Kemiske balanceøvelser

Kemisk balance er et af de emner, der mest falder i Enem og optagelsesprøver.

Aspekter af reversible reaktioner behandles i spørgsmålene, og kandidaterne evalueres både ved beregninger og ved de begreber, der involverer dette tema.

Med det i tankerne lavede vi denne liste med spørgsmål med forskellige tilgange til kemisk balance.

Udnyt beslutningskommentarerne for at forberede dig til eksamenerne, og se de trinvise instruktioner om, hvordan du løser spørgsmålene.

Generelle begreber kemisk ligevægt

1. (Uema) I ligningen efter kemisk ligevægt, kan vi konkludere ligevægtskonstanten , om hvilket det er korrekt at angive, at:

a) jo højere værdien af ​​Kc, jo lavere er udbyttet af den direkte reaktion.
b) K_ç uanset temperatur.
c) hvis hastighederne for fremadgående og omvendte reaktioner er ens, så er Kc = 0.
d) K_ç det afhænger af de indledende molariteter af reaktanterne.
e) jo større værdien af ​​Kc, jo større er koncentrationen af ​​produkterne.

Se svar

Korrekt svar: e) jo større værdi Kc er, jo større er koncentrationen af ​​produkterne.

Den direkte reaktion er repræsenteret af tallet 1, hvor:

Den omvendte reaktion er repræsenteret af

Værdien af ​​K_ç det beregnes ved forholdet mellem koncentrationer af produkter og reagenser.

Tælleren (som indeholder produkterne) er direkte proportional med ligevægtskonstanten. Derfor er jo højere værdien af ​​K_çjo større udbytte af den direkte reaktion, efterhånden som der dannes mere produkt, og jo større koncentration af produkter.

Værdien af ​​K_ç varierer med temperaturen, for når vi ændrer dens værdi, kan den endotermiske (varmeabsorption) eller den eksoterme (varmeudgivelses) reaktion være begunstiget, og med dette kan mere reagens eller produkt forbruges eller oprettes, hvilket ændrer ligevægtskonstanten, der afhænger af koncentrationen af reagenser.

Kc afhænger af de molære mængder af komponenterne, når ligevægt er etableret, og når hastighederne for de fremadgående og omvendte reaktioner er ens.

2. (UFRN) Den kemiske balance er karakteriseret ved at være dynamisk på det mikroskopiske niveau. For at opnå kvantitativ information om omfanget af kemisk ligevægt, anvendes ligevægtskonstantmængden. Overvej følgende strimmel:

Anvendt på kemisk balance, karakterens idé om balance:

a) Det er korrekt, fordi halvdelen af ​​mængderne i kemisk ligevægt altid er produkter, og den anden halvdel er reaktanter.
b) Det er ikke korrekt, da koncentrationer af produkter og koncentrationer af reaktanter i kemisk ligevægt kan være forskellige, men de er konstante.
c) Det er korrekt, fordi koncentrationen af ​​reaktanter og produkter i kemisk ligevægt altid er den samme, så længe ligevægten ikke forstyrres af en ekstern virkning.
d) Det er ikke korrekt, da koncentrationer af produkterne i kemisk ligevægt altid er højere end for reaktanterne, så længe ligevægten ikke påvirkes af en ekstern faktor.
e) Det er korrekt, fordi koncentrationerne af reaktanter og produkter i kemisk ligevægt ikke altid er de samme.

Se svar

Korrekt svar: b) Det er ikke korrekt, da koncentrationer af produkter og koncentrationer af reaktanter i kemisk ligevægt kan være forskellige, men de er konstante.

Ved ligevægt kan mængderne af produkter og reagenser beregnes ud fra konstanten af balance, og ikke nødvendigvis bør være halvdelen af ​​mængden af ​​produkter og den anden halvdel reagenser.

Ligevægtskoncentrationer er ikke altid de samme, de kan være forskellige, men konstante, hvis der ikke opstår forstyrrelser i ligevægt.

Ligevægtskoncentrationer bør afhænge af, hvilken reaktion der foretrækkes, hvad enten den er direkte eller invers. Vi kan vide dette ved værdien af ​​K_ç: hvis K_ç 1, Direkte reaktion foretrækkes. allerede hvis K_ç 1 foretrækkes den omvendte reaktion.

