Cho cân bằng hóa học sau: N2O4 (k) ⇌ 2NO2 (k) (1)
Thực nghiệm cho biết khối lượng mol phân tử trung bình của hai khí trên ở 35°C bằng 72,45 g/mol và ở 45°C bằng 66,80 g/mol.
a. Tính độ phân li của N2O4 ở mỗi nhiệt độ trên?
b. Tính hằng số cân bằng Kp của (1) ở mỗi nhiệt độ trên? Biết P = 1 atm.
c. Cho biết theo chiều nghịch, phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt?
Câu trả lời tốt nhất
Tự chọn 1 mol hỗn hợp lúc cân bằng, gồm N2O4 (x) và NO2 (y)
—> x + y = 1 (1)
Ở 35°C:
m hỗn hợp = 92x + 46y = 72,45 (2)
(1)(2) —> x = 0,575; y = 0,425
Độ phân li α của N2O4 = x/(x + 0,5y) = 73,02%
Ở 45°C:
m hỗn hợp = 92x + 46y = 66,80 (2)
(1)(2) —> x = 52/115; y = 63/115
Độ phân li α của N2O4 = x/(x + 0,5y) = 62,28%
b.
Ban đầu, xuất phát từ z mol N2O4:
N2O4 (k) ⇌ 2NO2 (k)
z…………………0
αz………………2αz
z(1-α)………….2αz
Tổng mol lúc cân bằng = z(1 – α) + 2αz = z(α + 1)
Áp suất riêng phần của:
N2O4 = z(1-α).P / z(α + 1) = P(1 – α)/(α + 1)
NO2 = 2αzP / z(α + 1) = 2αP/(α + 1)
Kp = [2αP/(α + 1)]²/[P(1 – α)/(α + 1)] = 4Pα²/(1 – α²)
Thay số liệu:
Ở 35°C: P = 1; α = 73,02% —> Kp = 2,617
Ở 45°C: P = 1; α = 62,28% —> Kp = 2,535
c.
Theo số liệu ở đề bài, khi nhiệt độ tăng, tỉ khối hỗn hợp giảm ⇒ M giảm ⇒ n tăng ⇒ Chiều thuận
Vậy chiều thuận thu nhiệt ⇒ Chiều nghịch tỏa nhiệt.