Bài 1.14 trang 5, 6, 7, 8, 9 SBT Hóa 11 - Kết nối tri thức: Nếu trong bình kín dung tích 1 lít có 4 mol N2 và 0...

Khi xăng cháy trong động cơ ô tô sẽ tạo ra nhiệt độ cao, lúc đó N₂ phản ứng với O₂ tạo thành NO:

\[{{\rm{N}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{O}}_2}\left( g \right) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2{\rm{NO}}\left( g \right){\rm{ }}\left( 1 \right)\]

NO khi được giải phóng ra không khí nhanh chóng kết hợp với O₂ tạo thành NO₂ là một khí gây ô nhiễm môi trường. Ở 2 000 °C, hằng số cân bằng K_C của phản ứng (1) là 0,01.

Nếu trong bình kín dung tích 1 lít có 4 mol N₂ và 0,1mol O₂ thì ở 2 000 °C lượng khí NO tạo thành là bao nhiêu (giả thiết NO chưa phản ứng với O₂)?

Phương pháp giải :

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.

Lời giải chi tiết:

Ta có: \[{{\rm{C}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}} = \frac{4}{1}{\rm{ = 4 (M); }}{{\rm{C}}_{{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = \frac{{0,1}}{1} = 0,1{\rm{ }}({\rm{M}})\];

\[{{\rm{N}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{O}}_2}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{ }}2{\rm{NO}}\left( g \right){\rm{ }}\left( 1 \right)\]

Ban đầu (M): 4 0,1 0

Phản ứng (M): 0,5x ← 0,5x ← x

Cân bằng (M): 4 - 0,5x 0,1 – 0,5x x

Ở 2 000 °C, ta có: K_C = 0,01

\[\begin{array}{l} \Leftrightarrow \frac{{{{{\rm{[NO]}}}^{\rm{2}}}}}{{{\rm{[}}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{][}}{{\rm{O}}_2}{\rm{]}}}} = 0,01\\ \Leftrightarrow \frac{{{{\rm{x}}^2}}}{{(4 - 0,5{\rm{x}})(0,1 - 0,5{\rm{x}})}} = 0,01\\ \Rightarrow {\rm{x}} \approx 0,0{\rm{54 (M)}}\end{array}\]

\[ \Rightarrow \]Lượng khí NO tạo thành là: \[{{\rm{n}}_{{\rm{NO}}}} = 0,054 \times 1 = 0,054{\rm{ (mol)}}\]