Bài 9.23 trang 34, 35, 36, 37 SBT Hóa 11 - Kết nối tri thức: Hydrogen sulfide phân huỷ theo phản ứng sau đây: \({\rm{2}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S(g)}} \mathbin{\lower....

Hydrogen sulfide phân huỷ theo phản ứng sau đây: \({\rm{2}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S(g)}} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{(g)}} + {{\rm{S}}_{\rm{2}}}{\rm{(g)}}\)

Hằng số cân bằng K_C = 9,3.10^-8 ở 427^oC.

a) Viết biểu thức hằng số cân bằng K_C của phản ứng.

b) Xác định biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng, biết nhiệt tạo thành chuẩn của \({{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S(g)}}\)và\({{\rm{S}}_{\rm{2}}}{\rm{(g)}}\)lần lượt là -20,6 kJ/mol và 128,6 kJ/mol. Cho biết phản ứng thuận là toả nhiệt hay thu nhiệt.

c) Ở 427 ^oC, tính hằng số cân bằng K’_C của phản ứng: \(2{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{(g)}} + {{\rm{S}}_{\rm{2}}}{\rm{(g)}} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{2}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S(g)}}\)

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.

- Biểu thức tính biến thiên enthalpy ở điều kiện chuẩn theo enthalpy tạo thành:

\({\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = \sum {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(sp)}} - \sum {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(cd) }}\)

Lời giải chi tiết:

a) Hằng số cân bằng K_C của phản ứng:

\({{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{ = }}\frac{{{{{\rm{[}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{]}}}^2}{\rm{[}}{{\rm{S}}_{\rm{2}}}{\rm{]}}}}{{{{{\rm{[}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S]}}}^2}}}\)

b) Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng: \({\rm{2}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S(g)}} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{(g)}} + {{\rm{S}}_{\rm{2}}}{\rm{(g)}}\)

\(\begin{array}{l}{\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}} = {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}{\rm{(}}{{\rm{S}}_2}) + 2{\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}{\rm{(}}{{\rm{H}}_2}) - 2{\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}{\rm{(}}{{\rm{H}}_2}{\rm{S}})\\{\rm{ = 128,6 + 2}} \times {\rm{0}} - 2 \times ( - 20,6)\\{\rm{ = }}169,8{\rm{ (kJ)}}\end{array}\)

c) \(2{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{(g)}} + {{\rm{S}}_{\rm{2}}}{\rm{(g)}} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{2}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S(g)}}\)

\({\rm{K}}{{\rm{‘}}_{\rm{C}}} = \frac{{{{[{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}]}^2}}}{{{{[{{\rm{H}}_{\rm{2}}}]}^2}[{{\rm{S}}_{\rm{2}}}]}} = \frac{{\rm{1}}}{{{{\rm{K}}_{\rm{C}}}}} = \frac{1}{{9,{{3.10}^{ - 8}}}} \approx 1,08 \times {10^7}\)