Bài viết Công thức tính hằng số cân bằng hay nhất, chi tiết với bài tập minh họa có lời giải sẽ giúp học sinh nắm vững Công thức tính hằng số cân bằng từ đó biết cách làm bài tập về tính hằng số cân bằng.

Công thức tính hằng số cân bằng hay nhất

Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. Vậy đại lượng nào đặc trưng cho cân bằng hóa học? Tính đại lượng đó như thế nào? Để biết được đáp án, các em không thể bỏ qua bài viết này.

1. Công thức tính hằng số cân bằng

Xét phản ứng thuận nghịch sau:

aA  + bB  ⇄   cC  +  dD

A, B, C, D là những chất khí hoặc những chất tan trong dung dịch.

Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có:

Trong đó:

K_c là hằng số cân bằng

[A], [B], [C], [D] là nồng độ mol của A, B, C, D

a, b, c, d là các hệ số trong phương trình hóa học cân bằng.

2. Bạn nên biết

- Tại trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không đổi.

- Hằng số cân bằng  K_c xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

- Hằng số cân bằng là đại lượng không thứ nguyên (không có đơn vị). 

3. Mở rộng

Xét cân bằng trong hệ dị thể

Xét hệ cân bằng sau :

C(r) + CO₂ (k)    ⇄  2CO (k)

Nồng độ của chất rắn được coi là hằng số, nên nó không có mặt trong biểu thức hằng số cân bằng K. Đối với cân bằng trên ta có :

4. Ví dụ minh họa

Câu 1: Cho phản ứng sau:  H_2(k)   +  I_2(k)    ⇄ 2HI_(k) 

Nồng độ các chất lúc cân bằng ở nhiệt độ 430 như sau: [H₂]=[I₂]=0,107M; [HI]=0,768M. Hằng số cân bằng K_C của phản ứng ở 430 là:

A. 51,96

B. 53,96

C. 51,52

D. 50,34

Hướng dẫn giải

Đáp án C

Câu 2: Một bình phản ứng có dung tích không đổi, chứa hỗn hợp khí N₂ và H₂ với nồng độ tương ứng là 0,3M và 0,7M. Sau khi phản ứng tổng hợp NH₃ đạt trạng thái cân bằng ở , H₂ chiếm 50% thể tích hỗn hợp thu được. Hằng số cân bằng Kc ở  của phản ứng có giá trị là:

A. 2,500

B. 3,125

C. 0,609

D. 0,500

Hướng dẫn giải

Ta có: 3H₃ + N₂  ⇄ 2NH₃ (1). 

Gọi a là [N₂] phản ứng.

Vậy theo phản ứng (1): [H₂] phản ứng là 3a; [NH₃] phản ứng là 2a.

Khi đạt đến trạng thái cân bằng: [N₂] = 0,3 – a, [H₂] = 0,7 – 3a

Để đơn giản ta xét 1 lít hỗn hợp.

Sau  khi phản ứng đạt cân bằng: 0,3 – a + 0,7 – 3a + 2a = 1 – 2a

Mặt khác %V_H2=  =0,5 -> a= 0,1 mol

Khi đạt cân bằng [N₂] = 0,3 – 0,1 = 0,2 (M)

                            [H₂] = 0,7 – 0,3 = 0,4 (M)

                            [NH₃] = 0,2 (M).

Đáp án B

Câu 3: Cho biết phản ứng sau:  H₂O(k) + CO(k)  ⇄  H₂(k) + CO₂(k)

Cho ở 700°C hằng số cân bằng Kc = 1,873. Tính nồng độ H₂O và CO ở trạng thái cân bằng, biết rằng hỗn hợp ban đầu gồm 0,300 mol H₂O và 0,300 mol CO trong bình 10 lít ở 700°C.

A. [H₂O]=0,05mol/l;  [CO]=0,05 mol/l

B. [H₂O]=0,013mol/l;  [CO]=0,013 mol/l

C. [H₂O]=0,023mol/l;  [CO]=0,023 mol/l

D. [H₂O]=0,015mol/l;  [CO]=0,015 mol/l

Hướng dẫn giải

Nồng độ các chất ban đầu là: [H₂O]=0,03mol/l;  [CO]=0,03 mol/l

                H₂O(k)  + CO(k)    H₂(k)  + CO₂(k) 

bd              0,03         0,03                                 mol/l

pu                x               x                     x         x

spu        0,03-x        0,03-x                  x          x

Ta có K_C = 1,873  

-> 

-> 

Nồng độ các chất sau phản ứng là:

[H₂O]=0,013mol/l;   [CO]=0,013 mol/l

Đáp án B

Câu 4: Cân bằng của phản ứng khử CO₂ bằng C: C_(r) + CO_{2 (k)} ⇋ 2CO_(k)

Xảy ra ở 1000K với hằng số cân bằng K_P =

a) Tìm hàm lượng khí CO trong hỗn hợp cân bằng, biết áp suất chung của hệ là 2,5atm.

