Упражнения за химически баланс

Химическият баланс е един от предметите, които най-много попадат в Enem и приемните изпити.

Въпросите разглеждат аспекти на обратимите реакции и кандидатите се оценяват както чрез изчисления, така и чрез концепциите, които включват тази тема.

Имайки това предвид, направихме този списък с въпроси с различни подходи към химическия баланс.

Възползвайте се от коментарите за резолюция, за да се подготвите за изпитите и разгледайте поетапните инструкции за това как да решите въпросите.

Общи понятия за химическо равновесие

1. (Uema) В уравнението , след достигане на химическо равновесие, можем да заключим равновесната константа , за което е правилно да се твърди, че:

а) колкото по-висока е стойността на Kc, толкова по-нисък е добивът от директната реакция.
б) К_{° С} независимо от температурата.
в) ако скоростите на пряката и обратната реакция са равни, тогава Kc = 0.
г) К_{° С} това зависи от първоначалните моларности на реагентите.
д) колкото по-голяма е стойността на Kc, толкова по-голяма е концентрацията на продуктите.

Вижте Отговор

Точен отговор: д) колкото по-голяма е стойността на Kc, толкова по-голяма е концентрацията на продуктите.

Директната реакция е представена с числото 1, където:

Обратната реакция е представена от

Стойността на K_{° С} изчислява се от съотношението между концентрациите на продукти и реактиви.

Числителят (който съдържа продуктите) е право пропорционален на равновесната константа. Следователно, колкото по-висока е стойността на K_{° С}, колкото по-голям е добивът от директната реакция, тъй като се образува повече продукт и следователно, толкова по-голяма е концентрацията на продуктите.

Стойността на K_{° С} варира в зависимост от температурата, защото когато променим нейната стойност, ендотермичната (абсорбция на топлина) или екзотермичната (отделяне на топлина) реакция може да бъде предпочитан и с това може да се консумира или създаде повече реагент или продукт, като по този начин се променя равновесната константа, която зависи от концентрацията на реагенти.

Kc зависи от моларните количества на компонентите, когато се установи равновесие и когато скоростите на пряката и обратната реакция са равни.

2. (UFRN) Химичният баланс се характеризира с динамичност на микроскопско ниво. За да се получи количествена информация за степента на химическото равновесие, се използва равновесното постоянно количество. Помислете за следната лента:

Приложена към химическия баланс, идеята на героя за баланс:

а) Правилно е, защото при химическо равновесие половината от количествата винаги са продукти, а другата половина са реагенти.
б) Не е правилно, тъй като в химическо равновесие концентрациите на продуктите и тези на реагентите могат да бъдат различни, но те са постоянни.
в) Правилно е, тъй като при химическо равновесие концентрациите на реагентите и продуктите винаги са еднакви, стига равновесието да не се нарушава от външен ефект.
г) Не е правилно, тъй като при химическо равновесие концентрациите на продуктите винаги са по-високи от тези на реагентите, стига равновесието да не се влияе от външен фактор.
д) Правилно е, защото в химическо равновесие концентрациите на реагентите и продуктите не винаги са еднакви.

Вижте Отговор

Точен отговор: б) Не е вярно, тъй като в химическо равновесие концентрациите на продуктите и тези на реагентите могат да бъдат различни, но те са постоянни.

При равновесие количествата продукти и реактиви могат да бъдат изчислени въз основа на константата от баланс, а не непременно трябва да бъде половината от количеството продукти, а другата половина реагенти.

Равновесните концентрации не винаги са еднакви, те могат да бъдат различни, но постоянни, ако в равновесието не възникнат смущения.

Равновесните концентрации трябва да зависят от това коя реакция се предпочита, пряка или обратна. Можем да разберем това по стойността на K_{° С}: ако K_{° С} 1, предпочитана е директната реакция. вече ако К_{° С} 1 е предпочитана обратната реакция.

