NHẬN BIẾT

Bài tập 3.1: Cho phản ứng hoá học sau:

CH₃COOH(l) + CH₃OH(l) ⇌ CH₃COOCH₃(l) + H₂O(l)

Biểu thức hằng số cân bằng của phản ứng trên là

A. $K_{C}=\frac{[CH_{3}COOCH_{3}][H_{2}O]}{[CH_{3}COOH][CH_{3}OH]}$

B. $K_{C}=\frac{[CH_{3}COOCH_{3}]}{[CH_{3}COOH][CH_{3}OH]}$

C. $K_{C}=\frac{[CH_{3}COOH][CH_{3}OH]}{[CH_{3}COOCH_{3}][H_{2}O]}$

D. $K_{C}=\frac{[CH_{3}COOH][CH_{3}OH]}{[CH_{3}COOCH_{3}]}$

Trả lời

Chọn đáp án A.

Biểu thức hằng số cân bằng của phản ứng là: $K_{C}=\frac{[CH_{3}COOCH_{3}][H_{2}O]}{[CH_{3}COOH][CH_{3}OH]}$

Bài tập 3.2: Cho phản ứng hóa học sau: 3Fe(s) + 4H₂O(g) ⇌ Fe₃O₄(s) + 4H₂(g)

Biểu thức hằng số cân bằng của phản ứng trên là

A. $K_{C}=\frac{[H_{2}]^{4}[Fe_{3}O_{4}]}{[H_{2}O]^{4}[Fe]^{3}}$

B. $K_{C}=\frac{[H_{2}]^{4}}{[H_{2}O]^{4}}$

C. $K_{C}=\frac{4[H_{2}]}{4[H_{2}O]}$

D. $K_{C}=\frac{4[H_{2}][Fe_{3}O_{4}]}{4[H_{2}O]3[Fe]}$

Trả lời

Chọn đáp án B.

Hằng số cân bằng của phản ứng là: $K_{C}=\frac{[H_{2}]^{4}}{[H_{2}O]^{4}}$

Lưu ý: Chất rắn không đưa vào biểu thức tính K_C.

Bài tập 3.3: Cho phản ứng hóa học sau:

2NO(g) + O₂(g) ⇌ 2NO₂(g)                          $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = -115 kJ

Nhận xét nào sau đây không đúng?

A. Nếu tăng nhiệt độ thì cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nghịch.

B. Nếu tăng áp suất thì cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nghịch.

C. Hằng số cân bằng của phản ứng trên chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

D. Phản ứng thuận là phản ứng toả nhiệt.

Trả lời

Chọn đáp án B.

Tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất, tức là giảm số mol khí. Vậy cân bằng phải chuyển dịch theo chiều thuận.

Bài tập 3.4: Cho cân bằng hoá học sau: 2CO₂(g) ⇌ 2CO(g) + O₂(g).

Ở T °C, nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng như sau:

[CO₂(g)] = 1,2 mol/L, [CO(g)] = 0,35 mol/L và [O₂(g)] = 0,15 mol/L.

Hằng số cân bằng của phản ứng tại T °C là

A. 1,276.10^-2.                     B. 4,375.10^-2.                     C. 78,36.                     D. 22,85.

Trả lời

Hằng số cân bằng của phản ứng:

$K_{C}=\frac{[CO]^{2}[O_{2}]}{[CO_{2}]^{2}}=\frac{0,35^{2}.0,15}{1,2^{2}}$ = 1,276.10^-2.

Bài tập 3.5: Trong dung dịch nước, cation kim loại mạnh, gốc acid mạnh không bị thuỷ phân, còn cation kim loại trung bình và yếu bị thuỷ phân tạo môi trường acid, gốc acid yếu bị thuỷ phân tạo môi trường base. Dung dịch muối nào sau đây có pH < 7 ?

