تمارين التوازن الكيميائي

التوازن الكيميائي هو أحد الموضوعات الأكثر تواجدًا في امتحانات الدخول والعدالة.

يتم تناول جوانب ردود الفعل القابلة للعكس في الأسئلة ويتم تقييم المرشحين من خلال الحسابات والمفاهيم التي تتضمن هذا الموضوع.

مع وضع ذلك في الاعتبار ، قمنا بإعداد قائمة الأسئلة هذه بأساليب مختلفة للتوازن الكيميائي.

استفد من تعليقات القرار للاستعداد للاختبارات ، وتحقق من الإرشادات خطوة بخطوة حول كيفية حل الأسئلة.

المفاهيم العامة للتوازن الكيميائي

1. (Uema) في المعادلة ، بعد الوصول إلى التوازن الكيميائي ، يمكننا استنتاج ثابت التوازن ، والتي من الصحيح أن نذكر ما يلي:

أ) كلما زادت قيمة Kc ، انخفض عائد التفاعل المباشر.
ب) ك_ç بغض النظر عن درجة الحرارة.
ج) إذا كانت سرعتا التفاعلات الأمامية والعكسية متساوية ، فإن Kc = 0.
د) ك_ç ذلك يعتمد على المولية الأولية للمتفاعلات.
هـ) كلما زادت قيمة Kc ، زاد تركيز المنتجات.

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: هـ) كلما زادت قيمة Kc ، زاد تركيز المنتجات.

يتم تمثيل التفاعل المباشر بالرقم 1 ، حيث:

يتم تمثيل رد الفعل العكسي بواسطة

قيمة K._ç يتم حسابه من خلال النسبة بين تركيزات المنتجات والكواشف.

البسط (الذي يحتوي على حاصل الضرب) يتناسب طرديًا مع ثابت التوازن. لذلك ، ارتفعت قيمة K.

_ç، كلما زاد مردود التفاعل المباشر ، كلما تم تكوين المزيد من المنتجات ، وبالتالي ، زاد تركيز المنتجات.

قيمة K._ç تختلف باختلاف درجة الحرارة ، لأنه عندما نغير قيمتها ، يمكن أن يكون التفاعل الماص للحرارة (امتصاص الحرارة) أو التفاعل الطارد للحرارة (إطلاق الحرارة) مفضل ، ومع هذا ، يمكن استهلاك أو إنشاء المزيد من الكاشف أو المنتج ، وبالتالي تغيير ثابت التوازن الذي يعتمد على تركيز الكواشف.

يعتمد Kc على الكميات المولية للمكونات عند إنشاء التوازن وعندما تكون معدلات التفاعلات الأمامية والعكسية متساوية.

2. (UFRN) يتميز التوازن الكيميائي بأنه ديناميكي على المستوى المجهري. للحصول على معلومات كمية حول مدى التوازن الكيميائي ، يتم استخدام كمية التوازن الثابتة. ضع في اعتبارك الشريط التالي:

تطبق على التوازن الكيميائي فكرة الشخصية عن التوازن:

أ) إنها صحيحة لأنه في حالة التوازن الكيميائي ، تكون نصف الكميات دائمًا منتجات ، والنصف الآخر عبارة عن مواد متفاعلة.
ب) ليس صحيحًا ، لأنه في حالة التوازن الكيميائي ، يمكن أن تكون تركيزات المنتجات وتلك الخاصة بالمواد المتفاعلة مختلفة ، ولكنها ثابتة.
ج) إنه صحيح لأنه في حالة التوازن الكيميائي ، تكون تركيزات المواد المتفاعلة والمنتجات هي نفسها دائمًا ، طالما أن التوازن لا يتأثر بتأثير خارجي.
د) ليس صحيحًا ، لأنه في حالة التوازن الكيميائي ، تكون تركيزات المنتجات دائمًا أعلى من تلك الخاصة بالمواد المتفاعلة ، طالما أن التوازن لا يتأثر بعامل خارجي.
هـ) هذا صحيح لأنه في حالة التوازن الكيميائي ، لا تكون تركيزات المواد المتفاعلة والمنتجات متماثلة دائمًا.

