V tomto materiálu budete postupovat podle postupných řešení a zdůvodnění odpovědí různých cvičení na chemickou rovnováhu, které pokrývají několik témat tohoto důležitého oboru fyzikální chemie.
1 - Rovnovážná konstanta z hlediska koncentrace v mol / l
Příklad: (PUC-RS) Rovnováhu podílející se na tvorbě kyselých dešťů představuje rovnice:
V jednolitrové nádobě bylo smícháno 6 molů oxidu siřičitého a 5 molů kyslíku. Po nějaké době systém dosáhl rovnováhy a měřený počet molů oxidu sírového byl 4. Přibližná hodnota rovnovážné konstanty je:
a) 0,53
b) 0,66
c) 0,75
d) 1,33
e) 2,33
Správná odpověď: Písmeno D.
Cvičení vyžaduje výpočet rovnovážné konstanty z hlediska koncentrace mol / L. Aby byl tento výpočet proveden, musíme použít rovnovážné hodnoty pro každého účastníka reakce. Vyjádření Kc představuje výsledek vynásobení koncentrací produktů děleno produktem koncentrací činidel:
Musíme být velmi opatrní, abychom určili hodnoty každého účastníka zůstatku, protože cvičení tyto údaje neposkytne vždy, jak je tomu v tomto příkladu. Musíme tedy postupovat podle následujících kroků:
Krok 1: Sestavte tabulku se známými hodnotami.
Jelikož se jedná o začátek reakce, bude mít produkt koncentraci rovnou nule. Protože rovnovážná hodnota v produktu se vždy rovná součtu počátků a během, bude hodnota během reakce 4 mol / l.
Krok 2: Určete hodnoty během reakce.
K určení hodnot činidel v průběhu reakce stačí uvést známou hodnotu produktu do vztahu s hodnotami činidel pomocí stechiometrického poměru. Máme 4 mol / l SO3 během reakce pro poměr 2 v rovnováze. Jako podíl OS2 je také 2, budeme mít během procesu 4mol / L. do O.2, budeme mít pouze 2 mol / L, protože jeho stechiometrický koeficient je 1.
Pro finalizaci tabulky stačí odečíst počáteční hodnotu od hodnoty během, takže určíme rovnovážné hodnoty pro reaktanty.
Krok 3: Určete hodnotu Kc.
Chcete-li určit hodnotu Kc, použijte hodnoty nalezené v rovnováze ve výrazu níže:
2 - Rovnovážná konstanta z hlediska parciálního tlaku
Příklad: (SANTOS-SP) Dodržujte níže uvedenou rovnovážnou rovnici:
Po dosažení výše uvedené rovnováhy je tlak 2 atm a 50% NO2 v objemu. Hodnota rovnovážné konstanty v parciálních tlacích (Kp) by měla být:
a) 0,2
b) 0,25
c) 1
d) 0,5
e) 0,75
Správná odpověď: Písmeno C.
Cvičení ukazuje, že celkový systémový tlak v rovnováze je 2 atm a že je zde 50% (molární podíl) NO2. Zpočátku tedy musíme určit parciální tlak pro každý plyn v rovnováze vynásobením celkového tlaku molárním zlomkem:
do č2:
pNO2 = 0,5. 2
pNO2 = 1 atm
Do N2Ó4: protože v systému jsou pouze dva plyny, procento N2Ó4 bude to také 50%, tedy celkem 100%.
pN2Ó4 = 0,5. 2
pN2Ó4 = 1 atm
Rovnovážná konstanta z hlediska parciálních tlaků se vypočítá vydělením výsledku znásobení parciálních tlaků plynných produktů součinem reakčních tlaků plynný. V tomto případě bude výraz Kp:
3 - Vyvážení
Příklad: (PUCCAMP) Tvorbu stalaktitů, usazenin uhličitanu vápenatých existujících v jeskyních v blízkosti regionů bohatých na vápence, lze vyjádřit následující reverzibilní reakcí:
Dodržujte prosím následující podmínky:
I. Konstantní odpařování vody
II. Proud studeného a vlhkého vzduchu
III. Zvyšování teploty uvnitř jeskyně
IV. Snížení teploty uvnitř jeskyně
Které z těchto podmínek upřednostňují tvorbu stalaktitů?
a) I a II
b) I a III
c) II a III
d) II a IV
e) III a IV
Správná odpověď: Písmeno B.
