Luyện tập

Câu 1 trang 28

Đề bài: Hằng số $K_C$ của một phản ứng phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây?

A. Nồng độ.   B. Nhiệt độ.   C. Áp suất.   D. Chất xúc tác.

Lời giải:

Theo lý thuyết đã học, hằng số cân bằng $K_C$ chỉ phụ thuộc vào bản chất của phản ứng và nhiệt độ.

Cụ thể:

• Nồng độ ban đầu của các chất → không ảnh hưởng đến $K_C$.
• Áp suất → không ảnh hưởng đến $K_C$.
• Chất xúc tác → chỉ làm phản ứng nhanh đạt cân bằng, không ảnh hưởng đến $K_C$.

→ Đáp án B.

Câu 2 trang 28

Đề bài: Thêm nước vào 10 mL dung dịch HCl 1,0 mol/L để được 1 000 mL dung dịch A. Dung dịch mới thu được có pH thay đổi như thế nào so với dung dịch ban đầu?

A. pH giảm đi 2 đơn vị.   B. pH giảm đi 0,5 đơn vị.

C. pH tăng gấp đôi.   D. pH tăng 2 đơn vị.

Lời giải:

Bước 1: Tính pH dung dịch HCl ban đầu

HCl là acid mạnh, phân li hoàn toàn → $[\text{H}^+] = 1{,}0$ mol/L $= 10^0$ mol/L.

$$\text{pH}_1 = -\lg(10^0) = 0$$

Bước 2: Tính nồng độ HCl sau khi pha loãng

Pha 10 mL thành 1 000 mL → thể tích tăng 100 lần → nồng độ giảm 100 lần:

$$[\text{HCl}]_{mới} = \dfrac{1{,}0}{100} = 0{,}01 \text{ mol/L} = 10^{-2} \text{ mol/L}$$

→ $[\text{H}^+] = 10^{-2}$ mol/L.

Bước 3: Tính pH dung dịch A

$$\text{pH}_2 = -\lg(10^{-2}) = 2$$

Bước 4: So sánh

pH tăng từ 0 lên 2 → tăng 2 đơn vị.

→ Đáp án D.

Câu 3 trang 28

Đề bài: Tính pH của các dung dịch sau:

a) Dung dịch NaOH 0,1 M;

b) Dung dịch HCl 0,1 M;

c) Dung dịch $\text{Ca(OH)}_2$ 0,01 M.

Lời giải:

a) Dung dịch NaOH 0,1 M (base mạnh, phân li hoàn toàn):

$$\text{NaOH} \longrightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^-$$

→ $[\text{OH}^-] = 0{,}1$ mol/L $= 10^{-1}$ mol/L.

Áp dụng $[\text{H}^+] \cdot [\text{OH}^-] = 10^{-14}$:

$$[\text{H}^+] = \dfrac{10^{-14}}{10^{-1}} = 10^{-13} \text{ mol/L}$$

$$\text{pH} = -\lg(10^{-13}) = 13$$

b) Dung dịch HCl 0,1 M (acid mạnh, phân li hoàn toàn):

$$\text{HCl} \longrightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^-$$

→ $[\text{H}^+] = 0{,}1$ mol/L $= 10^{-1}$ mol/L.

$$\text{pH} = -\lg(10^{-1}) = 1$$

c) Dung dịch $\text{Ca(OH)}_2$ 0,01 M (base mạnh, phân li hoàn toàn):

$$\text{Ca(OH)}_2 \longrightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\text{OH}^-$$

Theo phương trình, 1 mol $\text{Ca(OH)}_2$ tạo 2 mol $\text{OH}^-$:

$$[\text{OH}^-] = 2 \cdot 0{,}01 = 0{,}02 \text{ mol/L} = 2 \cdot 10^{-2} \text{ mol/L}$$

Tính $[\text{H}^+]$:

$$[\text{H}^+] = \dfrac{10^{-14}}{2 \cdot 10^{-2}} = 5 \cdot 10^{-13} \text{ mol/L}$$

$$\text{pH} = -\lg(5 \cdot 10^{-13}) \approx 12{,}3$$

Câu 4 trang 28

Đề bài: Viết biểu thức hằng số cân bằng $K_C$ cho các phản ứng sau:

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

b) $2\text{C}(s) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{CO}(g)$

c) $\text{AgCl}(s) \rightleftharpoons \text{Ag}^+(aq) + \text{Cl}^-(aq)$

Lời giải:

Lưu ý: Trong biểu thức $K_C$, không biểu diễn nồng độ chất rắn.

a) Cả 3 chất đều ở thể khí → đều xuất hiện trong biểu thức:

$$K_C = \dfrac{[\text{SO}_3]^2}{[\text{SO}_2]^2 \cdot [\text{O}_2]}$$

b) C là chất rắn → không biểu diễn. Chỉ còn $\text{O}_2$ và CO:

$$K_C = \dfrac{[\text{CO}]^2}{[\text{O}_2]}$$

c) AgCl là chất rắn → không biểu diễn. Chỉ còn các ion trong dung dịch:

$$K_C = [\text{Ag}^+] \cdot [\text{Cl}^-]$$

Câu 5 trang 28

Đề bài: Cho cân bằng hoá học sau: $\text{H}_2(g) + \text{I}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{HI}(g)$, $\Delta_r H^o_{298} = -9{,}6$ kJ.

