Kemiallisen tasapainon harjoitukset

Kemiallinen tasapaino on yksi aiheista, jotka eniten putoavat Enemissä ja pääsykokeissa.

Palautuvien reaktioiden näkökohtia käsitellään kysymyksissä, ja ehdokkaat arvioidaan sekä laskelmilla että tämän teeman käsitteillä.

Tämän mielessä teimme tämän luettelon kysymyksistä eri lähestymistavoilla kemialliseen tasapainoon.

Hyödynnä päätöslauselmia valmistautuaksesi kokeisiin ja tutustu vaiheittaisiin ohjeisiin kysymysten ratkaisemiseksi.

Kemiallisen tasapainon yleiset käsitteet

1. (Uema) Yhtälössä kemiallisen tasapainon saavuttamisen jälkeen voimme päätellä tasapainovakion , josta on oikein todeta, että:

a) mitä korkeampi Kc: n arvo, sitä pienempi suoran reaktion saanto.
b) K._ç lämpötilasta riippumatta.
c) jos eteen- ja käänteisreaktioiden nopeudet ovat samat, Kc = 0.
d) K_ç se riippuu reagenssien alkuperäisistä molaarisuuksista.
e) mitä suurempi on Kc: n arvo, sitä suurempi on tuotteiden pitoisuus.

Katso Vastaus

Oikea vastaus: e) mitä suurempi on Kc: n arvo, sitä suurempi on tuotteiden pitoisuus.

Suoraa reaktiota edustaa numero 1, jossa:

Käänteistä reaktiota edustaa

K: n arvo_ç se lasketaan tuotteiden ja reagenssien pitoisuuksien välisellä suhteella.

Osoitin (joka sisältää tuotteet) on suoraan verrannollinen tasapainovakioon. Siksi korkeampi K: n arvo_ç, sitä suurempi on suoran reaktion saanto, kun tuotetta muodostuu enemmän ja näin ollen sitä suurempi tuotteiden konsentraatio.

K: n arvo_ç vaihtelee lämpötilan mukaan, koska kun muutamme sen arvoa, endoterminen (lämmön imeytyminen) tai eksoterminen (lämmön vapautuminen) reaktio voi tapahtua suotuisampaa ja täten voidaan kuluttaa tai luoda enemmän reagenssia tai tuotetta, mikä muuttaa tasapainovakioa, joka riippuu reagenssit.

Kc riippuu komponenttien molaarisista määristä, kun tasapaino on saavutettu ja kun eteenpäin ja taaksepäin suuntautuvien reaktioiden nopeudet ovat samat.

2. (UFRN) Kemialliselle tasapainolle on tunnusomaista, että se on dynaaminen mikroskooppisella tasolla. Kvantitatiivisten tietojen saamiseksi kemiallisen tasapainon laajuudesta käytetään tasapainovakioarvoa. Harkitse seuraavaa nauhaa:

Kemialliseen tasapainoon sovellettuna hahmon idea tasapainosta:

a) Se on oikea, koska kemiallisessa tasapainossa puolet määristä on aina tuotteita ja toinen puoli reagoivia aineita.
b) Se ei ole oikein, koska kemiallisessa tasapainossa tuotteiden ja reagoivien aineiden pitoisuudet voivat olla erilaiset, mutta ne ovat vakioita.
c) Se on oikea, koska kemiallisessa tasapainossa reagenssien ja tuotteiden konsentraatiot ovat aina samat, kunhan tasapainoa ei häiritse ulkopuolinen vaikutus.
d) Se ei ole oikea, koska kemiallisessa tasapainossa tuotteiden pitoisuudet ovat aina korkeammat kuin reagoivien, kunhan tasapaino ei vaikuta ulkoiseen tekijään.
e) Se on oikea, koska kemiallisessa tasapainossa reagenssien ja tuotteiden pitoisuudet eivät ole aina samat.

Katso Vastaus

Oikea vastaus: b) Se ei ole oikea, koska kemiallisessa tasapainossa tuotteiden ja reagoivien aineiden pitoisuudet voivat olla erilaiset, mutta ne ovat vakioita.

Tasapainossa tuotteiden ja reagenssien määrät voidaan laskea tasapainon, eikä sen tarvitse välttämättä olla puolet tuotemäärästä ja toinen puoli reagenssit.