Kemiske balancediagrammer

3. (UFPE) I begyndelsen af ​​det 20. århundrede skabte forventningen om første verdenskrig et stort behov for nitrogenforbindelser. Haber var banebrydende for produktionen af ​​ammoniak fra nitrogen i luften. Hvis ammoniak anbringes i en lukket beholder, nedbrydes den i henhold til følgende ubalancerede kemiske ligning: NH_3(g) → N_{2 (g)} + H_{2 (g)}. Variationerne i koncentrationer over tid er illustreret i følgende figur:

Fra analysen af ​​figuren ovenfor kan vi konstatere, at kurverne A, B og C repræsenterer den tidsmæssige variation af henholdsvis koncentrationerne af følgende reaktionskomponenter:
a) H₂nej₂ og NH₃
b) NH₃, H₂ og nej₂
c) NH₃nej₂ og H₂
d) Nej₂, H₂ og NH₃
e) H₂, NH₃ og nej₂

Se svar

Korrekt svar: d) N₂, H₂ og NH₃.

1. trin: balance den kemiske ligning.

2 NH_3(g) → N_{2 (g)} + 3 H_{2 (g)}

Med den afbalancerede reaktion indså vi, at det tager 2 mol ammoniak at nedbrydes til nitrogen og hydrogen. Mængden af ​​brint produceret i reaktionen er også tre gange større end den for ammoniak.

2. trin: fortolke kortdataene.

Hvis ammoniak nedbrydes, er koncentrationen i grafen maksimal og falder som vist i kurve C.

Produkterne, når de dannes, er koncentrationerne i begyndelsen af ​​reaktionen nul og stiger, når reaktanten bliver et produkt.

Da mængden af ​​brint, der produceres, er tre gange større end kvælstof, er kurven for denne gas den største, som nævnt i B.

Det andet produkt, der dannes, er nitrogen, som det ses i kurve A.

4. (Cesgranrio) Systemet repræsenteret ved ligningen var i balance. Ligevægtstilstanden blev brat ændret ved en tilsætning af stof G. Systemet reagerer for at genoprette balancen. Hvilket af følgende diagrammer repræsenterer bedst de ændringer, der opstod under den beskrevne proces?

Se svar

Korrekt svar: d).

Da systemet var i ligevægt i begyndelsen, forblev mængden af ​​stoffer G og H konstant.

Forstyrrelsen opstod, da koncentrationen af ​​G steg, og systemet reagerede ved at transformere dette reaktant i mere produkt H, der skubber balancen til højre, dvs. favoriserer reaktionen direkte.

Vi bemærker, at reagenskurven G falder, når den forbruges, og produktkurven H øges, når den dannes.

Når en ny ligevægt er etableret, bliver størrelsen konstant igen.

Ligevægtskonstant: forholdet mellem koncentration og tryk

5. (UFRN) At vide, at K_P = K_ç (RT)ⁿ, vi kan sige, at K_P = K_ç, til:

stål_2(g) + H_{2 (g)} ↔ CO_(g) + H₂O_(g)
b) H_{2 (g)} + ½_{2 (g)} ↔ H₂O₍₁₎
c) Nej_{2 (g)} + 3 H_{2 (g)} NH 2 NH_3(g)
d) NEJ_(g) + ½ O2_(g) ↔ NEJ_2(g)
e) 4 FeS_(s) + 7 O_{2 (g)} Fe 2 Fe₂O_{3 (r)} + 4 SO_2(g)

Se svar

Korrekt svar: a) CO_2(g) + H_{2 (g)} ↔ CO_(g) + H₂O_(g)

Til K_P være lig med K_ç variationen i antallet af mol skal være lig med nul, da ethvert tal hævet til nul resulterer i 1:

K_P = K_ç (RT)⁰
K_P = K_ç x 1
K_P = K_ç

Ændringen i antallet af mol beregnes ved:

∆n = antal mol produkter - antal mol reagenser

I denne beregning deltager kun koefficienterne for stoffer i luftform.

