Giải SBT Hóa 11 Bài 1 (Kết nối tri thức): Khái niệm về cân bằng hoá học

Giải SBT Hóa học 11 Bài 1: Khái niệm về cân bằng hoá học

Bài 1.1 trang 5 SBT Hóa 11: Phản ứng nào sau đây là phản ứng thuận nghịch?

A. $\text{Mg}+2\text{HCl}\to {\text{MgCl}}_2+{\text{H}}_2$.

B. $2{\text{SO}}_2+{\text{O}}_2\rightleftharpoons 2{\text{SO}}_3$.

C. ${\text{C}}_2{\text{H}}_5\text{OH}+3{\text{O}}_2\stackrel{t^o}{\to }2{\text{CO}}_2+3{\text{H}}_2\text{O}$.

D. $2{\text{KClO}}_3\stackrel{t^o}{\to }2\text{KCl}+3{\text{O}}_2$.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo 2 chiều ngược nhau là chiều thuận và chiều nghịch và được biểu diễn bằng hai nửa mũi tên ngược chiều ⇌.

Bài 1.2 trang 5 SBT Hóa 11: Cho 5 mol H₂ và 5 mol I₂ vào bình kín dung tích 1 lít và nung nóng đến 227^oC. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ các chất theo thời gian được cho trong hình sau:

Nồng độ của HI ở trạng thái cân bằng là

A. 0,68 M.

B. 5,00 M.

C. 3,38 M.

D. 8,64 M.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Phương trình phản ứng $H_2\left(g\right)+I_2\left(g\right)\rightleftharpoons 2HI\left(g\right)$

Nhìn vào đồ thị ta thấy ở trạng thái cân bằng [H₂] = [I₂] = 0,68 M ; [HI] = 8,64M.

Bài 1.3 trang 6 SBT Hóa 11: Cho phản ứng hoá học sau: ${\text{Br}}_2( \text{g})+{\text{H}}_2( \text{g})\rightleftharpoons 2\text{HBr}\left(\text{g}\right)$

Biểu thức hằng số cân bằng (Kc) của phản ứng trên là

A. ${\text{K}}_{\text{C}}=\frac{2\left[\text{HBr}\right]}{\left[{\text{Br}}_2\right]\left[{\text{H}}_2\right]}$.

B. ${\text{K}}_{\text{C}}=\frac{{\left[\text{HBr}\right]}^2}{\left[{\text{H}}_2\right]\left[{\text{Br}}_2\right]}$.

C. ${\text{K}}_{\text{C}}=\frac{\left[{\text{H}}_2\right]\left[{\text{Br}}_2\right]}{{\left[\text{HBr}\right]}^2}$.

D. ${\text{K}}_{\text{C}}=\frac{\left[{\text{H}}_2\right]\left[{\text{Br}}_2\right]}{2\left[\text{HBr}\right]}$.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Biểu thức hằng số cân bằng (K_c) của phản ứng trên là ${\text{K}}_{\text{C}}=\frac{{\left[\text{HBr}\right]}^2}{\left[{\text{H}}_2\right]\left[{\text{Br}}_2\right]}$

Bài 1.4 trang 6 SBT Hóa 11: Cho phản ứng hoá học sau: ${\text{PCl}}_3( \text{g})+{\text{Cl}}_2( \text{g})\rightleftharpoons {\text{PCl}}_5( \text{g})$

Ở ${\text{T}}^{°}\text{C}$, nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng như sau: $\left[{\text{PCl}}_5\right]=0,059 \text{mol/L.}\left[{\text{PCl}}_3\right]=\left[{\text{Cl}}_2\right]=0,035 \text{mol}/\text{L}$.

Hằng số cân bằng K_c của phản ứng tại T^oC là

A. 1,68.

B. 48,16.

C. 0,02.

D. 16,95.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Hằng số cân bằng K_c của phản ứng tại T^oC là :

${\text{K}}_{\text{C}}=\frac{\left[PC{l}_5\right]}{\left[PC{l}_3\right]\left[C{l}_2\right]}$ = $\frac{0,059}{0,035.0,035}$= 48,16

Bài 1.5 trang 6 SBT Hóa 11: Cho phản ứng hoá học sau: ${\text{N}}_2( \text{g})+3{\text{H}}_2( \text{g})\rightleftharpoons 2{\text{NH}}_3( \text{g}){\Delta }_{\text{r}}{\text{H}}_{298}^{°}=-92 \text{kJ}$

Yếu tố nào sau đây cần tác động để cân bằng trên chuyển dịch sang phải?