Stalaktity jsou struktury tvořené uhličitanem vápenatým (CaCO3). Prohlášení zpochybňuje, které z uvedených podmínek upřednostňují tvorbu stalaktitů. Jedná se tedy o cvičení o posun rovnováhy, protože tvorba CaCO3 nastane, když je váha posunuta směrem k vašemu směru (doleva).
Pravda, protože když se odpaří, množství vody (přítomné nalevo od váhy) klesá. Podle princip Le Chatelier, když koncentrace účastníka klesá, rovnováha se vždy posune na jeho stranu.
II- Falešné, protože jeskyně jsou chladná a vlhká místa, takže přímá reakce tvorby stalaktitů je exotermická. Pokud je proud studeného, vlhkého vzduchu, který podporuje exotermický proces a zvyšuje množství vody, při vstupu do jeskyně se reakce posune přímým směrem, aniž by upřednostňovala vznik stalaktity.
III- Je pravda, že jeskyně jsou chladná a vlhká místa a přímá reakce je exotermická, pokud teplota v zvýšení jeskyně bude reakce přemístěna v nepřímém (endotermickém) směru, což zvýhodní vznik stalaktity.
IV - Falešné, protože jeskyně jsou chladná a vlhká místa a přímá reakce je exotermická, pokud teplota v jeskyně klesá, reakce se posune přímým směrem (exotermickým), což nebude příznivé pro tvorbu stalaktity.
Podívejte se také:Chemická rovnováha v jeskyních
4- Ionizační konstanta
Příklad: (UECE) Koncentrace [H+] řešení 6 × 10-7 mol / litr kyseliny H2S, s Ki ionizační konstantou 10-7, je to stejné jako:
a) 5 × 10-7 mol / litr
b) 6 × 10-7 mol / litr
c) 3 × 10-6 mol / litr
d) 2 × 10-7 mol / litr
Správná odpověď: Písmeno D.
Jelikož máme pouze jednu kyselinu nebo jednu zásadu, jedná se o cvičení ionizační konstanta (Ki). Abychom vyřešili tento druh otázky, musíme znát koncentrace iontů a elektrolytu (kyseliny nebo zásady).
Abychom mohli začít řešit cvičení na ionizační konstantě, musíme použít rovnici kyselé ionizace (v případě cvičení H2S) nebo základna.
Nepřestávejte... Po reklamě je toho víc;)
Podle sestavené rovnice je koncentrace H+ je stejný jako HS- v rovnováze kvůli stechiometrickému podílu. Protože tyto hodnoty neznáme, použijeme x pro obě koncentrace.
Poznámka: můžeme použít x pro obě koncentrace, protože máme co do činění s produktem.
Krok 1: Sestavení výrazu Ki.
Sestava vyjádření rovnovážné ionizační konstanty sleduje stejný princip konstanty, pokud jde o koncentraci v mol / L.
Krok 2: Použijte hodnoty poskytnuté cvičením v sestaveném výrazu Ki.
Krok 3: Vypočítejte delta hodnotu.
Krok 4: Vypočítejte možnou hodnotu x pro nalezenou deltu.
Pro x1
Poznámka: koncentrace nemůže být záporná. Tato hodnota tedy není platná.
Pro x2
5 - Ostwaldův zákon ředění
Příklad: (ITA) Ve vodném roztoku monokarboxylové kyseliny 0,100 mol / l při 25 ° C je po dosažení rovnováhy kyselina 3,7% disociována. Zaškrtněte volbu, která obsahuje správnou hodnotu pro disociační konstantu této kyseliny při této teplotě.
a) 1.4
b) 1,4 × 10-3
c) 1,4 × 10-4
d) 3,7 × 10-2
e) 3,7 × 10-4
Správná odpověď: Písmeno C.
Přes Ostwaldův zákon ředění, vypočítáme ionizační konstantu (Ki) silného elektrolytu (α je větší než 5%) pomocí vzorce:
Pro výpočet ionizační konstanty slabého elektrolytu (α je menší než 5%), použijeme následující vzorec:
Cvičení na Ostwaldův zákon ředění je snadno rozpoznatelné, protože představuje koncentraci v mol / L (v tomto případě 0,100 mol / L) jednoho elektrolytu (monokarboxylové kyseliny), disociační procento (α = 3,7%) nebo disociační nebo ionizační konstanta (Ki).
