầu: \( n_{N_2O_4} = 0,02 \text{ mol} \)
Nồng độ mol ban đầu của \( N_2O_4 \) được tính theo công thức \( C_M = \frac{n}{V} \).
\[ C_{M_{N_2O_4 \text{ (ban đầu)}}} = \frac{0,02}{0,5} = 0,04 \text{ M} \]
Ban đầu, sản phẩm \( NO_2 \) chưa được tạo thành nên nồng độ của nó là 0 M.
Bước 2: Viết phương trình hóa học và lập bảng cân bằng (phương pháp 3 dòng).
Phương pháp này giúp chúng ta theo dõi sự thay đổi nồng độ của các chất từ lúc ban đầu, trong quá trình phản ứng và khi đạt đến trạng thái cân bằng.
Phương trình hóa học của phản ứng:
Chúng ta gọi \(x\) là nồng độ của \( N_2O_4 \) đã phản ứng (tính bằng M). Dựa vào tỉ lệ của phương trình, nồng độ \( NO_2 \) tạo thành sẽ là \(2x\).
Ta có bảng nồng độ 3 dòng như sau:
\( N_2O_4(k) \rightleftharpoons 2NO_2(k) \)
Ban đầu: 0,04 M 0 M
Phản ứng: \(x\) M \(2x\) M
Cân bằng: \( (0,04 – x) \) M \(2x\) M
Bước 3: Xác định nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng.
Theo đề bài, khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì nồng độ của \( N_2O_4 \) là 0,0055 M.
Dựa vào dòng “Cân bằng” ở bảng trên, ta có:
\[ [N_2O_4]_{\text{cân bằng}} = 0,04 – x = 0,0055 \]
Từ đây, ta dễ dàng tìm được giá trị của \(x\):
\[ \Rightarrow x = 0,04 – 0,0055 = 0,0345 \text{ M} \]
Sau khi có \(x\), ta tính được nồng độ của \( NO_2 \) ở trạng thái cân bằng:
\[ [NO_2]_{\text{cân bằng}} = 2x = 2 \times 0,0345 = 0,069 \text{ M} \]
Bước 4: Tính hằng số cân bằng \( K_c \).
Hằng số cân bằng \( K_c \) của một phản ứng được xác định bằng biểu thức lấy tích nồng độ các chất sản phẩm mũ số tỉ lượng chia cho tích nồng độ các chất tham gia mũ số tỉ lượng, với nồng độ được lấy ở trạng thái cân bằng.
Áp dụng công thức tính hằng số cân bằng cho phản ứng trên:
\[ K_c = \frac{[NO_2]^2}{[N_2O_4]} \]
Bây giờ, chúng ta thay các giá trị nồng độ ở trạng thái cân bằng đã tính được ở Bước 3 vào biểu thức:
\[ K_c = \frac{(0,069)^2}{0,0055} \]
\[ K_c = \frac{0,004761}{0,0055} \]
\[ K_c \approx 0,8656 \]
Kết luận:
Vậy, giá trị của hằng số cân bằng \( K_c \) của phản ứng là khoảng 0,8656.
Các em thấy không, bài toán này không hề khó. Điểm mấu chốt là các em cần nắm vững cách lập bảng 3 dòng (Ban đầu – Phản ứng – Cân bằng) và áp dụng đúng công thức tính hằng số cân bằng. Chúc các em học tốt và luôn yêu thích môn Hóa nhé
\(\rm ~~~~~~~~~~~~~~~~~~N_2O_4 \rightleftharpoons 2NO_2\\Ban~đầu~~~~~~0,04~~~~~~~~~~~~~0\\ Phản~ứng~~0,0345~~~~~~~~0,069\\~~~~~ [] ~~~~~~~~~~~0,0055~~~~~~~~~0,069\)
Suy ra hằng số cân bằng
\(\rm K_c=\dfrac{0,069^2}{0,0055}=0,866\)
Đáp án:
\(\rm C_{N_2O_4}=\dfrac{0,02}{500×10^{-3}}=0,04\ (M)\)
Phản ứng xảy ra:
\(\rm N_2O_4\to 2NO_2\)
Tại trạng thái cân bằng: \(\begin{cases}\rm C_{N_2O_4}=0,0055\ (M)\\\rm C_{NO_2}=0,069\ (M)\end{cases}\)
\(\rm K_c=\dfrac{(C_{NO_2})^2}{C_{N_2O_4}}=\dfrac{0,069^2}{0,0055}=0,866\)