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: ب) ليس صحيحًا ، لأنه في حالة التوازن الكيميائي ، يمكن أن تكون تركيزات المنتجات وتلك الخاصة بالمواد المتفاعلة مختلفة ، ولكنها ثابتة.

عند التوازن ، يمكن حساب كميات المنتجات والكواشف على أساس ثابت التوازن ، وليس بالضرورة أن يكون نصف كمية المنتجات والنصف الآخر الكواشف.

لا تكون تركيزات التوازن هي نفسها دائمًا ، فقد تكون مختلفة ، ولكنها ثابتة إذا لم تحدث اضطرابات في التوازن.

يجب أن تعتمد تركيزات التوازن على التفاعل المفضل ، سواء كان مباشرًا أو معكوسًا. يمكننا معرفة ذلك من خلال قيمة K_ç: إذا كان K._ç 1 ، يفضل التفاعل المباشر. بالفعل إذا كان K._ç 1 يفضل رد الفعل العكسي.

مخططات التوازن الكيميائي

3. (UFPE) في بداية القرن العشرين ، ولّد توقع الحرب العالمية الأولى حاجة كبيرة لمركبات النيتروجين. كان هابر رائدًا في إنتاج الأمونيا من النيتروجين في الهواء. إذا تم وضع الأمونيا في حاوية مغلقة ، فإنها تتحلل وفقًا للمعادلة الكيميائية غير المتوازنة التالية: NH_3(ز) → ن_{2 (ز)} + ح_{2 (ز)}. الاختلافات في التركيزات بمرور الوقت موضحة في الشكل التالي:

من تحليل الشكل أعلاه ، يمكننا القول أن المنحنيات A و B و C تمثل التباين الزمني لتركيزات مكونات التفاعل التالية ، على التوالي:
آه₂، لا₂ و نيو هامبشاير₃
ب) NH₃، ح₂ و لا₂
ج) NH₃، لا₂ و ح₂
د) لا₂، ح₂ و نيو هامبشاير₃
هـ) ح₂، نيو هامبشاير₃ و لا₂

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: د) ن₂، ح₂ و نيو هامبشاير₃.

الخطوة الأولى: موازنة المعادلة الكيميائية.

2 نيو هامبشاير_3(ز) → ن_{2 (ز)} + 3 ح_{2 (ز)}

مع التفاعل المتوازن ، أدركنا أن الأمر يتطلب 2 مول من الأمونيا لتتحلل إلى نيتروجين وهيدروجين. أيضًا ، كمية الهيدروجين الناتجة في التفاعل أكبر بثلاث مرات من كمية الأمونيا.

الخطوة الثانية: تفسير بيانات الرسم البياني.

إذا كانت الأمونيا تتحلل ، فإن تركيزها في الرسم البياني يكون أعظميًا وينخفض ​​، كما هو موضح في المنحنى C.

المنتجات ، أثناء تكوينها ، في بداية التفاعل ، تكون التركيزات صفرية وتزداد عندما يصبح المادة المتفاعلة منتجًا.

نظرًا لأن كمية الهيدروجين المنتجة أكبر بثلاث مرات من كمية النيتروجين ، فإن منحنى هذا الغاز هو الأكبر ، كما هو مذكور في ب.

المنتج الآخر الذي يتم تكوينه هو النيتروجين ، كما هو موضح في المنحنى أ.

4. (Cesgranrio) النظام الذي تمثله المعادلة كان في حالة توازن. تم تغيير حالة التوازن فجأة عن طريق إضافة مادة G. يتفاعل النظام لاستعادة التوازن. أي من الرسوم البيانية التالية يمثل أفضل التغييرات التي حدثت أثناء العملية الموضحة؟

انظر للاجابة

الجواب الصحيح: د).

نظرًا لأن النظام كان في حالة توازن في البداية ، ظلت كميات المواد G و H ثابتة.

حدث الاضطراب مع زيادة تركيز G وتفاعل النظام عن طريق تحويل هذا متفاعل في المزيد من المنتج H ، مما يؤدي إلى تحويل التوازن إلى اليمين ، أي تفضيل التفاعل مباشرة.

نلاحظ أن منحنى الكاشف G يتناقص أثناء استهلاكه ، ويزداد منحنى المنتج H أثناء تكوينه.

