30 đề thi học sinh giỏi môn hóa học lớp 10 & 11 của các trường chuyên khu vực duyên hải đồng bằng bắc bộ có đáp án

Trong một hệ có cân bằng 3 H 2 + N 2 2 NH 3 ( * ) được thiết lập ở 400 K
người ta xác định được các áp suất phần: p(H 2 ) = 0,376.10 5 Pa , p(N 2 ) = 0,125.10 5
Pa , p(NH 3 ) = 0,499.10 5 Pa
a. Tính hằng số cân bằng Kp và ΔG 0 của phản ứng ( * ) ở 400 K. Tính lượng N 2 và
NH 3, biết hệ có 500 mol H 2.
b. Thêm 10 mol H 2 vào hệ này đồng thời giữ cho nhiệt độ và áp suất tổng cộng
không đổi. Bằng cách tính, hãy cho biết cân bằng ( * ) chuyển dịch theo chiều nào?
Cho: Áp suất tiêu chuẩn P 0 = 1,013.10 5 Pa; R = 8,314 JK -1 mol -1 ; 1 atm = 1,013.10 5
Pa.
Nội dung
Điểm
P
NH3
a. Kp =
P
3
H
2
P
N
2 2
Kp =
(0,499 10 )
5 2
5 3 5
(0,376 10 ) (0,12510 )
= 3,747.10 9
Pa -2
0,25
K = Kp P 0
-Δn
K = 3,747.10 -9 (10 5 ) 2 = 37,47
ΔG 0 = -RTlnK ΔG 0 = -8,314 400 ln 37,47 = -12050 J.mol¯1 = -
12,050 kJ.mol -1
n
2
n
H
N
= 2 PN
2
H
n
3
P n 2
n
2
H2
NH
=
P
NH
N
=
3
P n 3
H2
500
0,125 = 166 mol
0,376
NH
= 500
0,376
0,499 = 664 mol
n tổng cộng = 1330 mol P tổng cộng = 110 5 Pa
b. Sau khi thêm 10 mol H 2 vào hệ, n tổng cộng = 1340 mol.
P
H
= 510
2
1340 1105 = 0,380.10 5 Pa ; P
N
= 166
2
1340 1105 = 0,12410 5
Pa
P
NH
=
3
ΔG = ΔG 0 + RTlnQ
664
1340 1105 = 0,49610 5 Pa
0,496
ΔG = [-12050 + 8,314 400 ln (
3
0,381 0,124 )] = - 144 J.mol1 < 0
2
0,5
0,5
0,25
0,5
Cân bằng ( * ) chuyển dịch sang phải.