Protože kyselina je slabá, tak:
6- Chemická rovnováha zahrnující pH a pOH
Příklad: (PUC-MG) Ve třech nádobách X, Y a Z obsahují neznámé základní roztoky o koncentraci 0,1 mol / l. Měřením pH tří roztoků univerzálním indikátorovým papírem byly získány následující hodnoty: pH = 8, pH = 10 a pH = 13. Zaškrtněte SPRÁVNÉ prohlášení:
a) Koncentrace OH- základny Z se rovná 10-13 mol / l.
b) Kb od báze X je větší než Kb od báze Y.
c) Základna Y vede elektrický proud lépe než základna Z.
d) Báze X je zcela ionizovaná.
e) V lahvi Z je obsažen silný základ.
Správná odpověď: Písmeno e
Chcete-li začít s řešením tohoto cvičení, je třeba si zapamatovat několik důležitých bodů:
První: pH + pOH = 14
Druhý: čím vyšší je pH ve vztahu k hodnotě 7, tím zásadnější řešení bude. Čím zásaditější je roztok, tím vyšší je koncentrace hydroxidových anionů [OH-].
Třetí: [ACH-] = 10-pOH
Pokoj, místnost: čím menší je pOH, tím větší je Kb, tj. tím více bude ionizovaná nebo disociovaná báze.
Na základě těchto znalostí tedy problém vyřešte krok za krokem níže:
Krok 1: Určete pOH každého roztoku.
Pro řešení X:
pH + pOH = 14
8 + pOH = 14
pOH = 14 - 8
pOH = 6
Pro řešení Y:
pH + pOH = 14
10+ pOH = 14
pOH = 14 - 10
pOH = 4
Pro řešení Z:
pH + pOH = 14
13 + pOH = 14
pOH = 14 - 13
pOH = 1
Krok 2: Abychom posoudili alternativu A, musíme určit koncentraci hydroxidu pro roztok Z.
[Ach-] = 10-pOH
[Ach-] = 10-1 mol / l,
Brzy se alternativa A je nepravdivá.
Krok 3: Porovnejte základnu X Kb se základnou Y.
Báze X Kb je menší než báze Y Kb, protože její pOH je větší. Brzy se alternativa B je nepravdivá.
Krok 4: Spojte pOH se silou a disociací.
K vedení elektrického proudu dochází nejlépe v řešeních, která mají silný elektrolyt s vyšším pOH. Základna Y nevodí elektrický proud lépe než základna Z, protože její pOH je nižší, takže se uvolňuje méně iontů. Takže alternativa C je nepravdivá.
Krok 5: Spojte pOH s disociací.
Čím menší je pOH, tím více se disociuje báze. Protože roztok s nejvyšším pOH je v nádobě X, obsahuje nejméně disociovaný roztok. Proto alternativa D je nepravdivá.
Podívejte se také: PH v ústech a zubní kaz
7- Pufrovací roztok
Příklad: (UFES) Hodnota pH lidské krve je udržována v úzkém rozmezí (7,35 - 7,45) různými pufrovacími systémy. Poukažte na jedinou alternativu, která může představovat jeden z těchto vyrovnávacích systémů:
a) CH3COOH / NaCl
b) HCl / NaCl
c) H3PRACH4 / NaNO3
d) KOH / KCl
e) H2CO3 / NaHCO3
Odpovědí na tuto otázku je alternativa E, protože se jedná o cvičení v pufrovací roztok nebo vyrovnávací systém. Toto řešení se týká chemické rovnováhy tvořené směsí dvou roztoků: kyseliny (při cvičení H2CO3) nebo slabá báze a sůl, která má stejnou kyselou složku (při cvičení NaHCO3) nebo základna.
a- Nepravda, protože se jedná o směs tvořenou slabou kyselinou a solí, která nemá žádnou kyselou složku.
b- False, protože se jedná o směs tvořenou silnou kyselinou, protože HCl je jednou ze tří silných hydracidů (ostatní jsou HBr a HI).
c- Nepravda, protože se jedná o směs tvořenou mírnou kyselinou a solí, která nemá kyselou složku.
d- Nepravda, protože se jedná o směs tvořenou silnou bází (má prvek z rodiny alkalických kovů).
Podívejte se také: Pufrovací roztok v lidské krvi
Podle mě. Diogo Lopes Dias