عندما يتم إنشاء توازن جديد ، تصبح الكميات ثابتة مرة أخرى.

ثابت التوازن: العلاقة بين التركيز والضغط

5. (UFRN) معرفة أن K._ص = ك_ç (RT)^ن، يمكننا القول أن K._ص = ك_ç، ل:

الصلب_2(ز) + ح_{2 (ز)} ↔ كو_(ز) + ح₂ا_(ز)
ب) ح_{2 (ز)} + ½ ملف_{2 (ز)} ↔ ح₂ا₍₁₎
ج) لا_{2 (ز)} + 3 ح_{2 (ز)} ↔ 2 NH_3(ز)
د) لا_(ز) + ½ O2_(ز) ↔ لا_2(ز)
ه) 4 FeS_(س) + 7 س_{2 (ز)} ↔ 2 Fe₂ا_{3 (ق)} + 4 سو_2(ز)

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: أ) أول أكسيد الكربون_2(ز) + ح_{2 (ز)} ↔ كو_(ز) + ح₂ا_(ز)

إلى K._ص تكون مساوية لـ K._ç يجب أن يكون الاختلاف في عدد المولات مساويًا للصفر ، حيث أن أي رقم يتم رفعه إلى الصفر ينتج عنه 1:

ك_ص = ك_ç (RT)⁰
ك_ص = ك_ç × 1
ك_ص = ك_ç

يتم حساب التغيير في عدد الشامات من خلال:

∆n = عدد مولات المنتجات - عدد مولات الكواشف

في هذا الحساب ، تشارك فقط معاملات المواد في الحالة الغازية.

بالتطبيق على كل معادلة بديلة ، لدينا:

الصلب2(ز) + ح2 (ز) ↔ كو(ز) + ح2ا(ز)	∆n = [(1 + 1) - (1 + 1)] = 2-2 = 0
ب) ح2 (ز) + ½ ملف2 (ز) ↔ ح2ا(1)	∆n = [0 - (1 + 1/2)] = 0 - 3/2 = - 3/2
ج) لا2 (ز) + 3 ح2 (ز) ↔ 2 NH3 (ز)	∆n = [2 - (1 + 3)] = 2-4 = - 2
د) لا(ز) + ½ ملف2 (ز) ↔ لا2 (ز)	∆n = [1 - (1 + 1/2)] = 1 - 3/2 = - 1/2
ه) 4 FeS(س) + 7 س2 (ز) ↔ 2 Fe2ا3 (ق) + 4 سو2 (ز)	∆n = [(0 + 4) - (0 + 7)] = 4-7 = - 3

من خلال هذه النتائج ، يمكننا ملاحظة أن البديل الذي تتوافق قيمته مع النتيجة المطلوبة هو البديل الموجود في المعادلة الأولى.

6. (متوافق مع UEL) للتفاعل الذي يمثله ثوابت التوازن K_ç وك_ص يتم التعبير عنها بالمعادلات: (معطى: p = ضغط جزئي)

انظر للاجابة

البديل الصحيح:

يتم حساب ثابت التوازن من خلال:

لا تشارك المركبات الصلبة ، بسبب تركيزاتها الثابتة ، في حساب K_ç، لذلك ، فإن ثابت التوازن للمعادلة المعينة هو:

بالنسبة لثابت التوازن ، من حيث الضغط ، تشارك الغازات فقط في الحساب ، لذلك:

حساب ثابت التوازن

7. (Enem / 2015) تستخدم العديد من الأحماض في الصناعات التي تتخلص من نفاياتها السائلة في المسطحات المائية ، مثل الأنهار والبحيرات ، مما قد يؤثر على التوازن البيئي. لتحييد الحموضة ، يمكن إضافة ملح كربونات الكالسيوم إلى النفايات السائلة ، بكميات مناسبة ، حيث ينتج بيكربونات ، التي تحيد الماء. يتم تقديم المعادلات المتضمنة في العملية:

بناءً على قيم ثوابت التوازن للتفاعلات II و III و IV عند 25 درجة مئوية ، ما هي القيمة العددية لثابت التوازن للتفاعل الأول؟

أ) 4.5 × 10^-26
ب) 5.0 × 10^-5
ج) 0.8 × 10^-9
د) 0.2 × 10⁵
هـ) 2.2 × 10²⁶

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: ب) 5.0 × 10^-5

الخطوة الأولى: استخدم قانون هيس لإجراء التعديلات اللازمة.