Ved anvendelse af hver alternativ ligning har vi:

stål2(g) + H2 (g) ↔ CO(g) + H2O(g)	=n = [(1 + 1) - (1 + 1)] = 2 - 2 = 0
b) H2 (g) + ½2 (g) ↔ H2O(1)	=n = [0 - (1 + 1/2)] = 0 - 3/2 = - 3/2
c) Nej2 (g) + 3 H2 (g) NH 2 NH3 (g)	∆n = [2 - (1 + 3)] = 2-4 = - 2
d) NEJ(g) + ½2 (g) ↔ NEJ2 (g)	∆n = [1 - (1 + 1/2)] = 1-3/2 = - 1/2
e) 4 FeS(s) + 7 O2 (g) Fe 2 Fe2O3 (r) + 4 SO2 (g)	∆n = [(0 + 4) - (0 + 7)] = 4-7 = - 3

Med disse resultater kan vi se, at det alternativ, hvis værdi svarer til det krævede resultat, er det i den første ligning.

6. (UEL-tilpasset) Til reaktionen repræsenteret af ligevægtskonstanterne K_ç og K_P udtrykkes ved ligningerne: (givet: p = partialtryk)

Se svar

Korrekt alternativ:

Ligevægtskonstanten beregnes ved:

Faste forbindelser, på grund af deres konstante koncentrationer, deltager ikke i beregningen af ​​K_çderfor er ligevægtskonstanten for den givne ligning:

For ligevægtskonstanten, i form af tryk, deltager kun gasserne i beregningen, så:

Beregning af ligevægtskonstanten

7. (Enem / 2015) Flere syrer anvendes i industrier, der bortskaffer deres spildevand i vandområder, såsom floder og søer, hvilket kan påvirke miljøbalancen. For at neutralisere surheden kan calciumcarbonatsalt tilsættes spildevandet i passende mængder, da det producerer bicarbonat, som neutraliserer vandet. Ligningerne involveret i processen præsenteres:

Baseret på værdierne af ligevægtskonstanterne for reaktionerne II, III og IV ved 25 ° C, hvad er den numeriske værdi af ligevægtskonstanten for reaktion I?

a) 4,5 x 10^-26
b) 5,0 x 10^-5
c) 0,8 x 10^-9
d) 0,2 x 10⁵
e) 2,2 x 10²⁶

Se svar

Korrekt svar: b) 5,0 x 10^-5

1. trin: Brug Hess's lov til at foretage de nødvendige justeringer.

Givet en kemisk ligning:

Konstanten beregnes ved:

Men hvis vi vender ligningen, får vi som et resultat:

Og konstanten bliver det omvendte:

For at nå frem til ligning 1, der er givet i spørgsmålet, er vi nødt til at vende ligning II som i det foregående eksempel.

2. trin: Manipuler ligninger II, III og IV for at nå frem til resultatet af ligning I.

3. trin: beregne ligevægtskonstanten i ligning I.

Beregning af K_jeg gøres ved at gange de konstante værdier.

Som i beregningen har vi lige baser, vi gentager basen og tilføjer eksponenterne.

Da vi nu har en division med lige basekræfter, gentager vi basen og trækker eksponenterne.

8. (UnB) Phosphorpentachlorid er et meget vigtigt reagens i organisk kemi. Det fremstilles i gasfasen gennem reaktionen:
En flaske med kapacitet på 3,00 liter indeholder ved ligevægt ved 200 ° C: 0,120 mol PCl_5(g)0,600 mol PCl_3(g) og 0,0120 mol CL_2(g). Hvad er værdien af ​​ligevægtskonstanten ved denne temperatur?

Se svar

Korrekt svar: 50 (mol / l)^-1

1. trin: Saml udtrykket af ligevægtskonstanten for reaktionen.

2. trin: beregne koncentrationerne i mol / L for hver komponent ved ligevægt.

Molær koncentrationsformel:

PCl3	Cl2	PCl5

3. trin: udskift koncentrationerne i det konstante udtryk, og beregn værdien af ​​K_ç.

