Câu 2: Một bình kín có thể tích là 0,5 lít chứa 0,5 mol H2 và 0,5 mol N2, ở nhiệt độ toC. Khi ở trạng thái cân bằng có 0,2 mol NH3 tạo thành. Hằng số cân bằng KC của phản ứng tổng hợp NH3 là :

Question

Accepted Answer

Để giải bài toán này, trước hết ta cần biết phản ứng tổng hợp NH3 từ H2 và N2 là:

$$ N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) $$

Bước đầu tiên là xác định số mol các chất tại trạng thái cân bằng.

1. **Số mol ban đầu:**
   - $ n_{H2} = 0,5 \, mol $
   - $ n_{N2} = 0,5 \, mol $
   - $ n_{NH3} = 0 \, mol $

2. **Số mol tại trạng thái cân bằng:**
   - Theo đề bài, số mol NH3 tạo thành là 0,2 mol.
   - Theo phương trình phản ứng, 2 mol NH3 sẽ được tạo ra từ 1 mol N2 và 3 mol H2. Vậy để tạo ra 0,2 mol NH3, ta cần:
     - $ 0,1 \, mol \, N2 $ (vì 0,2 mol NH3 cần 0,1 mol N2)
     - $ 0,3 \, mol \, H2 $ (vì 0,2 mol NH3 cần 0,3 mol H2)

Do đó, số mol của các chất tại trạng thái cân bằng là:
   - $ n_{H2} = 0,5 - 0,3 = 0,2 \, mol $
   - $ n_{N2} = 0,5 - 0,1 = 0,4 \, mol $
   - $ n_{NH3} = 0,2 \, mol $

3. **Tính nồng độ mol của từng chất tại trạng thái cân bằng:**
   Vì thể tích bình là 0,5 lít, nên nồng độ sẽ là:
   - $ C_{H2} = \frac{n_{H2}}{V} = \frac{0,2}{0,5} = 0,4 \, M $
   - $ C_{N2} = \frac{n_{N2}}{V} = \frac{0,4}{0,5} = 0,8 \, M $
   - $ C_{NH3} = \frac{n_{NH3}}{V} = \frac{0,2}{0,5} = 0,4 \, M $

4. **Tính hằng số cân bằng $ K_C $:**
   Hằng số cân bằng được tính theo công thức:
   $$ K_C = \frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3} $$

Thay các giá trị nồng độ vào công thức:
   $$
   K_C = \frac{(0,4)^2}{(0,4)(0,8)^3} = \frac{0,16}{0,4 \times 0,512} = \frac{0,16}{0,2048} \approx 0,780
   $$

Vậy hằng số cân bằng $ K_C $ của phản ứng tổng hợp NH3 là khoảng **0,78**.