بالنظر إلى معادلة كيميائية:

يحسب الثابت من خلال:

ولكن إذا عكسنا المعادلة ، نحصل على نتيجة لذلك:

ويصبح الثابت معكوسًا:

للوصول إلى المعادلة 1 الواردة في السؤال ، نحتاج إلى عكس المعادلة II ، كما في المثال السابق.

الخطوة الثانية: معالجة المعادلات II و III و IV للوصول إلى نتيجة المعادلة الأولى.

الخطوة الثالثة: احسب ثابت التوازن للمعادلة الأولى.

حساب K._أنا يتم ذلك بضرب القيم الثابتة.

كما هو الحال في الحساب ، لدينا قوى متساوية للقواعد ، نكرر الأساس ونجمع الأسس.

نظرًا لأن لدينا قسمة ذات قوى متساوية للقواعد ، نكرر القاعدة ونطرح الأسس.

8. (UnB) الفوسفور خماسي كلوريد هو كاشف مهم جدا في الكيمياء العضوية. يتم تحضيره في الطور الغازي من خلال التفاعل:
دورق سعة 3.00 لتر يحتوي على توازن عند 200 درجة مئوية: 0.120 مول من PCl_5(ز)، 0.600 مول من PCl_3(ز) و 0.0120 مول من CL_2(ز). ما قيمة ثابت التوازن عند درجة الحرارة هذه؟

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: 50 (مول / لتر)^-1

الخطوة الأولى: قم بتجميع التعبير عن ثابت التوازن للتفاعل.

الخطوة الثانية: احسب التركيزات بالمول / لتر لكل مكون عند التوازن.

صيغة التركيز المولي:

PCl3	Cl2	PCl5

الخطوة الثالثة: استبدل التركيزات في التعبير الثابت واحسب قيمة K_ç.

تطبيقات لتوازن التوازن

9. (Enem / 2016) بعد تآكل الإطارات بالكامل ، يمكن حرقها لتوليد الطاقة. من بين الغازات المتولدة في الاحتراق الكامل للمطاط المعالج بالفلكن ، بعضها ملوثات وتتسبب في هطول أمطار حمضية. لمنعهم من الهروب إلى الغلاف الجوي ، يمكن تحويل هذه الغازات إلى محلول مائي يحتوي على مادة مناسبة. ضع في اعتبارك معلومات المادة المدرجة في الجدول.

من بين المواد المدرجة في الجدول ، أكثر المواد القادرة على إزالة الغازات الملوثة بكفاءة هي (أ)

أ) الفينول.
ب) بيريدين.
ج) ميثيلامين.
د) فوسفات هيدروجين البوتاسيوم.
ه) كبريتات هيدروجين البوتاسيوم.

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: د) فوسفات هيدروجين البوتاسيوم.

CO₂، أكاسيد الكبريت (SO₂ و حينئذ₃) وأكاسيد النيتروجين (NO و NO₂) هي الغازات الملوثة الرئيسية.

عندما تتفاعل مع الماء الموجود في الغلاف الجوي ، هناك تكوين الحمض التي تسبب زيادة في حموضة المطر ولهذا يطلق عليها اسم المطر الحمضي.

يتم حساب ثوابت التوازن الواردة في الجدول من خلال النسبة بين تركيزات المنتجات والكواشف على النحو التالي:

لاحظ أن ثابت التوازن يتناسب مع تركيز المنتجات: فكلما زادت كمية المنتجات ، زادت قيمة K_ç.

لاحظ القيم المركبة الأولى والأخيرة في جدول K._ç:

بيريدين
كبريتات هيدروجين البوتاسيوم

بمقارنة العددين ، نلاحظ أنه كلما كانت الأس السالب أصغر ، زادت قيمة الثابت.

لإزالة الملوثات بشكل أكثر كفاءة ، OH^- للتفاعل مع H أيونات⁺ موجودة في الأحماض من خلال أ تفاعل التعادل.