Nhận xét nào sau đây không đúng?

A. Khi tăng nhiệt độ, cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nghịch.

B. Ở nhiệt độ không đổi, khi tăng áp suất thì cân bằng không bị chuyển dịch.

C. Ở nhiệt độ không đổi, khi tăng nồng độ $\text{H}_2$ hoặc $\text{I}_2$ thì giá trị hằng số cân bằng tăng.

D. Ở trạng thái cân bằng, tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

Lời giải:

Phản ứng có $\Delta_r H^o_{298} = -9{,}6$ kJ $< 0$ → chiều thuận toả nhiệt, chiều nghịch thu nhiệt.

Xét từng nhận xét:

• A. Đúng — tăng nhiệt độ → cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt (chiều nghịch).
• B. Đúng — vế trái có 2 mol khí ($\text{H}_2 + \text{I}_2$), vế phải có 2 mol khí (2HI) → tổng số mol khí 2 vế bằng nhau → áp suất không ảnh hưởng.
• C. Sai — $K_C$ chỉ phụ thuộc nhiệt độ và bản chất phản ứng, không phụ thuộc nồng độ. Khi tăng nồng độ $\text{H}_2$ hoặc $\text{I}_2$, cân bằng chuyển dịch nhưng $K_C$ không thay đổi.
• D. Đúng — đây là định nghĩa của trạng thái cân bằng.

→ Đáp án C.

Câu 6 trang 28

Đề bài: Xét phản ứng xảy ra trong lò luyện gang:

$$\text{Fe}_2\text{O}_3(s) + 3\text{CO}(g) \rightleftharpoons 2\text{Fe}(s) + 3\text{CO}_2(g) \qquad \Delta_r H^o < 0$$

Nêu các yếu tố (nồng độ, nhiệt độ, áp suất) cần tác động vào cân bằng trên để cân bằng chuyển dịch về bên phải (làm tăng hiệu suất của phản ứng).

Lời giải:

Để cân bằng chuyển dịch về bên phải (chiều thuận), ta tác động:

1. Yếu tố nồng độ:

• Tăng nồng độ CO (chất đầu) → cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm CO → chiều thuận. ✓
• Giảm nồng độ $\text{CO}_2$ (sản phẩm) — ví dụ liên tục thoát $\text{CO}_2$ ra khỏi lò → cân bằng chuyển dịch theo chiều tạo bù $\text{CO}_2$ → chiều thuận. ✓

2. Yếu tố nhiệt độ:

Phản ứng có $\Delta_r H^o < 0$ → chiều thuận toả nhiệt.

→ Giảm nhiệt độ → cân bằng chuyển dịch theo chiều toả nhiệt → chiều thuận. ✓

3. Yếu tố áp suất:

Đếm số mol khí: vế trái 3 mol khí (CO), vế phải 3 mol khí ($\text{CO}_2$) → bằng nhau.

→ Áp suất không ảnh hưởng đến chuyển dịch cân bằng này.

Kết luận: Để tăng hiệu suất phản ứng, cần tăng nồng độ CO, giảm nồng độ $\text{CO}_2$ và giảm nhiệt độ phản ứng.

Câu 7 trang 28

Đề bài: Cho cân bằng hoá học sau:

$$\text{CO}(g) + \text{H}_2\text{O}(g) \rightleftharpoons \text{H}_2(g) + \text{CO}_2(g)$$

Ở 427 °C, hằng số cân bằng $K_C = 8{,}3$. Cho 1 mol khí CO và 1 mol hơi nước vào bình kín dung tích 10 lít và giữ ở 427 °C. Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng.

Lời giải:

Bước 1: Tính nồng độ ban đầu của các chất

$$[\text{CO}]_0 = [\text{H}_2\text{O}]_0 = \dfrac{1}{10} = 0{,}1 \text{ mol/L}$$

Bước 2: Lập bảng biến thiên nồng độ

Gọi $x$ (mol/L) là nồng độ CO đã phản ứng đến khi đạt cân bằng. Theo phương trình tỉ lệ 1 : 1 : 1 : 1:

Bước 3: Viết biểu thức $K_C$ và thay số

$$K_C = \dfrac{[\text{H}_2] \cdot [\text{CO}_2]}{[\text{CO}] \cdot [\text{H}_2\text{O}]} = \dfrac{x \cdot x}{(0{,}1-x)(0{,}1-x)} = \dfrac{x^2}{(0{,}1-x)^2} = 8{,}3$$

Bước 4: Giải phương trình tìm $x$

Lấy căn bậc hai hai vế:

$$\dfrac{x}{0{,}1-x} = \sqrt{8{,}3} \approx 2{,}881$$

Suy ra:

$$x = 2{,}881 \cdot (0{,}1 – x)$$

$$x = 0{,}2881 – 2{,}881x$$

$$3{,}881x = 0{,}2881 \Rightarrow x \approx 0{,}0742 \text{ mol/L}$$

Bước 5: Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng

• $[\text{CO}] = [\text{H}_2\text{O}] = 0{,}1 – 0{,}0742 \approx 0{,}0258$ mol/L.
• $[\text{H}_2] = [\text{CO}_2] = x \approx 0{,}0742$ mol/L.

ThS. Lê Thị Mai Nhi

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT

Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