A. Thêm chất xúc tác.

B. Giảm nồng độ N₂ hoặc H₂.

C. Tăng áp suất.

D. Tăng nhiệt độ.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất tức là chuyển dịch theo chiều giảm số mol khí. Như vậy, khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (chuyển dịch sang phải).

Bài 1.6 trang 6 SBT Hóa 11: Cân bằng hoá học nào sau đây không bị chuyển dịch khi thay đổi áp suất?

A. $2{\text{SO}}_2( \text{g})+{\text{O}}_2( \text{g})\rightleftharpoons 2{\text{SO}}_3( \text{g})$

B. $\text{C}\left(\text{s}\right)+{\text{H}}_2\text{O}\left(\text{g}\right)\rightleftharpoons \text{CO}\left(\text{g}\right)+{\text{H}}_2( \text{g})$

C. ${\text{PCl}}_3( \text{g})+{\text{Cl}}_2( \text{g})\rightleftharpoons {\text{PCl}}_5( \text{g})$

D. $3\text{Fe}\left(\text{s}\right)+4{\text{H}}_2\text{O}\left(\text{g}\right)\rightleftharpoons {\text{Fe}}_3{\text{O}}_4( \text{s})+4{\text{H}}_2( \text{g})$

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Khi thay đổi áp suất, cân bằng không bị chuyển dịch khi tổng số mol khí ở chất phản ứng bằng tổng số mol khí ở sản phẩm.

Bài 1.7 trang 6 SBT Hóa 11: Cho cân bằng hoá học sau:

$4{\text{NH}}_3( \text{g})+5{\text{O}}_2( \text{g})\rightleftharpoons 4\text{NO}\left(\text{g}\right)+6{\text{H}}_2\text{O}\left(\text{g}\right){\Delta }_{\text{r}}{\text{H}}_{298}^{\text{o}}=-905 \text{kJ}$

Yếu tố nào sau đây cần tác động để cân bằng trên chuyển dịch sang phải?

A. Giảm nhiệt độ.

B. Tăng áp suất.

C. Giảm nồng độ của ${\text{O}}_2$.

D. Thêm xúc tác Pt.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

${\Delta }_r{H}_{298}^0=-905kJ$ < 0, vậy đây là phản ứng tỏa nhiệt.

Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng nhiệt độ tức là chiều thuận (chuyển dịch sang phải).

Bài 1.8 trang 7 SBT Hóa 11: Cho phản ứng hoá học sau: ${\text{N}}_2{\text{O}}_4( \text{g})\rightleftharpoons 2{\text{NO}}_2( \text{g}){\text{\hspace{1em}K}}_{\text{C}}=4,84\cdot {10}^{-3}$ Phương án nào sau đây là nồng độ của các chất tại thời điểm cân bằng?

A. $\left[{\text{N}}_2{\text{O}}_4( \text{g})\right]=4,84\cdot {10}^{-1}\text{M};\left[{\text{NO}}_2( \text{g})\right]=1,0\cdot {10}^{-4}\text{M}$.

B. $\left[{\text{N}}_2{\text{O}}_4( \text{g})\right]=1,0\cdot {10}^{-1}\text{M};\left[{\text{NO}}_2( \text{g})\right]=4,84\cdot {10}^{-4}\text{M}$.

C. $\left[{\text{N}}_2{\text{O}}_4( \text{g})\right]=1,0\cdot {10}^{-1}\text{M};\left[{\text{NO}}_2( \text{g})\right]=2,20\cdot {10}^{-2}\text{M}$.