Диаграми за химически баланс

3. (UFPE) В началото на 20-ти век очакванията за Първата световна война породиха голяма нужда от азотни съединения. Хабер е пионер в производството на амоняк от азот във въздуха. Ако амонякът се постави в затворен съд, той се разлага съгласно следното небалансирано химическо уравнение: NH_3(ж) → N_{2 (g)} + Н_{2 (g)}. Разликите в концентрациите във времето са илюстрирани на следващата фигура:

От анализа на фигурата по-горе можем да заявим, че кривите A, B и C представляват временната вариация на концентрациите, съответно на следните компоненти на реакцията:
а) Н₂, не₂ и NH₃
б) NH₃, H₂ и не₂
в) NH₃, не₂ и Н₂
г) Не₂, H₂ и NH₃
д) Н₂, NH₃ и не₂

Вижте Отговор

Точен отговор: г) Н₂, H₂ и NH₃.

1-ва стъпка: балансирайте химичното уравнение.

2 NH_3(ж) → N_{2 (g)} + 3 Н_{2 (g)}

С балансираната реакция разбрахме, че са необходими 2 мола амоняк, за да се разложи на азот и водород. Също така количеството водород, получено в реакцията, е три пъти по-голямо от това на амоняка.

2-ра стъпка: интерпретирайте данните от диаграмата.

Ако амонякът се разлага, тогава на графиката концентрацията му е максимална и намалява, както се вижда на крива C.

Продуктите, докато се образуват, в началото на реакцията концентрациите са нулеви и се увеличават, тъй като реагентът се превръща в продукт.

Тъй като количеството произведен водород е три пъти по-голямо от това на азота, тогава кривата за този газ е най-голямата, както е отбелязано в Б.

Другият образуван продукт е азотът, както се вижда на крива А.

4. (Cesgranrio) Системата, представена от уравнението беше в баланс. Състоянието на равновесие беше внезапно променено чрез добавяне на вещество G. Системата реагира, за да възстанови баланса. Коя от следните диаграми най-добре представя промените, настъпили по време на описания процес?

Вижте Отговор

Точен отговор: г).

Тъй като в началото системата беше в равновесие, количествата вещества G и H останаха постоянни.

Нарушението настъпи, когато концентрацията на G се увеличи и системата реагира чрез трансформиране на това реагент в повече продукт Н, измествайки баланса надясно, т.е. благоприятствайки реакцията директен.

Наблюдаваме, че кривата на реагента G намалява, докато се консумира, а кривата на продукта H се увеличава, докато се формира.

Когато се установи ново равновесие, количествата отново стават постоянни.

Константа на равновесие: връзка между концентрацията и налягането

5. (UFRN) Знаейки, че K_P = K_{° С} (RT)^н, можем да кажем, че K_P = K_{° С}, за:

стомана_2(ж) + Н_{2 (g)} ↔ CO_(ж) + Н₂О_(ж)
б) Н_{2 (g)} + ½_{2 (g)} ↔ H₂О₍₁₎
в) Не_{2 (g)} + 3 Н_{2 (g)} ↔ 2 NH_3(ж)
г) НЕ_(ж) + ½ O2_(ж) ↔ НЕ_2(ж)
д) 4 FeS_(с) + 7 O._{2 (g)} Fe 2 Fe₂О_{3 (и)} + 4 SO_2(ж)

Вижте Отговор

Точен отговор: а) CO_2(ж) + Н_{2 (g)} ↔ CO_(ж) + Н₂О_(ж)

До К._P да бъде равен на K_{° С} вариацията в броя на бенките трябва да е равна на нула, тъй като всяко число, повдигнато на нула, води до 1:

К_P = K_{° С} (RT)⁰
К_P = K_{° С} x 1
К_P = K_{° С}

Промяната в броя на бенките се изчислява по:

=n = Брой молове продукти - Брой молове реактиви

В това изчисление участват само коефициентите на веществата в газообразно състояние.