Tasapainopitoisuudet eivät ole aina samat, ne voivat olla erilaisia, mutta vakioita, jos tasapainossa ei esiinny häiriöitä.

Tasapainopitoisuuksien on riipputtava siitä, kumpi reaktio on suotuisa, joko suora tai käänteinen. Voimme tietää tämän K-arvon perusteella_ç: jos K_ç 1, suora reaktio on suosiota. jo jos K_ç Kuviossa 1 suositaan käänteistä reaktiota.

Kemiallisen tasapainon kaaviot

3. (UFPE) 1900-luvun alussa ensimmäisen maailmansodan odotus aiheutti suuren tarpeen typpiyhdisteille. Haber oli edelläkävijä ammoniakin tuotannossa typestä ilmassa. Jos ammoniakki asetetaan suljettuun astiaan, se hajoaa seuraavan epätasapainoisen kemiallisen yhtälön mukaisesti: NH_3(g) → N_{2 g)} + H_{2 g)}. Pitoisuuksien vaihtelut ajan myötä on esitetty seuraavassa kuvassa:

Yllä olevan kuvan analyysistä voidaan todeta, että käyrät A, B ja C edustavat vastaavien seuraavien reaktiokomponenttien pitoisuuksien ajallista vaihtelua:
a) H₂, ei₂ ja NH₃
b) NH₃, H₂ ja ei₂
c) NH₃, ei₂ ja H₂
d) Ei₂, H₂ ja NH₃
e) H₂, NH₃ ja ei₂

Katso Vastaus

Oikea vastaus: d) N₂, H₂ ja NH₃.

1. vaihe: tasapainottaa kemiallinen yhtälö.

2 NH_3(g) → N_{2 g)} + 3 H_{2 g)}

Tasapainoisella reaktiolla huomasimme, että 2 moolia ammoniakkia hajoaa typeksi ja vedyksi. Myös reaktiossa tuotetun vedyn määrä on kolme kertaa suurempi kuin ammoniakin.

2. vaihe: tulkitse kaaviotiedot.

Jos ammoniakki hajoaa, kaaviossa sen pitoisuus on suurin ja pienenee käyrästä C.

Tuotteet niiden muodostuessa reaktion alussa pitoisuudet ovat nollia ja kasvavat, kun reagoivasta aineesta tulee tuote.

Koska tuotetun vedyn määrä on kolme kertaa suurempi kuin typen määrä, tämän kaasun käyrä on suurin, kuten huomautuksessa B.

Toinen muodostuva tuote on typpi käyrästä A.

4. (Cesgranrio) Yhtälön edustama järjestelmä oli tasapainossa. Tasapainotilaa muutettiin äkillisesti lisäämällä ainetta G. Järjestelmä reagoi tasapainon palauttamiseen. Mikä seuraavista kaavioista kuvaa parhaiten kuvatun prosessin aikana tapahtuneita muutoksia?

Katso Vastaus

Oikea vastaus: d).

Koska järjestelmä oli alussa tasapainossa, aineiden G ja H määrät pysyivät vakioina.

Häiriö tapahtui, kun G: n konsentraatio kasvoi ja järjestelmä reagoi muuttamalla tämän reagenssia enemmän tuotteessa H, siirtämällä tasapainon oikealle, eli suosimalla reaktiota suoraan.

Huomaamme, että reagenssikäyrä G pienenee kulutuksen aikana ja tuotekäyrä H kasvaa muodostuessaan.

Kun uusi tasapaino saavutetaan, määrät muuttuvat jälleen vakioiksi.

Tasapainovakio: pitoisuuden ja paineen suhde

5. (UFRN) Tietäen, että K_P = K_ç (RT)ⁿ, voimme sanoa, että K_P = K_ç, varten:

teräs_2(g) + H_{2 g)} ↔ CO_(g) + H₂O_(g)
b) H_{2 g)} + ½_{2 g)} ↔ H₂O₍₁₎
c) Ei_{2 g)} + 3 H_{2 g)} ↔ 2 NH_3(g)
d) EI_(g) + ½ O2_(g) ↔ EI_2(g)
e) 4 FeS_s + 7 O_{2 g)} ↔ 2 Fe₂O_{3 (s)} + 4 SO_2(g)

Katso Vastaus

Oikea vastaus: a) CO_2(g) + H_{2 g)} ↔ CO_(g) + H₂O_(g)

K: lle_P on yhtä suuri kuin K_ç moolien määrän vaihtelun on oltava yhtä suuri kuin nolla, koska mikä tahansa nollaksi nostettu luku johtaa 1:

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

Moolien määrän muutos lasketaan seuraavasti:

∆n = Tuotemoolien lukumäärä - Reagenssimoolien lukumäärä

Tässä laskelmassa osallistuvat vain kaasumaisessa tilassa olevien aineiden kertoimet.