Ansøgninger om ligevægt

9. (Enem / 2016) Efter fuldstændig slitage kan dækkene brændes for at generere energi. Blandt de gasser, der genereres ved fuldstændig forbrænding af vulkaniseret gummi, er nogle forurenende stoffer og forårsager sur regn. For at forhindre dem i at flygte ud i atmosfæren kan disse gasser bobles ind i en vandig opløsning indeholdende et passende stof. Overvej de stofoplysninger, der er anført i tabellen.

Blandt de stoffer, der er anført i tabellen, er den, der er i stand til effektivt at fjerne forurenende gasser (a)

a) Phenol.
b) Pyridin.
c) Methylamin.
d) Kaliumhydrogenphosphat.
e) Kaliumhydrogensulfat.

Se svar

Korrekt svar: d) Kaliumhydrogenphosphat.

CO₂, svovloxider (SO₂ også₃) og nitrogenoxider (NO og NO₂) er de vigtigste forurenende gasser.

Når de reagerer med vand til stede i atmosfæren, er der en syredannelse der forårsager en stigning i surhedsgraden af ​​regn, hvorfor det kaldes sur regn.

Ligevægtskonstanterne i tabellen beregnes ved forholdet mellem koncentrationer af produkter og reagenser som følger:

Bemærk, at ligevægtskonstanten er proportional med koncentrationen af ​​produkter: jo større mængde produkter, jo større er værdien af ​​K_ç.

Bemærk værdierne for den første og sidste komposit i tabellen for K_ç:

pyridin
Kaliumhydrogensulfat

Når vi sammenligner de to tal, ser vi, at jo mindre den negative effekt er, jo større er værdien af ​​konstanten.

For at fjerne forurenende stoffer mere effektivt, OH^- at reagere med H-ioner⁺ til stede i syrer gennem en neutraliseringsreaktion.

Blandt de præsenterede stoffer er dem, der producerer de hydroxyler, der er nødvendige for at neutralisere sure forbindelser: pyridin, methylamin og kaliumhydrogenphosphat.

For at finde ud af, hvilken forbindelse der er mest effektiv, observerer vi ligevægtskonstanterne: jo højere den konstante værdi, jo større er koncentrationen af ​​OH^-.

Den vandige opløsning, der indeholder et stof, der er egnet til dette formål, er således kaliumhydrogenphosphat, da det er mere basisk og neutraliserer syrer mere effektivt.

Læs disse tekster for at lære mere.:

• ionisk balance
• Neutraliseringsreaktion

10. (Enem / 2009) Sæber er salte af langkædede carboxylsyrer, der anvendes for at lette, under vaskeprocesser, fjernelse af stoffer med lav vandopløselighed, f.eks. olier og fedt. Den følgende figur repræsenterer strukturen af ​​et sæbemolekyle.

I opløsning kan sæbeanioner hydrolysere vand og derved danne den tilsvarende carboxylsyre. For eksempel for natriumstearat etableres følgende balance:

Da den dannede carboxylsyre er dårligt opløselig i vand og mindre effektiv til fjernelse af fedt, mediets pH skal kontrolleres på en sådan måde, at balancen ovenfor forskydes til højre.

Baseret på informationen i teksten er det korrekt at konkludere, at sæber fungerer på en måde:

a) Mere effektiv ved basisk pH.
b) Mere effektiv ved sur pH.
c) Mere effektiv ved neutral pH.
d) Effektiv over ethvert pH-område.
e) Mere effektiv ved sur eller neutral pH.

Se svar

Svar: a) Mere effektiv ved basisk pH.

I den viste balance ser vi, at natriumstearat, når det reagerer med vand, danner en carboxylsyre og hydroxyl.

Formålet med at kontrollere pH er ikke at tillade dannelse af carboxylsyre, og dette gøres ved at flytte balancen ved at ændre OH-koncentrationen^-.

jo mere OH^- i opløsning er der en forstyrrelse på produktsiden, og det kemiske system reagerer ved at indtage det stof, der havde sin koncentration øget, i dette tilfælde hydroxyl.

Derfor vil der være transformation af produkter til reagenser.

Derfor fungerer sæber mest effektivt ved basisk pH, da overskydende hydroxyl flytter balancen til venstre.

