Mở đầu
Hằng số cân bằng giúp mô tả thành phần cân bằng ở một nhiệt độ. Để tính đúng, ta cần cả phương trình đã cân bằng và nồng độ đúng thời điểm.
Viết biểu thức Kc
Với:
$$a\mathrm A(g)+b\mathrm B(g)\rightleftharpoons c\mathrm C(g)+d\mathrm D(g),$$
$$K_c=\frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}.$$
Các nồng độ đều là nồng độ **tại cân bằng**. Chất rắn tinh khiết và chất lỏng tinh khiết không xuất hiện trong biểu thức. Ví dụ:
$$\mathrm{CaCO_3(s)\rightleftharpoons CaO(s)+CO_2(g)},\qquad K_c=[CO_2].$$
Kiểm tra nhanh
Biểu thức Kc của $\mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons2NH_3}$ là gì?
Chưa dùng hệ số làm số mũ.
Sản phẩm ở tử, chất phản ứng ở mẫu và số mũ bằng hệ số.
Đây là nghịch đảo, ứng với chiều phản ứng ngược.
Kc không được viết bằng tổng nồng độ theo cách này.
Lời giải
**Cách làm**
$K_c=[NH_3]^2/([N_2][H_2]^3)$; mọi nồng độ lấy tại trạng thái cân bằng.
Bảng đầu–biến thiên–cân bằng
Xét $\mathrm{H_2+I_2\rightleftharpoons2HI}$ trong bình 1,0 L. Ban đầu có 1,0 mol H₂, 1,0 mol I₂ và chưa có HI. Nếu tại cân bằng đã phản ứng x mol H₂:
| Trạng thái | H₂ | I₂ | HI |
|---|---:|---:|---:|
| Ban đầu | 1,0 | 1,0 | 0 |
| Biến thiên | −x | −x | +2x |
| Cân bằng | 1,0−x | 1,0−x | 2x |
Trong bình 1,0 L, các số mol bằng trị số nồng độ mol/L. Với thể tích khác, phải chia số mol cân bằng cho thể tích.
Đọc độ lớn của Kc
- $K_c$ rất lớn: ở cân bằng, phía sản phẩm thường chiếm ưu thế.
- $K_c$ rất nhỏ: phía chất phản ứng thường chiếm ưu thế.
Kc không cho biết phản ứng đạt cân bằng nhanh hay chậm. Với một phương trình phản ứng đã cho, Kc chỉ phụ thuộc bản chất phản ứng và nhiệt độ, không phụ thuộc nồng độ ban đầu của các chất.
Ví dụ mẫu
Trong bình 1,0 L: H₂ + I₂ ⇌ 2HI. Ban đầu có 0,20 mol H₂, 0,20 mol I₂, chưa có HI; khi cân bằng đã tạo 0,20 mol HI.
| Lượng (mol) | H₂ | I₂ | HI |
|---|---|---|---|
| Ban đầu | 0,20 | 0,20 | 0 |
| Biến thiên | −0,10 | −0,10 | +0,20 |
| Cân bằng | 0,10 | 0,10 | 0,20 |
V = 1,0 L nên Kc = 0,20²/(0,10 × 0,10) = 4,0. Tạo hai mol HI mới tiêu thụ một mol mỗi chất đầu.
Luyện tập
Phản ứng $\mathrm{A\rightleftharpoons2B}$ có $[A]_{cb}=0{,}50$ M và $[B]_{cb}=0{,}20$ M. Kc bằng bao nhiêu?
$K_c=[B]^2/[A]=0{,}20^2/0{,}50=0{,}08$.
Đã bỏ số mũ của B hoặc chia sai.
Đây là $[B]/[A]$, chưa bình phương B.
Đây không phải biểu thức của phản ứng đã cho.
Lời giải
**Cách làm**
$K_c=[B]^2/[A]=(0{,}20)^2/0{,}50=0{,}08$.
Ghi nhớ
- Viết Kc từ phương trình cân bằng, dùng hệ số làm số mũ và nồng độ tại cân bằng.
- Bảng lượng chất phải tuân theo đúng tỉ lệ hệ số.
Đang học