من بين المواد المعروضة ، تلك التي تنتج الهيدروكسيل الضروري لتحييد المركبات الحمضية: بيريدين ، ميثيلامين وفوسفات هيدروجين البوتاسيوم.

لمعرفة المركب الأكثر كفاءة ، نلاحظ ثوابت التوازن: كلما زادت القيمة الثابتة ، زاد تركيز OH^-.

وبالتالي ، فإن المحلول المائي الذي يحتوي على مادة مناسبة لهذا الغرض هو فوسفات هيدروجين البوتاسيوم ، لأنه أكثر أساسية ويعادل الأحماض بشكل أكثر كفاءة.

لمعرفة المزيد ، اقرأ هذه النصوص.:

• التوازن الأيوني
• تفاعل التعادل

10. (Enem / 2009) الصابون عبارة عن أملاح أحماض كربوكسيلية طويلة السلسلة تستخدم لتسهيل ، أثناء عمليات الغسيل ، إزالة المواد منخفضة الذوبان في الماء ، مثل الزيوت و الدهون. يمثل الشكل التالي هيكل جزيء الصابون.

في المحلول ، يمكن لأنيونات الصابون أن تتحلل بالماء وبالتالي تشكل حمض الكربوكسيل المقابل. على سبيل المثال ، بالنسبة لستيرات الصوديوم ، يتم إنشاء التوازن التالي:

نظرًا لأن حمض الكربوكسيل المتكون قليل الذوبان في الماء وأقل كفاءة في إزالة الدهون ، يجب التحكم في الرقم الهيدروجيني للوسط بطريقة تمنع تحول التوازن أعلاه إلى اليمين.

بناءً على المعلومات الواردة في النص ، من الصحيح استنتاج أن الصابون يعمل بطريقة:

أ) أكثر كفاءة في درجة الحموضة الأساسية.
ب) أكثر كفاءة في درجة الحموضة الحمضية.
ج) أكثر كفاءة في درجة الحموضة المحايدة.
د) كفاءة على أي نطاق من الأس الهيدروجيني.
ه) أكثر كفاءة في درجة الحموضة الحمضية أو المحايدة.

انظر للاجابة

الجواب: أ) أكثر كفاءة في الأس الهيدروجيني الأساسي.

في الميزان الموضح ، نرى أن ستيرات الصوديوم عند التفاعل مع الماء تشكل حمض الكربوكسيل والهيدروكسيل.

الغرض من التحكم في الرقم الهيدروجيني ليس السماح بتكوين حمض الكربوكسيل ، ويتم ذلك عن طريق تغيير التوازن عن طريق تغيير تركيز OH^-.

لمزيد من OH^- في المحلول ، يوجد اضطراب في جانب المنتجات ويتفاعل النظام الكيميائي عن طريق استهلاك المادة التي زاد تركيزها ، وفي هذه الحالة الهيدروكسيل.

وبالتالي ، سيكون هناك تحويل المنتجات إلى كواشف.

لذلك ، يعمل الصابون بكفاءة أكبر عند درجة الحموضة الأساسية حيث يؤدي الهيدروكسيل الزائد إلى تغيير التوازن إلى اليسار.

إذا كان الرقم الهيدروجيني حمضيًا ، فسيكون هناك تركيز أعلى من H⁺ من شأنها أن تؤثر على التوازن عن طريق استهلاك OH^- وسوف يعمل الميزان عن طريق إنتاج المزيد من الهيدروكسيل ، وتحويل التوازن إلى اليسار وإنتاج المزيد من حمض الكربوكسيل ، وهو أمر غير مهم في العملية المقدمة.