D. $\left[{\text{N}}_2{\text{O}}_4( \text{g})\right]=5,0\cdot {10}^{-2}\text{M};\left[{\text{NO}}_2( \text{g})\right]=1,10\cdot {10}^{-2}\text{M}.$

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Tại thời điểm cân bằng: $K_c=\frac{{\text{[}N{O}_2\text{]}}^2}{\text{[}{N}_2{O}_4\text{]}}$= 4,84.10^-3

Vậy cặp giá trị $\left[{\text{N}}_2{\text{O}}_4( \text{g})\right]=1,0\cdot {10}^{-1}\text{M};\left[{\text{NO}}_2( \text{g})\right]=2,20\cdot {10}^{-2}\text{M}$ là phù hợp.

Bài 1.9 trang 7 SBT Hóa 11: Cho các phản ứng hoá học sau:

(1) $2\text{NO}\left(\text{g}\right)+{\text{O}}_2( \text{g})\rightleftharpoons 2{\text{NO}}_2\left(g\right)$                           ${\Delta }_{\text{r}}{\text{H}}_{298}^{°}=-115 \text{kJ}$

(2) $2{\text{SO}}_2( \text{g})+{\text{O}}_2( \text{g})\rightleftharpoons 2{\text{SO}}_3( \text{g})$                            ${\Delta }_{\text{r}}{\text{H}}_{298}^{°}=-198 \text{kJ}$

(3) ${\text{N}}_2( \text{g})+3{\text{H}}_2\left(g\right)\rightleftharpoons 2{\text{NH}}_3( \text{g})$                             ${\Delta }_{\text{r}}{\text{H}}_{298}^{°}=-92 \text{kJ}$

(4) $\text{C}\left(\text{s}\right)+{\text{H}}_2\text{O}\left(\text{g}\right)\rightleftharpoons \text{CO}\left(\text{g}\right)+{\text{H}}_2( \text{g})$                      ${\Delta }_{\text{r}}{\text{H}}_{298}^{°}=130 \text{kJ}$

(5) ${\text{CaCO}}_3( \text{s})\rightleftharpoons \text{CaO}\left(\text{s}\right)+{\text{CO}}_2( \text{g})$                         ${\Delta }_{\text{r}}{\text{H}}_{298}^{°}=178 \text{kJ}$

a) Các phản ứng toả nhiệt là

A. (1); (2) và (3).

B. (1) và (3).

C. (1), (2), (4) và (5).

D. (1); (2); (3) và (5).

b) Khi tăng nhiệt độ, các cân bằng hoá học chuyển dịch theo chiều thuận là

A. (1); (2) và (3).

B. (1); (2) và (5).

C. (4) và (5).

D. (3) và (5).

c) Khi tăng áp suất, các cân bằng hoá học chuyển dịch theo chiều thuận là

A. (1); (2) và (3).

B. (1); (3) và (5).

C. (2); (3) và (4).

D. (3); (4) và (5).

Lời giải:

a) Đáp án đúng là: A

Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng có ${\Delta }_r{H}_{298}^0$< 0.

Vậy các phản ứng tỏa nhiệt là (1); (2) và (3).

b) Đáp án đúng là: C

Khi tăng nhiệt độ, các cân bằng hoá học chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ, tức là chiều thu nhiệt. Các phản ứng thu nhiệt là các phản ứng có ${\Delta }_r{H}_{298}^0$ > 0.Vậy đó là các phản ứng (4) và (5).

c) Đáp án đúng là: A

Khi tăng áp suất, các cân bằng hoá học chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất, tức là giảm số mol khí. Vậy các phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng áp suất là phản ứng (1); (2) và (3).

Bài 1.10 trang 7 SBT Hóa 11: Các kết quả trong bảng sau đây được ghi lại từ hai thí nghiệm giữa khí sulfur dioxide và khí oxygen để tạo thành khí sulfur trioxide ở 600^oC. Tính giá trị K_c ở hai thí nghiệm và nhận xét kết quả thu được.

