Để tính giá trị hằng số cân bằng \( K_c \) cho phản ứng
\[
CO(g) + 2H_2(g) \rightleftharpoons CH_3OH(g)
\]
ta sẽ tiến hành các bước như sau:
1. **Xác định số mol ban đầu của các chất:**
- Số mol CO ban đầu: \( n_{CO} = 0,4 \, \text{mol} \)
- Số mol \( H_2 \) ban đầu: \( n_{H_2} = 0,3 \, \text{mol} \)
- Số mol \( CH_3OH \) ban đầu: \( n_{CH_3OH} = 0 \)
2. **Số mol của các chất khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng:**
- Số mol \( CH_3OH \) tại trạng thái cân bằng: \( n_{CH_3OH} = 0,06 \, \text{mol} \)
3. **Tính toán số mol của \( CO \) và \( H_2 \) tại trạng thái cân bằng:**
- Theo phương trình phản ứng, 1 mol CO phản ứng với 2 mol \( H_2 \) để tạo ra 1 mol \( CH_3OH \).
- Vậy số mol \( CO \) đã phản ứng: \( n_{CO\, \text{phản ứng}} = n_{CH_3OH} = 0,06 \, \text{mol} \)
- Số mol \( H_2 \) đã phản ứng: \( n_{H_2\, \text{phản ứng}} = 2 \cdot n_{CH_3OH} = 2 \cdot 0,06 = 0,12 \, \text{mol} \)
4. **Tính số mol của các chất tại trạng thái cân bằng:**
- Số mol \( CO \) tại trạng thái cân bằng:
\[
n_{CO\, \text{cân bằng}} = n_{CO\, \text{ban đầu}} - n_{CO\, \text{phản ứng}} = 0,4 - 0,06 = 0,34 \, \text{mol}
\]
- Số mol \( H_2 \) tại trạng thái cân bằng:
\[
n_{H_2\, \text{cân bằng}} = n_{H_2\, \text{ban đầu}} - n_{H_2\, \text{phản ứng}} = 0,3 - 0,12 = 0,18 \, \text{mol}
\]
5. **Tính hằng số cân bằng \( K_c \):**
Công thức tính \( K_c \) là:
\[
K_c = \frac{[CH_3OH]}{[CO][H_2]^2}
\]
Với:
- \( [CH_3OH] = \frac{0,06 \, \text{mol}}{1 \, \text{L}} = 0,06 \, \text{mol/L} \)
- \( [CO] = \frac{0,34 \, \text{mol}}{1 \, \text{L}} = 0,34 \, \text{mol/L} \)
- \( [H_2] = \frac{0,18 \, \text{mol}}{1 \, \text{L}} = 0,18 \, \text{mol/L} \)
Thay vào công thức:
\[
K_c = \frac{0,06}{0,34 \times (0,18)^2} = \frac{0,06}{0,34 \times 0,0324} = \frac{0,06}{0,011016} \approx 5,45
\]
**Kết luận:** Giá trị hằng số cân bằng \( K_c \) là khoảng \( 5,45 \).