Công thức, biểu thức tính hằng số cân bằng K của phản ứng, Hỏi nhanh đáp gọn môn Hóa

Sau một thời gian nhất định, tốc độ của phản ứng thuận bằng tốc đọ của phản ứng nghịch. Khi đó, ta nói phản ứng đã đạt trạng thái cân bằng. Câu hỏi là, khi ở phản ứng ở trạng thái cân bằng: Công thức, biểu thức tính hằng số cân bằng K của phản ứng viết như thế nào? Câu trả lời sẽ có ngay trong bài viết này.

• Với một phản ứng thuận nghịch bất kỳ, chẳng hạn:

aA + bB  mM + nN

A, B, M, N là những chất khí hoặc những chất tan trong dung dịch.

• Công thức tính hằng số K_C của phản ứng được viết như sau:

 hay 

Trong đó:

K_C là hằng số cân bằng (tính theo nồng độ mol)

a, b, m, n lần lượt là hệ số tỉ lượng tương tứng của các chất A, B, M, N trong phương trình hóa học

C_A, C_B, C_M, C_N lần lượt là nồng độ mol của các chất A, B, M, N.

Khi sử dụng ký hiệu [X] để chỉ nồng độ của chất X ở trạng thái cân bằng, khi đó.

• Biểu thức tính hằng số cân bằng K của phản ứng được viết lại như sau:

 hay 

Trong đó:

K_c là hằng số cân bằng

[A], [B], [C], [D] là nồng độ mol của A, B, M, N

a, b, m, n là các hệ số trong phương trình hóa học cân bằng.

• Lưu ý:

- Tại trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không đổi.

- Hằng số cân bằng  K_c xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

- Hằng số cân bằng là đại lượng không thứ nguyên (không có đơn vị). 

* Ví dụ 1: Viết biểu thức hằng số cân bằng K_C cho phản ứng thuận nghịch:

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

Biểu thức tính hằng số cân bằng: 

* Ví dụ 2: Viết biểu thức hằng số cân bằng K_C cho phản ứng thuận nghịch:

CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g)

Biểu thức tính hằng số cân bằng: K_C = [CO₂]

(Nồng độ của chất rắn được coi là hằng số, nên nó không có mặt trong biểu thức hằng số cân bằng K)

* Ví dụ 3: Trong công nghiệp, halogen được sản xuất từ phản ứng:

CH₄(g) + H₂O(g) ⇌ 3H₂(g) + CO(g)

a) Tính hằng số cân bằng K_C của phản ứng trên ở 760 ^oC.

Biết ở nhiệt độ này, tất cả các chất đều ở thể khí và nồng độ mol của CH₄, H₂O, H₂ và CO ở trạng thái cân bằng lần lượt là 0,126 M; 0,242 M; 1,150 M và 0,126 M.

b) Ở 760 ^oC, giả sử ban đầu chỉ có CH₄ và H₂O có nồng độ bằng nhau và bằng x M. Xác định x, biết nồng độ của H₂ ở trạng thái cân bằng là 0,6 M.

Hướng dẫn:

a) Hằng số cân bằng K_C của phản ứng ở 760 ^oC là: 

b) Ta có:      CH₄(g)  +  H₂O(g)   ⇌   3H₂(g)  +  CO(g)

Ban đầu:      x                 x                  0           0  M

Phản ứng:    0,2              0,2               0,6       0,2 M

Cân bằng: (x – 0,2)       (x – 0,2)        0,6        0,2 M

Do giá trị K_C chỉ phụ thuộc vào bản chất của các chất trong cân bằng và nhiệt độ. Nên:

⇒ 0,0432 = 6,285x² – 2,514x + 0,2514

⇒ 6,285x² – 2,514x + 0,2082 = 0

⇒ x = 0,283 (thoả mãn); x = 0,12 (loại do 0,12 < 0,2).