Lời giải:

Hằng số cân bằng của phản ứng $2{\text{SO}}_2( \text{g})+{\text{O}}_2( \text{g})\rightleftharpoons 2{\text{SO}}_3( \text{g})$ là:

$K_c=\frac{{{\text{[SO}}_3\text{]}}^2}{{\text{[S}{O}_2\text{]}}^2\text{[}{O}_2\text{]}}$

Thí nghiệm 1: K_c =$\frac{3,5^2}{1,5^2.1,25}=$ 4,355;

Thí nghiệm 2: K_c =$\frac{0,{26}^2}{0,{59}^2.0,045}=$ 4,315.

Nhận xét: Giá trị K_c ở hai thí nghiệm gần bằng nhau, mặc dù nồng độ các chất khác nhau.

Bài 1.11 trang 8 SBT Hóa 11: Polystyrene là một loại nhựa thông dụng được dùng để làm đường ống nước. Nguyên liệu để sản xuất polystyrene là styrene  (C₆H₅CH₂CH₃). Styrene được điều chế từ phản ứng sau:

${\text{C}}_6{\text{H}}_5{\text{CH}}_2{\text{CH}}_3( \text{g})\rightleftharpoons {\text{C}}_6{\text{H}}_5\text{CH}={\text{CH}}_2( \text{g})+{\text{H}}_2( \text{g}){\Delta }_{\text{r}}{\text{H}}_{298}^{\text{o}}=123 \text{kJ}$

Cân bằng hoá học của phản ứng trên sẽ chuyển dịch theo chiều nào nếu:

a) Tăng áp suất của bình phản ứng.

b) Tăng nhiệt độ của phản ứng.

c) Tăng nồng độ của C₆H₅CH₂CH₃.

d) Thêm chất xúc tác.

e) Tách styrene ra khỏi bình phản ứng.

Lời giải:

$C_6{H}_{5}C{H}_{2}C{H}_3\left(g\right)\rightleftharpoons C_6{H}_{5}CH=C{H}_2\left(g\right)+H_2\left(g\right)$

a) Tăng áp suất của bình phản ứng: Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch là chiều làm giảm số mol khí.

b) Tăng nhiệt độ của phản ứng: Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận tức chiều phản ứng thu nhiệt.

c) Tăng nồng độ của C₆H₅CH₂CH₃: Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, là chiều làm giảm nồng độ của C₆H₅CH₂CH_3.

_{d) Thêm chất xúc tác: Cân bằng không chuyển dịch. Chất xúc tác chỉ làm tăng tốc độ của cả phản ứng thuận và phản ứng nghịch, làm phản ứng nhanh đạt đến trạng thái cân bằng.}

_{e) Tách styrene ra khỏi bình phản ứng: Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, là chiều làm tăng nồng độ styrene.}

Bài 1.12 trang 8 SBT Hóa 11: Phosphorus trichloride (PCl₃) phản ứng với chlorine (Cl₂) tạo thành phosphorus pentachloride (PCl₅) theo phản ứng:

${\text{PCl}}_3( \text{g})+{\text{Cl}}_2( \text{g})\rightleftharpoons {\text{PCl}}_5( \text{g})$

Cho 0,75 mol PCl₃ và 0,75 mol Cl₂ vào bình kín dung tích 8 lít ở 227^oC. Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng, biết giá trị hằng số cân bằng K_c ở 227^oC là 49.

Lời giải:

Bài 1.13 trang 8 SBT Hóa 11: Trong một bình kín xảy ra cân bằng hoá học sau:

${\text{H}}_2( \text{g})+{\text{I}}_2( \text{g})\rightleftharpoons 2\text{HI}\left(\text{g}\right)$

Cho 1 mol H₂ và 1 mol I₂ vào bình kín, dung tích 2 lít. Lượng HI tạo thành theo thời gian được biểu diễn bằng đồ thị sau:

a) Xác định nồng độ các chất ở thời điểm cân bằng.

b) Tính hằng số cân bằng K_C.

c) Tính hiệu suất của phản ứng.