Hvis pH var surt, ville der være en højere koncentration af H⁺ det ville påvirke balancen ved at forbruge OH^- og balancen ville virke ved at producere mere hydroxyl, flytte balancen til venstre og producere mere carboxylsyre, hvilket ikke er af interesse i den præsenterede proces.

Kemisk ligevægtsskift

11. (Enem / 2011) Sodavand er i stigende grad blevet målet for folkesundhedspolitikker. Limprodukter indeholder fosforsyre, et stof, der er skadeligt for fiksering af calcium, det mineral, der er hovedkomponenten i tændermatricen. Karies er en dynamisk proces med ubalance i processen med dental demineralisering, tab af mineraler på grund af surhed. Det er kendt, at hovedkomponenten i tandemaljen er et salt kaldet hydroxyapatit. Sodavand på grund af tilstedeværelsen af ​​saccharose sænker pH-værdien af ​​biofilmen (bakteriel plak), hvilket forårsager demineralisering af tandemaljen. Spytforsvarsmekanismer tager 20 til 30 minutter at normalisere pH-niveauet og remineralisere tanden. Følgende kemiske ligning repræsenterer denne proces:

_{GROISMAN, S. Effekten af ​​sodavand på tænderne vurderes uden at tage den af ​​kosten. Tilgængelig i: http://www.isaude.net. Adgang til: 1. maj 2010 (tilpasset).}

I betragtning af at en person indtager læskedrikke dagligt, kan der opstå en proces med dental demineralisering på grund af den øgede koncentration af

a) OH^–, som reagerer med Ca-ioner²⁺, skubber balance til højre.
b) H⁺, som reagerer med OH-hydroxylerne^–, skubber balance til højre.
c) OH^–, som reagerer med Ca-ioner²⁺, skubber balance til venstre.
d) H⁺, som reagerer med OH-hydroxylerne^–, skubber balance til venstre.
e) Ca²⁺, som reagerer med OH-hydroxylerne^–, skubber balance til venstre.

Se svar

Korrekt svar: b) H⁺, som reagerer med OH-hydroxylerne^–, skubber balance til højre.

Når pH falder, skyldes det, at surheden er steget, dvs. koncentrationen af ​​H-ioner⁺, som erklæringen siger, er der tilstedeværelsen af ​​fosforsyre.

Disse ioner reagerer med OH^- hvilket får dette stof til at blive forbrugt og følgelig at flytte balancen til højre, da systemet virker ved at producere flere af disse fjernede ioner.

Ligevægtsskiftet mellem reaktanter og produkter opstod på grund af faldet i OH-koncentrationen^-.

Hvis Ca-ionerne²⁺ og åh^- havde koncentrationen øget, ville det flytte balancen til venstre, da systemet ville reagere ved at forbruge dem og danne mere hydroxyapatit.

12. (Enem / 2010) Når man åbner en sodavand, bemærkes det undertiden, at en del af produktet hurtigt lækker fra enden af ​​beholderen. Forklaringen på dette forhold er relateret til forstyrrelsen af ​​den kemiske balance, der findes mellem nogle af produktets ingredienser i henhold til ligningen:

Ændring af den tidligere balance, relateret til lækage af kølemiddel under de beskrevne betingelser, resulterer i:

a) CO-frigivelse₂ for miljøet.
b) Hæve temperaturen på beholderen.
c) Højde på det indre tryk i beholderen.
d) Forøgelse af CO-koncentration₂ i væsken.
e) Dannelse af en betydelig mængde H₂O.

Se svar

Korrekt svar: a) CO-frigivelse₂ for miljøet.

Inde i flasken blev kuldioxid opløst i væsken på grund af højt tryk.

Når flasken åbnes, er trykket inde i beholderen (hvilket var større) lig med trykket i miljøet, og dermed er der en udslip af kuldioxid.

Ligevægtsskiftet mellem reaktanter og produkter opstod på grund af faldet i tryk: når trykket falder, skifter ligevægten til det største volumen (antal mol).

Reaktionen skiftede til venstre og CO₂ som blev opløst i væsken blev frigivet, sivede ud, da flasken blev åbnet.