Прилагайки към всяко алтернативно уравнение, имаме:

стомана2(ж) + Н2 (g) ↔ CO(ж) + Н2О(ж)	∆n = [(1 + 1) - (1 + 1)] = 2 - 2 = 0
б) Н2 (g) + ½2 (g) ↔ H2О(1)	∆n = [0 - (1 + 1/2)] = 0 - 3/2 = - 3/2
в) Не2 (g) + 3 Н2 (g) ↔ 2 NH3 (g)	∆n = [2 - (1 + 3)] = 2 - 4 = - 2
г) НЕ(ж) + ½2 (g) ↔ НЕ2 (g)	∆n = [1 - (1 + 1/2)] = 1 - 3/2 = - 1/2
д) 4 FeS(с) + 7 O.2 (g) Fe 2 Fe2О3 (и) + 4 SO2 (g)	∆n = [(0 + 4) - (0 + 7)] = 4 - 7 = - 3

С тези резултати можем да забележим, че алтернативата, чиято стойност съответства на необходимия резултат, е тази в първото уравнение.

6. (UEL-адаптиран) За реакцията, представена от равновесните константи K_{° С} и К_P се изразяват чрез уравненията: (Дадено: p = парциално налягане)

Вижте Отговор

Правилна алтернатива:

Константата на равновесие се изчислява по:

Твърдите съединения поради постоянните си концентрации не участват в изчисляването на K_{° С}следователно равновесната константа за даденото уравнение е:

За константата на равновесие по отношение на налягането в изчислението участват само газовете, така че:

Изчисляване на равновесната константа

7. (Enem / 2015) Няколко киселини се използват в индустрии, които изхвърлят отпадъчните си води във водни обекти, като реки и езера, които могат да повлияят на екологичния баланс. За неутрализиране на киселинността към отпадъчните води може да се добави калциева карбонатна сол в подходящи количества, тъй като тя произвежда бикарбонат, който неутрализира водата. Представени са уравненията, участващи в процеса:

Въз основа на стойностите на равновесните константи на реакции II, III и IV при 25 ° C, каква е числовата стойност на равновесната константа на реакция I?

а) 4,5 х 10^-26
б) 5,0 х 10^-5
в) 0,8 х 10^-9
г) 0,2 х 10⁵
д) 2,2 х 10²⁶

Вижте Отговор

Точен отговор: б) 5,0 х 10^-5

Първа стъпка: използвайте закона на Хес, за да направите необходимите корекции.

Дадено химическо уравнение:

Константата се изчислява по:

Но ако обърнем уравнението, в резултат ще получим:

И константата става обратна:

За да стигнем до уравнение 1, дадено във въпроса, трябва да обърнем уравнение II, както в предишния пример.

2-ра стъпка: Манипулирайте уравнения II, III и IV, за да стигнете до резултата от уравнение I.

3-та стъпка: изчислете константата на равновесие на уравнение I.

Изчисляване на K_Аз се извършва чрез умножаване на константните стойности.

Тъй като при изчислението имаме равни степени на основи, повтаряме основата и добавяме степенните.

Тъй като сега имаме деление с равни степени на основи, повтаряме основата и изваждаме степенните.

8. (UnB) Фосфорният пентахлорид е много важен реагент в органичната химия. Приготвя се в газовата фаза чрез реакцията:
Бутилка с вместимост 3,00 L съдържа в равновесие, при 200 ° C: 0,120 mol PCl_5(ж), 0.600 mol PCl_3(ж) и 0,0120 mol CL_2(ж). Каква е стойността на равновесната константа при тази температура?

Вижте Отговор

Точен отговор: 50 (mol / L)^-1

1-ва стъпка: Съберете израза на константата на равновесие за реакцията.

2-ра стъпка: изчислете концентрациите в mol / L на всеки компонент в равновесие.

Формула за моларна концентрация:

PCl3	Cl2	PCl5

3-та стъпка: заменете концентрациите в постоянния израз и изчислете стойността на K_{° С}.

