Bước 1: Tính hằng số cân bằng \(K_C\) của phản ứng ở trạng thái ban đầu.
Phản ứng của chúng ta là:
\(CO + Cl_2 \rightleftharpoons COCl_2\)

Hằng số cân bằng \(K_C\) được xác định bằng biểu thức:
\[K_C = \frac{[COCl_2]}{[CO][Cl_2]}\]
Tại trạng thái cân bằng ban đầu, ta có các nồng độ:
\([CO] = 0,02M\)
\([Cl_2] = 0,01M\)
\([COCl_2] = 0,02M\)

Thay các giá trị này vào biểu thức, ta tính được hằng số cân bằng \(K_C\):
\[K_C = \frac{0,02}{0,02 \times 0,01} = 100\]
Vì phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ không đổi nên giá trị hằng số cân bằng \(K_C = 100\) này sẽ không thay đổi trong suốt quá trình. Đây là mấu chốt để giải quyết bài toán.

Bước 2: Tính nồng độ các chất ngay sau khi bơm thêm khí \(Cl_2\).
Đầu tiên, ta cần tính số mol \(Cl_2\) được bơm thêm vào bình:
Khối lượng mol của \(Cl_2\) là \(M_{Cl_2} = 35,5 \times 2 = 71\) (g/mol).
Số mol \(Cl_2\) thêm vào là:
\[n_{Cl_2 \text{ thêm}} = \frac{m}{M} = \frac{1,42}{71} = 0,02 \text{ (mol)}\]
Vì dung tích bình là 1 lít, nồng độ \(Cl_2\) tăng thêm là:
\[[Cl_2]_{\text{thêm}} = \frac{n}{V} = \frac{0,02}{1} = 0,02M\]
Lúc này, hệ chưa đạt đến trạng thái cân bằng mới. Nồng độ của các chất tại thời điểm ngay sau khi thêm \(Cl_2\) là:
\([CO] = 0,02M\) (không đổi)
\([Cl_2] = 0,01 (\text{ban đầu}) + 0,02 (\text{thêm vào}) = 0,03M\)
\([COCl_2] = 0,02M\) (không đổi)

Bước 3: Xác định sự chuyển dịch cân bằng và thiết lập phương trình.
Theo nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê (Le Chatelier), khi ta tăng nồng độ của một chất tham gia phản ứng (ở đây là \(Cl_2\)), cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ chất đó, tức là chuyển dịch theo chiều thuận.
\(CO + Cl_2 \rightarrow COCl_2\)

Gọi \(x\) là nồng độ của CO đã phản ứng để hệ đạt đến trạng thái cân bằng mới (đơn vị là M).
Dựa vào phương trình phản ứng, ta có:
Phản ứng: \(CO + Cl_2 \rightleftharpoons COCl_2\)
Ban đầu (M): 0,02 0,03 0,02
Phản ứng (M): \(x\) \(x\) \(x\)
Cân bằng mới (M): \((0,02-x)\) \((0,03-x)\) \((0,02+x)\)

Điều kiện của \(x\): Nồng độ các chất phải lớn hơn 0, do đó \(0 < x < 0,02\). Bước 4: Giải phương trình tìm \(x\).
Tại trạng thái cân bằng mới, biểu thức hằng số cân bằng \(K_C\) vẫn không đổi:
\[K_C = \frac{[COCl_2]}{[CO][Cl_2]} = 100\]
Thay các giá trị nồng độ ở trạng thái cân bằng mới vào, ta có:
\[\frac{0,02+x}{(0,02-x)(0,03-x)} = 100\]
\[\Leftrightarrow 0,02+x = 100(0,0006 – 0,05x + x^2)\]
\[\Leftrightarrow 0,02+x = 0,06 – 5x + 100x^2\]
\[\Leftrightarrow 100x^2 – 6x + 0,04 = 0\]
Đây là một phương trình bậc hai. Ta giải phương trình này để tìm \(x\).
Ta có \(\Delta’ = (-3)^2 – 100 \times 0,04 = 9 – 4 = 5\).
Phương trình có hai nghiệm:
\(x_1 = \frac{3 + \sqrt{5}}{100} \approx 0,0524\)
\(x_2 = \frac{3 – \sqrt{5}}{100} \approx 0,0076\)

Đối chiếu với điều kiện \(0 < x < 0,02\), ta thấy nghiệm \(x_1 \approx 0,0524\) không thỏa mãn (loại), nghiệm \(x_2 \approx 0,0076\) thỏa mãn (nhận).
Vậy nồng độ các chất đã thay đổi một lượng là \(x \approx 0,0076\) M.

Bước 5: Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng mới.
Bây giờ, ta thay giá trị \(x \approx 0,0076\) vào biểu thức nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng mới:
\([CO] = 0,02 – x = 0,02 – 0,0076 = 0,0124 M\)
\([Cl_2] = 0,03 – x = 0,03 – 0,0076 = 0,0224 M\)
\([COCl_2] = 0,02 + x = 0,02 + 0,0076 = 0,0276 M\)

Kết luận:
Vậy, nồng độ của các chất CO, Cl₂ và COCl₂ ở trạng thái cân bằng mới lần lượt là 0,0124 M; 0,0224 M và 0,0276 M.

Hy vọng với cách giải chi tiết này, em đã nắm vững được phương pháp giải bài tập về chuyển dịch cân bằng. Chúc em học tốt nhé!