A. FeCl₃.                     B. KCl.                   C. Na₂CO₃.                   D. Na₂SO₄.

Trả lời

pH < 7 ứng với môi trường acid, muối FeCl₃ là muối chứa ion Fe³⁺ phản ứng với nước tạo dung dịch có môi trường acid.

Fe³⁺ + H₂O ⇌ Fe(OH)²⁺ + H⁺

Bài tập 3.6: Trong các dung dịch có cùng nồng độ 0,1M sau đây, dung dịch nào có pH cao nhất?

A. H₂SO₄.                      B. HCl.                      C. NH₃.                      D. NaOH.

Trả lời

pH càng cao, tính base càng mạnh. Vậy với cùng một nồng độ, dung dịch có pH cao nhất là NaOH.

THÔNG HIỂU

Bài tập 3.7: Cho phản ứng thuận nghịch sau: H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g)

Ở 430 °C, nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng là: [H₂] = [I₂] = 0,107 mol/L; [HI] = 0,786 mol/L.

a) Tính hằng số cân bằng (K_C) của phản ứng ở 430 °C.

b) Nếu cho 2 mol H₂ và 2 mol I₂ vào bình kín dung tích 10 lít, giữ bình ở 430 °C thì nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng là bao nhiêu?

Trả lời

a) Hằng số cân bằng của phản ứng là:

$K_{C}=\frac{[HI]^{2}}{[H_{2}][I_{2}]}=\frac{0,786^{2}}{0,107.0,107}$ = 53,96.

b) PTHH:           H₂(g)           +           I₂(g)          ⇌          2HI(g)

Ban đầu:             2                               2                             0                       (mol)

Cân bằng:         2 - x                          2 - x                          2x                     (mol)

Hằng số cân bằng của phản ứng là:

$K_{C}=\frac{[HI]^{2}}{[H_{2}][I_{2}]}=\frac{\left ( \frac{2x}{10} \right )^{2}}{\left (\frac{2-x}{10}  \right )^{2}}=\frac{4x^{2}}{(2-x)^{2}}$ = 53,96.

=> x = 1,572.

Vậy ở trạng thái cân bằng [HI] = $\frac{2x}{10}$ = 0,3144 M; [H₂] = [I₂] = 0,0428 M.

Bài tập 3.8: Methylamine (CH₃NH₂) là chất có mùi tanh, được sử dụng làm dược phẩm, thuốc trừ sâu,... Trong dung dịch nước methylamin nhận proton của nước. Viết phương trình hóa học của phản ứng giữa methylamine và nước, xác định đâu là acid, base trong phản ứng. Dự đoán môi trường của dung dịch CH₃NH₂.

Trả lời

Phương trình phản ứng: CH₃NH₂ + H₂O ⇌ CH₃NH₃⁺ + OH^-

Phản ứng thuận: H₂O là acid, CH₃NH₂ là base, phản ứng nghịch CH₃NH₃⁺ là acid, OH^- là base.

Dung dịch CH₃NH₂ có pH > 7, môi trường base.

Bài tập 3.9: Cho các dung dịch sau: HCl 0,1 M, H₂SO₄ 0,1 M và CH₃COOH 0,1 M. Sắp xếp các dung dịch trên theo chiều giá trị pH giảm dần. Giải thích.

Trả lời

Phương trình điện li của các acid:

HCl → H⁺ + Cl^-

H₂SO₄ + 2H⁺ + SO₄^2-

CH₃COOH ⇌ H⁺ + CH₃COO^-

Nồng độ H+ trong dung dịch H₂SO₄ > HCl > CH₃­COOH.

=> pH (H₂SO₄) < pH (HCl) < pH (CH₃COOH).

Bài tập 3.10: Dung dịch HCl có pH = 1 (dung dịch A), dung dịch NaOH có pH = 13 (dung dịch B). Tính pH của dung dịch sau khi trộn:

a) 5 mL dung dịch A và 10 mL dung dịch B.

b) 5 mL dung dịch B vào 10 mL dung dịch A.

c) 10 mL dung dịch B vào 10 mL dung dịch A.

