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

Timi · Accepted Answer

Để tính hằng số cân bằng $ K_C $ của phản ứng tổng hợp NH3, chúng ta bắt đầu với phương trình phản ứng sau:

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

**Bước 1: Tính số mol ban đầu và số mol ở trạng thái cân bằng**

- Số mol ban đầu:
  - $ N_2 $: 0.5 mol
  - $ H_2 $: 0.5 mol
  - $ NH_3 $: 0 mol

- Theo đề bài, ở trạng thái cân bằng, có 0.2 mol $ NH_3 $ tạo thành. Theo phản ứng, khi 0.2 mol $ NH_3 $ tạo thành, sẽ tiêu tốn:

$$
\text{Số mol } N_2 \text{ tiêu tốn} = \frac{0.2}{2} = 0.1 \text{ mol}
$$
$$
\text{Số mol } H_2 \text{ tiêu tốn} = 0.1 \times 3 = 0.3 \text{ mol}
$$

- Do đó, số mol ở trạng thái cân bằng là:
  - $ N_2 $: $ 0.5 - 0.1 = 0.4 $ mol
  - $ H_2 $: $ 0.5 - 0.3 = 0.2 $ mol
  - $ NH_3 $: $ 0.2 $ mol

**Bước 2: Tính nồng độ ở trạng thái cân bằng**

Vì thể tích bình là 0.5 lít, ta tính nồng độ:

$$
[C] = \frac{n}{V}
$$

- Nồng độ của các chất ở trạng thái cân bằng là:
  - $ [N_2] = \frac{0.4}{0.5} = 0.8 $ M
  - $ [H_2] = \frac{0.2}{0.5} = 0.4 $ M
  - $ [NH_3] = \frac{0.2}{0.5} = 0.4 $ M

**Bước 3: Tính hằng số cân bằng $ K_C $**

Công thức tính $ K_C $ cho phản ứng này là:

$$
K_C = \frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3}
$$

Thay giá trị nồng độ vào:

$$
K_C = \frac{(0.4)^2}{(0.8)(0.4)^3}
$$

Tính toán:

$$
K_C = \frac{0.16}{(0.8)(0.064)} = \frac{0.16}{0.0512} \approx 3.125
$$

**Kết luận:**

Hằng số cân bằng $ K_C $ của phản ứng tổng hợp NH3 là khoảng $ 3.125 $.