Trong công nghiệp, halogen được sản xuất từ phản ứng: CH4(g)+H2O(g) tạo ra 3H2(g)+CO(g)

Giải Hóa 11 Bài 1: Mở đầu về cân bằng hoá học

Luyện tập 2 trang 9 Hoá học 11: 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.

Lời giải:

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

                                     $K_C=\frac{{\text{[}{H}_2\text{]}}_{}^3.\text{[}CO]}{\text{[}C{H}_4\text{]}.\text{[}{H}_{2}O]}=\frac{1,{15}_{}^3.0,126}{0,126.0,242}=6,285.$

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:

$K_C=\frac{{\text{[}{H}_2\text{]}}_{}^3.\text{[}CO]}{\text{[}C{H}_4\text{]}.\text{[}{H}_{2}O]}=\frac{0,6_{}^3.0,2}{(x-0,2).(x-0,2)}=6,285$

⇒ 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).