Ở 820 độ C hằng số cân bằng Kp của các phản ứng như sau:
CaCO3 (s) –> CaO (s) + CO2 (g) K1 = 0,2
C(s) + CO2 (g)–> 2CO (g) K2 = 2
Cho 1 mol CaCO3 và 1 mol C vào bình chân không dung tích 22,4 lít duy trì ở 820 độ C.
a. Tính số mol các chất khi cân bằng.
b. Ở thể tích nào của bình thì sự phân hủy CaCO3 là hoàn toàn?
Câu trả lời tốt nhất
(a)
CaCO3 (s) ⇋ CaO (s) + CO2 (g)
K1 = pCO2 = 0,2 atm
C (s) + CO2 (g) ⇋ 2CO (g)
K2 = (pCO)²/(pCO2) = 2 —> (pCO)² = 0,2.2 = 0,4
—> pCO = 0,632 atm
Áp suất bình lúc cân bằng = 0,2 + 0,632 = 0,832
—> n khí lúc cân bằng = 0,832V/RT = 0,2078
CaCO3 (s) ⇋ CaO (s) + CO2 (g)
x………………..x……………x
C (s) + CO2 (g) ⇋ 2CO (g)
y………….y…………2y
nCO2 = x – y = 0,2.0,2078/0,832 = 0,05
nCO = 2y = 0,2078 – 0,05 = 0,1578
—> x = 0,1289; y = 0,0789
nCaCO3 = 1 – x = 0,8711
nCaO = x = 0,1289
nC = 1 – y = 0,9211
(b)
CaCO3 (s) ⇋ CaO (s) + CO2 (g)
1…………………1………….1
C (s) + CO2 (g) ⇋ 2CO (g)
z………….z…………2z
n khí lúc cân bằng = 1 – z + 2z = z + 1
K1 = pCO2 = (1 – z)/(z + 1) = 0,2 —> z = 0,667
—> n khí lúc cân bằng = 1,667 = pV/RT
p = 0,832 —> V = 179,69 lít