Trả lời

Phản ứng xảy ra khi trộn các dung dịch:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

a) Sau khi phản ứng, số mol NaOH dư là: 5.10^-3.0,1 = 5.10^-4 (mol)

[OH^-] = $\frac{5.10^{-4}}{(5+10).10^{-3}}$ = 0,033 M.

=> [H⁺] = $\frac{10^{-14}}{0,33}$ = 3,03.10^-13 M.

pH = -lg[H⁺] = 12,52.

b) Sau phản ứng, số mol HCl dư: 5.10^-3.0,1 = 5.10^-4 (mol)

[H⁺] = $\frac{5.10^{-4}}{(5+10).10^{-3}}$ = 0,033 M.

pH = -lg[H⁺] = 1,48.

c) Sau phản ứng, dung dịch chỉ có NaCl, pH = 7.

Bài tập 3.11: Ascobic acid (vitamin C) là một acid hữu cơ được kí hiệu đơn giản là HAsc, phân tử khối là 176. Một học sinh hoà tan 5,0 g ascorbic acid vào 250 ml nước. Tính pH của dung dịch thu được, biết trong dung dịch có cân bằng sau:

HAsc ⇌ H⁺ + Asc^-                                     K_a = 8.10^-5

Trả lời

Nồng độ của HAsc = $\frac{7}{176.0,25}$ = 0,114 (M).

PTHH:                                HAsc              ⇌           H⁺         +          Asc^-

Nồng độ ban đầu:               0,114                                                                     (mol/L)

Nồng độ tại cân bằng:      0,114 - x                          x                         x          (mol/L)

K = $\frac{x^{2}}{0,114-x}$ = 8.10^-5 => x = 2,98.10^-3.

=> pH = -lg[H⁺] = -lg(2,98.10^-3) = 2,5.

VẬN DỤNG

Bài tập 3.12: Ethanol và propanoic acid phản ứng với nhau tạo thành ethyl propanoate theo phản ứng hoá học sau:

C₂H₅OH(l) + C₂H₅COOH(l) ⇌ C₂H₅COOC₂H₅(l) + H₂O(l)

Ở 50 °C, giá trị K_C của phản ứng trên là 7,5. Nếu cho 23,0 gam ethanol phản ứng với 37,0 g propanoic acid ở 50 °C thì khối lượng của ethyl propanoate thu được trong hỗn hợp ở trạng thái cân bằng là bao nhiêu? (Coi tồng thể tích của hệ phản ứng không đổi).

Trả lời

PTHH:        C₂H₅OH(l)    +   C₂H₅COOH(l)   ⇌   C₂H₅COOC₂H₅(l)   +    H₂O(l)

Ban đầu:           0,5                        0,5                              0                            0            (mol)

Cân bằng:  $\frac{0,5-x}{V}$   $\frac{0,5-x}{V}$   $\frac{x}{V}$   $\frac{x}{V}$  (mol/L)

K_C = $\frac{[C_{2}H_{5}COOC_{2}H_{5}][H_{2}O]}{[C_{2}H_{5}OH][C_{2}H_{5}COOH]}=\frac{x^{2}}{(0,5-X)^{2}}$ = 7,5 => x = 0,366.

Khối lượng của ethyl propanoate thu được trong hỗn hợp ở trạng thái cân bằng tại 50 °C là: $m_{C_{2}H_{5}COOC_{2}H_{5}}$ = 0,366.102 = 37,332 g.

Bài tập 3.13: Cho cân bằng hoá học sau:

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)                                       ∆H = - 92kJ

Cho 3,0 mol khí hydrogen và 1,0 mol khí nitrogen vào một bình kín dung tích 10 lít, có bột iron xúc tác, giữ bình ở 450 °C. Ở trạng thái cân bằng có 20% chất đầu chuyển hóa thành sản phẩm.

a) Xác định số mol các chất ở trạng thái cân bằng.

b) Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở nhiệt độ trên.

c) Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều nào?

