Question

[Pham Van Tien]

Ở 800^oK, hằng số cân bằng của phản ứng : CO + H₂O = CO₂ + H₂ là 4,12.

Đun nóng hỗn hợp chứa 20% khối lượng CO và 80% H₂O đến 800^oK. Hãy xác định thành phần của hỗn hợp cân bằng và lượng H₂ sinh ra nếu dùng 1kg nước.

Answer 1

[Dương Văn Công]

Hỗn hợp chưa 80 % khối lượng \(H_2O\)

mà \(mH_2O=1kg\Rightarrow mCO=0,25kg\)

pt phản ứng   \(CO\left(k\right)+H_2O\left(h\right)\rightarrow CO_2\left(k\right)+H_2\left(k\right)\)

        bđ:      \(\frac{250}{28}\left(mol\right)\frac{1000}{18}\left(mol\right)0\left(mol\right)0\left(mol\right)\)

       cb:   \(\frac{250}{28}-x\left(mol\right)\frac{1000}{18}-x\left(mol\right)x\left(mol\right)x\left(mol\right)\)

Có \(\Delta n=0\Rightarrow K=Kn=\frac{x^2}{\left(\frac{250}{28}-x\right)\left(\frac{1000}{18}-x\right)}=4,12\)

\(\begin{cases}x=76,6mol\left(loại\right)\\x=8,55mol\left(tm\right)\end{cases}\)

Thành phần Hỗn hợp sau phản ứng \(\begin{cases}CO=\frac{250}{28}-8,55=\frac{53}{140}\left(mol\right)\\H_2O=\frac{1000}{18}-8,55=\frac{8461}{140}\left(mol\right)\\CO_2=8,55\left(mol\right)\\H_2\Rightarrow mH_2=8,55.2=17,1\left(g\right)\end{cases}\)

Answer 2

[Nguyễn Huy Hoàng Hải]

Ta có:: hỗn hợp ban đâu chứa 80%H2O và 20% CO, theo bài ra sử dụng 1kg nước thì khối lượng hỗ hợp ban đầu là: 1,25kg

suy ra \(m_{CO}=0.25\left(kg\right)\Rightarrow n_{CO}=\frac{250}{28}\left(mol\right);n_{H_2O}=\frac{1000}{18}\left(mol\right)\)

Ở 800K có PTHH:            \(CO\left(k\right)+H_2O\left(h\right)\rightarrow CO_2\left(k\right)+H_2\left(k\right)\)       Có K=4,12

tại thời điểm ban đầu:        \(\frac{250}{28}\)         \(\frac{1000}{18}\)            0             0          (mol)

phản ứng :                         x            x               x             x           (mol)

cân bằng:                     \(\frac{250}{28}-x\)      \(\frac{1000}{18}-x\)         x             x          (mol)

Vì \(\Delta n=0\) nên ta có \(K_n=K=\frac{n_{CO_2\left(cb\right)}.n_{H_2\left(cb\right)}}{n_{CO\left(cb\right)}.n_{H_2O\left(cb\right)}}=\frac{x^2}{\left(\frac{250}{28}-x\right).\left(\frac{1000}{18}-x\right)}=4,12\) suy ra \(\begin{cases}x=76,6\left(mol\right)\left(loại\right)\\x=8,55\left(mol\right)\left(tm\right)\end{cases}\) \(\Rightarrow n_{H_2\left(cb\right)}=x=8,55\left(mol\right)\Rightarrow m_{H_2}=8,55.2=17,1\left(g\right)\)

Vậy thành phần của hỗn hợp ở trạng thái cân bằng là :\(\begin{cases}n_{CO}=\frac{250}{28}-8,55=\frac{53}{140}\left(mol\right)\\n_{H_2O}=\frac{1000}{18}-8,55=47,01\left(mol\right)\\n_{CO_2}=8,55\left(mol\right)\\n_{H_2}=8,55\left(mol\right)\Rightarrow m_{H_2O}=17,01\left(g\right)\end{cases}\)