Lời giải:

a) Số mol HI tại thời điểm cân bằng là 1,7 mol $\Rightarrow$ Số mol H₂ và I₂ phản ứng là 0,85 mol. Nồng độ các chất tại thời điểm cân bằng:

[H₂] = [I₂] = $\frac{1-0,85}{2}$= 0,075  (mol/L)

[HI] = $\frac{1,7}{2}=0,85$ (mol/L)

b)  $H_2\left(g\right)+I_2\left(g\right)\rightleftharpoons 2HI\left(g\right)$

Lượng chất ban đầu :           1              1           0               (mol)

Lượng chất phản ứng:        0,85           0,85      1,7            (mol)

Nồng độ tại cân bằng:         $\frac{0,15}{2}$         $\frac{0,15}{2}$     $\frac{1,7}{2}$           (mol/L)

Hằng số cân bằng (Kc): $K_c=\frac{{\left(\frac{1,7}{2}\right)}^2}{\frac{0,15}{2}.\frac{0,15}{2}}\approx 128,444$

c) Hiệu suất phản ứng: H%= 85%

Bài 1.14 trang 9 SBT Hóa 11: Khi xăng cháy trong động cơ ô tô sẽ tạo ra nhiệt độ cao, lúc đó N₂ phản ứng với O₂ tạo thành NO:

${\text{N}}_2( \text{g})+{\text{O}}_2( \text{g})\rightleftharpoons 2\text{NO}\left(\text{g}\right)$

NO khi được giải phóng ra không khí nhanh chóng kết hợp với O₂ tạo thành NO₂ là một khí gây ô nhiễm môi trường. Ở 2000^oC, hằng số cân bằng K_c của phản ứng (1) là 0,01.

Nếu trong bình kín dung tích 1 lít có 4 mol N₂ và 0,1 mol O₂ thì ở 2000^oC lượng khí NO tạo thành là bao nhiêu (giả thiết NO chưa phản ứng với O₂ )?

Lời giải:

Phương trình phản ứng: N₂(g)   + O₂(g)        ⇌       2NO(g)

Ban đầu:                          4                  0,1               0        (mol/L)

Cân bằng:                        $\frac{4-x}{1}$           $\frac{0,1-x}{1}$        2x      (mol/L)

Hằng số cân bằng $K_c=\frac{4x^2}{(0,1-x).(4-x)}=0,01\Rightarrow x\approx 0,027$

Vậy số mol khí NO tạo thành là: 2x.1 = 0,054 (mol) $\Rightarrow x\approx 0,027$

Bài 1.15 trang 9 SBT Hóa 11: Trong dung dịch muối CoCl₂ (màu hồng) tồn tại cân bằng hoá học sau:

${\text{[}Co{\left(H_{2}O\right)}_6\text{]}}^{2+}+4C{l}^{-}\rightleftharpoons {\text{[}CoC{l}_4\text{]}}^{2-}+6H_{2}O$         ${\Delta }_r{H}_{298}^0<0$

màu hồng                 màu xanh

Dự đoán sự biến đổi màu sắc của ống nghiệm đựng dung dịch CoCl₂ trong các trường hợp sau:

a) Thêm từ từ HCl đặc.

b) Ngâm ống nghiệm vào cốc nước nóng.

c) Thêm một vài giọt dung dịch AgNO₃.

Lời giải:

Xét cân bằng:  ${\text{[}Co{\left(H_{2}O\right)}_6\text{]}}^{2+}+4C{l}^{-}\rightleftharpoons {\text{[}CoC{l}_4\text{]}}^{2-}+6H_{2}O$ ${\Delta }_r{H}_{298}^0<0$

                       màu hồng                     màu xanh

a) Thêm HCl: Cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ [Cl^–], tức là chuyển dịch theo chiều thuận, dung dịch chuyển màu xanh.

b) Ngâm ống nghiệm vào cốc nước nóng: Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (chiều thu nhiệt), dung dịch chuyển màu xanh.

c) Thêm một vài giọt dung dịch AgNO₃: Ag⁺ + Cl^– → AgCl (kết tủa trắng), nồng độ Cl^– giảm, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch, dung dịch màu hồng.

Xem thêm các bài giải SBT Hóa học lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 1: Khái niệm về cân bằng hoá học

Bài 2: Cân bằng trong dung dịch nước

Bài 3: Ôn tập chương 1

Bài 4: Nitrogen

Bài 5: Ammonia. Muối ammonium

Bài 6: Một số hợp chất của nitrogen với oxygen