Заявления за равновесно равновесие

9. (Enem / 2016) След пълното им износване гумите могат да бъдат изгорени, за да генерират енергия. Сред газовете, генерирани при пълното изгаряне на вулканизиран каучук, някои са замърсители и причиняват киселинни дъждове. За да се предотврати изтичането им в атмосферата, тези газове могат да се барботират във воден разтвор, съдържащ подходящо вещество. Помислете за информацията за веществото, посочена в таблицата.

Сред веществата, изброени в таблицата, това, което е в състояние най-ефективно да отстранява замърсяващите газове, е (а)

а) Фенол.
б) пиридин.
в) Метиламин.
г) калиев хидроген фосфат.
д) калиев хидроген сулфат.

Вижте Отговор

Точен отговор: г) Калиев хидроген фосфат.

CO₂, серни оксиди (SO₂ и така₃) и азотни оксиди (NO и NO₂) са основните замърсяващи газове.

Когато реагират с вода, присъстваща в атмосферата, има а образуване на киселина които причиняват повишаване на киселинността на дъжда, поради което се нарича киселинен дъжд.

Константите на равновесие, дадени в таблицата, се изчисляват чрез съотношението между концентрациите на продукти и реактиви, както следва:

Обърнете внимание, че равновесната константа е пропорционална на концентрацията на продуктите: колкото по-голямо е количеството продукти, толкова по-голяма е стойността на K_{° С}.

Обърнете внимание на стойностите на първия и последния състав в таблицата за K_{° С}:

пиридин
Калиев хидроген сулфат

Сравнявайки двете числа, виждаме, че колкото по-малка е отрицателната степен, толкова по-голяма е стойността на константата.

За по-ефективно отстраняване на замърсителите, ОН^- да реагира с H йони⁺ присъства в киселини чрез a реакция на неутрализация.

Сред представените вещества тези, които произвеждат хидроксилите, необходими за неутрализиране на киселинните съединения, са: пиридин, метиламин и калиев хидроген фосфат.

За да разберем кое съединение е най-ефективно, наблюдаваме равновесните константи: колкото по-висока е постоянната стойност, толкова по-голяма е концентрацията на OH^-.

По този начин водният разтвор, съдържащ подходящо за тази цел вещество, е калиев хидрогенфосфат, тъй като е по-основен и неутрализира киселините по-ефективно.

За да научите повече, прочетете тези текстове.:

• йонен баланс
• Реакция на неутрализация

10. (Enem / 2009) Сапуните са соли на дълговерижните карбонови киселини, използвани с цел улесняване, по време на процесите на измиване отстраняването на вещества с ниска разтворимост във вода, например масла и мазнини. Следващата фигура представя структурата на молекулата на сапуна.

В разтвор сапунените аниони могат да хидролизират водата и по този начин да образуват съответната карбоксилна киселина. Например за натриевия стеарат се установява следният баланс:

Тъй като образуваната карбоксилна киселина е слабо разтворима във вода и по-малко ефективна при отстраняване на мазнини, рН на средата трябва да се контролира по такъв начин, че да се предотврати изместването на горния баланс надясно.

Въз основа на информацията в текста е правилно да се заключи, че сапуните работят по начин:

а) По-ефективен при основно pH.
б) По-ефективен при киселинно рН.
в) По-ефективно при неутрално рН.
г) Ефективен във всеки диапазон на pH.
д) По-ефективен при киселинно или неутрално рН.

Вижте Отговор

Отговор: а) По-ефективен при основно pH.

В показания баланс виждаме, че натриевият стеарат при взаимодействие с вода образува карбоксилна киселина и хидроксил.

Целта на контрола на рН не е да се позволи образуването на карбоксилна киселина и това се прави чрез изместване на баланса чрез промяна на концентрацията на OH^-.

толкова повече ОН^- в разтвор има смущения от страна на продуктите и химическата система реагира, като консумира веществото, чиято концентрация е била повишена, в този случай хидроксил.

Следователно ще има трансформация на продуктите в реактиви.