Trả lời

a)                N₂(g)         +        3H₂(g)         ⇌         2NH₃(g)          ∆H = - 92kJ

Ban đầu:      1,0                        3,0                                                      (mol)

Phản ứng:    0,2                        0,6                           0,4                      (mol)

Cân bằng:    0,8                        2,4                           0,4                      (mol)

Nồng độ:     0,08                      0,24                         0,04                    (mol/L)

b) $K_{C}=\frac{0,04^{2}}{0,08.0,24^{3}}$ = 1,45.

c) Nếu tăng nhiệt độ của bình phản ứng: cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt tức là theo chiều nghịch, K_C giảm. 

Bài tập 3.14: a) CH₃COOH (có trong giấm ăn) là một acid yếu. Tính pH của dung dịch CH₃COOH 0,1 M (biết hằng số cân bằng của sự phân li CH₃COOH là 1,8.10^-5, bỏ qua sự phân li của nước).

b) Trong dung dịch nước ion CH₃COO^- nhận proton của nước. Viết phương trình thuỷ phân và cho biết môi trường của dung dịch CH₃COONa.

c) Cho 10 mL dung dịch NaOH 0,1 M vào 10 mL dung dịch CH₃COOH 0,2 M thu được 20 mL dung dịch A. Tính pH của dung dịch A.

Trả lời

a) Phương trình phân li xảy ra như sau:

CH₃COOH ⇌ CH₃COO^- + H⁺                K = 1,8.10^-5.

K = $\frac{x^{2}}{0,1-x}$ = 1,8.10^-5 => x = 1,33.10^-3 => pH = 2,88.

b) CH₃COONa ⇌ CH₃COO^- + Na⁺

Phương trình thủy phân của ion CH₃COO^-:

CH₃COO^- + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH^-

Dung dịch CH₃COONa có môi trường base.

c) Phản ứng :     CH₃COOH        +      NaOH →          CH₃COOH     +      OH^-

Ban đầu:                2.10^-3                     1.10^-3                                                               (mol)

Phản ứng:              1.10^-3                    1.10-3                       1.10^-3                               (mol)

Sau phản ứng:       1.10^-3                                                    1.10^-3                               (mol)

Nồng độ:                0,05                                                       0,05                                 (mol/L)

Xét cân bằng hóa học sau: 

                    CH₃COOH     ⇌      CH₃COO^-     +     H⁺

Ban đầu:          0,05                        0,05                 0                  (mol/L)

Cân bằng:    0,05 - x                    0,05 + x              x                  (mol/L)

K = $\frac{x(0,05+x)}{0,05-x}$ = 1,8.10^-5 => x = 1,798.10^-5 => pH = 4,7

Bài tập 3.15: Một học sinh cân 1,062 g NaOH rắn rồi pha thành 250 mL dung dịch A.

a) Tính nồng độ C_M của dung dịch A.

b) Lấy 5,0 mL dung dịch A rồi chuẩn độ với dung dịch HCl 0,1 M thì thấy hết 5,2 mL. Tính nồng độ dung dịch A từ kết quả chuẩn độ trên.

c) Nêu một số nguyên nhân dẫn đến việc sai khác nồng độ dung dịch A trong câu a và b.

Trả lời

Số mol NaOH = 0,02655 mol.

a) C_M của dung dịch A = 0,1062 M

b) Phản ứng chuẩn độ: HCl + NaOH → NaCl + H₂O

Nồng độ dung dịch NaOH = $\frac{5,2.0,1}{5}$ = 0,104 (M).

c) Một số nguyên nhân dẫn đến việc sai khác nồng độ dung dịch A: NaOH hút ẩm trong không khí, hấp thụ một lượng nhỏ khí CO₂ trong không khí.