b) Muốn thu được hỗn hợp khí có tì khối hơi so với H₂ là 18 thì áp suất chung của hệ là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

a) Ta có cân bằng C_(r) + CO₂ (k)  2CO (k) K_p

Ta có:P_co+P_co2 =2,5 và K_p = 

⇒ p_CO = 2,071 atm; P_co2= 0,429 atm

Trong hệ cùng điều kiện nhiệt độ và thể tích ⇒ tỉ lệ về áp suất bằng tỉ lệ về số mol hay tỉ lệ về thể tích riêng. Vậy hỗn hợp lúc cân bằng chứa:

 và CO₂ chiếm 16,16%

b) Khi khối lượng mol trung bình của hỗn hợp CO và CO₂ là 18.2=36 thì số mol CO và CO₂ bằng nhau nên ta có P_co= P_co2= 0,5P

Suy ra K_p = 

Câu 5: Người ta tiến hành phản ứng: PC1₅ ⇋ PC1₃ + Cl₂ trong một bình kín có dung tích không đổi ở nhiệt độ xác định. Nếu cho vào bình 0,5 mol PCl₅ thì áp suất đầu là 1,5 atm. Khi cân bằng được thiết lập, áp suất đo được bằng 1,75 atm

a) Tính độ phân li và áp suất riêng của từng cấu tử.

b) Thiết lập biểu thức liên hệ giữa độ phân li và áp suất chung của hệ.

Hướng dẫn giải

Cân bằng: PCl₅ ⇋ PCl₃ + Cl₂ (1)

Ban đầu: x

Phản ứng: αx          αx     αx

Cân bằng: x(1 – α)      αx     αx

Tổng số mol hỗn hợp khí tại thời điểm cân bằng: n= x (1 + α)

Trong cùng điều kiện nhiệt độ, thể tích hỗn hợp phản ứng không đổi nên tỉ số mol bằng tỉ lệ áp suất.

Vậy ta có: 

Áp suất riêng phần của PCl₅ : 

Áp suất riêng phần của PCl₃ = áp suất riêng phần của Cl₂:

b) Theo cân bằng (1) trong hệ có thể tích và nhiệt độ không đổi thì:

P_S = P_T × (1 + α)

Câu 6: Trong một bình kín có dung tích không đổi, người ta thực hiện phản ứng:

Ở nhiệt độ thí nghiệm, khi phản ứng đạt tới cân bằng, ta có:P_N2= 0,38atm, P_H2= 0,4atm, P_NH3= 2atm. Hãy tính Kp.

Hút bớt H₂ ra khỏi bình một lượng cho đến khi áp suất riêng phần cửa N₂ ở trạng thái cân bằng mới là 0,45atm thì dừng lại. Tính áp suất riêng phần của H₂ và NH₃ ở trạng thái cân bằng mới, biết rằng nhiệt độ của phản ứng không đổi.

Hướng dẫn giải

Cân bằng: N₂ + 3H₂ ⇋ 2NH₃ (1)

Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho cân bằng (1):

K_p = 

Khi hút bớt H₂ theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng thì cân bằng (1) sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch (chống lại sự giảm nồng độ hay áp suất riêng phần của H₂). Do đó áp suất của N₂ tăng là: 0,45 – 0,38 = 0,07 (atm), do đó áp suất riêng của NH₃ giảm đi bằng 2 lần áp suất của N₂ tăng: 0,07×2=0,14 (atm)

Vậy áp suất riêng phần của NH₃ tại thời điểm cân bằng mới là:

2 – 0,14 = 1,86 (atm)

Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho cân bằng (1):

K_p = 

Dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân bằng: “ Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động bên ngoài, như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ sẽ chuyển dịch cân bằng theo chiều làm giảm tác đọng bên ngoài.”

Xem thêm các Công thức Hóa học lớp 10 quan trọng hay khác:

Công thức xác định thành phần nguyên tử

Công thức xác định thành phần các hạt trong ion

Công thức tính nguyên tử khối trung bình của các nguyên tố hóa học

Công thức tính phần trăm số nguyên tử mỗi đồng vị

Công thức tính bán kính nguyên tử

Công thức tính thể tích nguyên tử

Công thức oxit cao nhất, công thức hợp chất khí với hiđro các nguyên tố nhóm A

Công thức hiđroxit cao nhất

Công thức xác định hai nguyên tố thuộc hai chu kì liên tiếp trong cùng một nhóm A

Công thức xác định hai nguyên tố thuộc hai nhóm A liên tiếp trong cùng một chu kì

Công thức tính hiệu độ âm điện

Công thức xác định số oxi hóa

Công thức bảo toàn electron

Công thức tính nhanh khối lượng muối clorua tạo thành sau phản ứng

Công thức tính nhanh khối lượng muối sunfat

Công thức tính nhanh số mol OH^- khi cho SO₂ với dung dịch kiềm

Công thức tính nhanh số mol OH^- khi cho H₂S tác dụng với dung dịch kiềm

Công thức tính tốc độ phản ứng

Công thức tính hằng số cân bằng