Следователно сапуните работят най-ефективно при основно pH, тъй като излишният хидроксил измества баланса вляво.

Ако рН беше киселинно, щеше да има по-висока концентрация на Н⁺ това би повлияло на баланса чрез консумация на ОН^- и балансът ще действа, като произвежда повече хидроксил, измества баланса наляво и произвежда повече карбоксилна киселина, което не представлява интерес в представения процес.

Химично изместване на равновесието

11. (Enem / 2011) Безалкохолните напитки все повече се превръщат в обект на политиките за обществено здраве. Продуктите от лепило съдържат фосфорна киселина, вещество, което е вредно за фиксирането на калция, минерала, който е основният компонент на зъбната матрица. Кариесът е динамичен процес на дисбаланс в процеса на деминерализация на зъбите, загуба на минерали поради киселинност. Известно е, че основният компонент на зъбния емайл е сол, наречена хидроксиапатит. Поради наличието на захароза содата намалява рН на биофилма (бактериална плака), причинявайки деминерализация на зъбния емайл. Механизмите за защита на слюнката отнемат 20 до 30 минути за нормализиране на нивото на рН, реминерализиране на зъба. Следното химично уравнение представлява този процес:

_{ГРОЙСМАН, С. Въздействието на содата върху зъбите се оценява, без да се отнема от диетата. Наличен в: http://www.isaude.net. Достъп на: 1 май 2010 г. (адаптиран).}

Като се има предвид, че човек консумира ежедневно безалкохолни напитки, може да настъпи процес на деминерализация на зъбите, поради повишената концентрация на

а) ОН^–, който реагира с Ca йони²⁺, изместване на баланса надясно.
б) Н⁺, който реагира с OH хидроксилите^–, изместване на баланса надясно.
в) ОН^–, който реагира с Ca йони²⁺, изместване на баланса наляво.
г) Н⁺, който реагира с OH хидроксилите^–, изместване на баланса наляво.
д) Ca²⁺, който реагира с OH хидроксилите^–, изместване на баланса наляво.

Вижте Отговор

Точен отговор: б) З⁺, който реагира с OH хидроксилите^–, изместване на баланса надясно.

Когато рН намалява, това се дължи на повишената киселинност, т.е. на концентрацията на Н-йони⁺, както се казва в изявлението, има наличие на фосфорна киселина.

Тези йони реагират с ОН^- карайки това вещество да се консумира и следователно да измести баланса надясно, тъй като системата действа, като произвежда повече от тези отстранени йони.

Изместването на равновесието между реагентите и продуктите се дължи на намаляването на концентрацията на OH^-.

Ако Ca йони²⁺ и о^- ако концентрацията се увеличи, тя ще измести баланса наляво, тъй като системата ще реагира, като ги консумира и образува повече хидроксиапатит.

12. (Enem / 2010) Понякога при отваряне на сода се забелязва, че част от продукта бързо изтича от края на контейнера. Обяснението на този факт е свързано с нарушаването на химическия баланс, съществуващ между някои от съставките на продукта според уравнението:

Промяната на предишния баланс, свързана с изтичане на хладилен агент при описаните условия, води до:

а) освобождаване на CO₂ за околната среда.
б) Повишаване на температурата на контейнера.
в) Повишаване на вътрешното налягане на контейнера.
г) Повишаване на концентрацията на CO₂ в течността.
д) Образуване на значително количество Н₂О.

Вижте Отговор

Точен отговор: а) освобождаване на CO₂ за околната среда.

Вътре в бутилката въглеродният диоксид се разтваря в течността поради високо налягане.

Когато бутилката се отвори, налягането в контейнера (което е било по-голямо) се равнява на налягането в околната среда и с това се отделя въглероден диоксид.

Изместването на равновесието между реагентите и продуктите се дължи на спада на налягането: когато налягането намалее, равновесието се измества до най-големия обем (брой молове).

Реакцията се измести наляво и CO₂ който беше разтворен в течността беше освободен, изтичащ при отваряне на бутилката.