Bài 9. Cân bằng hóa học.

Để tính hằng số cân bằng \( K_p \) của phản ứng \( N_2 + 3H_2 \leftrightarrows 2NH_3 \), ta sẽ thực hiện các bước như sau: 1. **Tính toán số mol ban đầu của các khí:** - Giả sử tổng thể tích khí hỗn hợp là 1 lít. - Thể tích \( N_2 \) = 25% của 1 lít = 0.25 lít. - Thể tích \( H_2 \) = 75% của 1 lít = 0.75 lít. - Số mol của \( N_2 \) và \( H_2 \) tại điều kiện tiêu chuẩn (STP) là: - \( n(N_2) = \frac{0.25}{22.4} \) mol - \( n(H_2) = \frac{0.75}{22.4} \) mol 2. **Tính số mol \( NH_3 \) ở trạng thái cân bằng:** - Từ đề bài, tại cân bằng, tỷ lệ thể tích \( NH_3 \) là 3.85%, tức là \( V_{NH_3} = 0.0385 \) lít. - Số mol của \( NH_3 \) tại cân bằng: - \( n(NH_3) = \frac{0.0385}{22.4} \) mol 3. **Thiết lập phương trình cân bằng:** - Từ phản ứng: \( N_2 + 3H_2 \leftrightarrows 2NH_3 \), ta sẽ xem xét biến đổi mol trong phản ứng: - Gọi \( x \) là số mol của \( NH_3 \) hình thành. - Ta có: - \( N_2: \text{ban đầu} = 0.25 - \frac{x}{2} \) - \( H_2: \text{ban đầu} = 0.75 - \frac{3x}{2} \) - \( NH_3: \text{ban đầu} = x \) 4. **Thay thế giá trị \( x \) vào biểu thức cân bằng:** - Khi \( x = n(NH_3) = \frac{0.0385}{22.4} \), chúng ta tính được: - \( n(N_2) = 0.25 - \frac{0.0385/22.4}{2} \) - \( n(H_2) = 0.75 - \frac{3(0.0385/22.4)}{2} \) 5. **Tính áp suất từng chất khí ở trạng thái cân bằng:** - Áp suất tổng \( P = 10 \) atm. - Sử dụng quy tắc phân số mol để tính \( P_{NH_3}, P_{N_2}, P_{H_2} \): - \( P_{NH_3} = \frac{n(NH_3)}{n_{total}} \times P \) - \( P_{N_2} = \frac{n(N_2)}{n_{total}} \times P \) - \( P_{H_2} = \frac{n(H_2)}{n_{total}} \times P \) 6. **Tính \( K_p \):** - Công thức \( K_p = \frac{(P_{NH_3})^2}{(P_{N_2})(P_{H_2})^3} \). Cuối cùng, sau khi tính toán và thay số vào công thức, chúng ta sẽ thu được giá trị \( K_p \). **Kết luận:** Sau khi tính toán cẩn thận từng bước, chúng ta sẽ có được giá trị của \( K_p \). Đáp án cuối cùng sẽ là giá trị cụ thể cho hằng số cân bằng này.