Methanol (CH3OH) là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp hoá học. Dựa vào hằng số cân bằng của các phản ứng ở 25 °C...

Hướng dẫn giải :

aA + bB ⇌ mM + nM

Khi đó biểu thức tính hằng số cân bằng K_C như sau: \[{{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{ = }}\frac{{{{{\rm{[M]}}}^{\rm{m}}}{{{\rm{[N]}}}^{\rm{n}}}}}{{{{{\rm{[A]}}}^{\rm{a}}}{{{\rm{[B]}}}^{\rm{b}}}}}\]

Trong đó: a, b, m, n lần lượt là hệ số tỉ lượng tương ứng của các chất A, B, M, N trong phương trình hoá học; (A), (B), (M), (N) lần lượt là nồng độ mol của các chất A, B, M, N ở trạng thái cân bằng.

Hằng số cân bằng càng lớn (hay nhỏ) cho biết mức độ phản ứng thuận diễn ra thuận lợi hay không thuận lợi.

Lời giải chi tiết :

Ở 25^oC, K_{(C) (1)} > K_{(C) (2)} nên tốc độ xảy ra phản ứng thuận (tạo thành methanol) của phản ứng (1) lớn hơn phản ứng (2). Do đó phản ứng thích hợp để điều chế CH₃OH là phản ứng (1).

Hướng dẫn giải :

Khi một phản ứng thuận nghịch ở trạng thái cân bằng, nếu thay đổi nhiệt độ thì cân bằng cũ sẽ bị phá vỡ, cân bằng mới được hình thành theo chiều làm giảm sự thay đổi nhiệt độ đó. Ta gọi đây là sự chuyển dịch cân bằng (từ cân bằng cũ sang cân bằng mới).

Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu tác động từ bên ngoài như biến đổi nhiệt độ, nồng độ hay áp suất thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

\[{{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\] > 0: Phản ứng thu nhiệt.

\[{{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\] < 0: Phản ứng tỏa nhiệt.

Lời giải chi tiết :

a) Dựa vào màu sắc của hỗn hợp khí, ta biết được trạng thái cân bằng của phản ứng (8) bị chuyển dịch khi thay đổi nhiệt độ.

b) 2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g) (8) \[{{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\]= -58 kJ

(nâu đỏ) (không màu)

Theo chiều thuận: \[{{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\]= -58 kJ < 0 → Chiều thuận tỏa nhiệt.

Theo chiều nghịch: \[{{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\]= 58 kJ > 0 → Chiều nghịch thu nhiệt.

Khi tăng nhiệt độ, hỗn hợp có màu nâu đậm hơn, cân bằng chuyển dịch theo tạo ra NO₂ hay cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt.

Khi hạ nhiệt độ, hỗn hợp trở nên nhạt màu hơn, cân bằng chuyển dịch theo chiều tạo ra N₂O₄ hay cân bằng chuyển dịch theo chiều tỏa nhiệt.