تحول التوازن الكيميائي

11. (Enem / 2011) أصبحت المشروبات الغازية على نحو متزايد هدفًا لسياسات الصحة العامة. تحتوي منتجات الصمغ على حمض الفوسفوريك ، وهو مادة ضارة بتثبيت الكالسيوم ، وهو المعدن الذي يعد المكون الرئيسي لمصفوفة الأسنان. تسوس الأسنان هو عملية ديناميكية من عدم التوازن في عملية إزالة المعادن من الأسنان ، وفقدان المعادن بسبب الحموضة. من المعروف أن المكون الرئيسي لمينا الأسنان هو ملح يسمى هيدروكسيباتيت. الصودا ، بوجود السكروز ، تقلل من درجة الحموضة في البيوفيلم (البلاك البكتيري) ، مما يتسبب في إزالة المعادن من مينا الأسنان. تستغرق آليات دفاع اللعاب من 20 إلى 30 دقيقة لتطبيع مستوى الأس الهيدروجيني وإعادة تمعدن السن. تمثل المعادلة الكيميائية التالية هذه العملية:

_{غرويزمان ، س. يتم تقييم تأثير الصودا على الأسنان دون إزالتها من النظام الغذائي. متوفر في: http://www.isaude.net. تم الوصول إليه في: 1 مايو 2010 (مقتبس).}

بالنظر إلى أن الشخص يستهلك المشروبات الغازية يوميًا ، فقد تحدث عملية إزالة المعادن من الأسنان ، بسبب زيادة تركيز

أ) يا^–، الذي يتفاعل مع أيونات الكالسيوم²⁺، وتحويل التوازن إلى اليمين.
ب) ح⁺، الذي يتفاعل مع هيدروكسيل OH^–، وتحويل التوازن إلى اليمين.
ج) يا^–، الذي يتفاعل مع أيونات الكالسيوم²⁺، وتحويل التوازن إلى اليسار.
د) ح⁺، الذي يتفاعل مع هيدروكسيل OH^–، وتحويل التوازن إلى اليسار.
ه) كاليفورنيا²⁺، الذي يتفاعل مع هيدروكسيل OH^–، وتحويل التوازن إلى اليسار.

انظر للاجابة

الجواب الصحيح: ب) ح⁺، الذي يتفاعل مع هيدروكسيل OH^–، وتحويل التوازن إلى اليمين.

عندما ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني ، يكون ذلك بسبب زيادة الحموضة ، أي تركيز أيونات H⁺كما جاء في البيان وجود حامض الفوسفوريك.

تتفاعل هذه الأيونات مع OH^- يتسبب في استهلاك هذه المادة ، وبالتالي تحويل الميزان إلى اليمين ، حيث يعمل النظام عن طريق إنتاج المزيد من هذه الأيونات المزالة.

حدث تحول التوازن بين المواد المتفاعلة والمنتجات بسبب انخفاض تركيز OH^-.

إذا كانت الكالسيوم أيونات²⁺ وأوه^- إذا زاد التركيز ، فسيؤدي ذلك إلى تحويل الميزان إلى اليسار ، حيث سيتفاعل النظام عن طريق استهلاكها وتشكيل المزيد من هيدروكسيباتيت.

12. (Enem / 2010) في بعض الأحيان ، عند فتح الصودا ، يلاحظ أن جزءًا من المنتج يتسرب بسرعة من نهاية الحاوية. يرتبط تفسير هذه الحقيقة باضطراب التوازن الكيميائي الموجود بين بعض مكونات المنتج وفقًا للمعادلة:

يؤدي تغيير الميزان السابق المتعلق بتسرب مادة التبريد في ظل الظروف الموصوفة إلى:

أ) إطلاق ثاني أكسيد الكربون₂ من أجل البيئة.
ب) رفع درجة حرارة الحاوية.
ج) ارتفاع الضغط الداخلي للحاوية.
د) ارتفاع تركيز ثاني أكسيد الكربون₂ في السائل.
ه) تكوين كمية كبيرة من H₂س.

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: أ) إطلاق ثاني أكسيد الكربون₂ من أجل البيئة.

داخل الزجاجة ، تم إذابة ثاني أكسيد الكربون في السائل بسبب الضغط العالي.

عندما يتم فتح الزجاجة ، فإن الضغط داخل الحاوية (الذي كان أكبر) يساوي الضغط في البيئة ، ومع ذلك ، هناك هروب لثاني أكسيد الكربون.

حدث تحول التوازن بين المواد المتفاعلة والنواتج بسبب انخفاض الضغط: عندما ينخفض ​​الضغط ، ينتقل التوازن إلى الحجم الأكبر (عدد المولات).

رد الفعل تحول إلى اليسار و CO₂ الذي تم إذابته في السائل ، متسربًا عند فتح الزجاجة.