Sovellettaessa jokaista vaihtoehtoista yhtälöä meillä on:

teräs2(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) Ei2 g) + 3 H2 g) ↔ 2 NH3 g)	∆n = [2 - (1 + 3)] = 2 - 4 = - 2
d) EI(g) + ½2 g) ↔ EI2 g)	∆n = [1 - (1 + 1/2)] = 1 - 3/2 = - 1/2
e) 4 FeSs + 7 O2 g) ↔ 2 Fe2O3 (s) + 4 SO2 g)	∆n = [(0 + 4) - (0 + 7)] = 4-7 = - 3

Näiden tulosten avulla voimme havaita, että vaihtoehto, jonka arvo vastaa vaadittua tulosta, on ensimmäinen yhtälö.

6. (UEL-mukautettu) Reaktiolle, jota edustaa tasapainovakiot K_ç ja K._P ilmaistaan ​​yhtälöillä: (Annettu: p = osapaine)

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto:

Tasapainovakio lasketaan seuraavasti:

Kiinteät yhdisteet eivät vakiopitoisuuksiensa vuoksi osallistu K: n laskemiseen_ç, siis annetun yhtälön tasapainovakio on:

Tasapainovakion osalta paineessa vain kaasut osallistuvat laskentaan, joten:

Tasapainovakion laskeminen

7. (Enem / 2015) Useita happoja käytetään teollisuudessa, joka hävittää jätevedensä vesistöihin, kuten jokiin ja järviin, mikä voi vaikuttaa ympäristön tasapainoon. Happamuuden neutraloimiseksi poistovirtaan voidaan lisätä kalsiumkarbonaattisuolaa sopivina määrinä, koska se tuottaa bikarbonaattia, joka neutraloi veden. Prosessiin liittyvät yhtälöt esitetään:

Mikä on reaktioiden II, III ja IV tasapainovakioiden arvojen perusteella 25 ° C: ssa, mikä on reaktion I tasapainovakion numeerinen arvo?

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

Katso Vastaus

Oikea vastaus: b) 5,0 x 10^-5

Ensimmäinen askel: käytä Hessin lakia tarvittavien mukautusten tekemiseen.

Annettu kemiallinen yhtälö:

Vakio lasketaan seuraavasti:

Mutta jos käännämme yhtälön, saamme tuloksena:

Ja vakiosta tulee käänteinen:

Kysymyksessä esitetyn yhtälön 1 saavuttamiseksi meidän on käännettävä yhtälö II, kuten edellisessä esimerkissä.

2. vaihe: Käsittele yhtälöitä II, III ja IV yhtälön I tuloksen saavuttamiseksi.

3. vaihe: Laske yhtälön I tasapainovakio

Lasketaan K_Minä tehdään kertomalla vakioarvot.

Kuten laskennassa, meillä on yhtäläinen kantojen voima, toistamme perustan ja lisätään eksponentit.

Koska meillä on nyt jako, jolla on yhtä suuri kantojen voima, toistamme perusmäärän ja vähennämme eksponentit.

8. (UnB) Fosforipentakloridi on erittäin tärkeä reagenssi orgaanisessa kemiassa. Se valmistetaan kaasufaasissa reaktion kautta:
3,00 litran tilavuuspullo sisältää tasapainossa 200 ° C: ssa: 0,120 mol PCI_5(g), 0,600 mol PCI: tä_3(g) ja 0,0120 mol CL: ää_2(g). Mikä on tasapainovakion arvo tässä lämpötilassa?

Katso Vastaus

Oikea vastaus: 50 (mol / L)^-1

1. vaihe: Kokoa reaktion tasapainovakion ilmentymä.

2. vaihe: Laske kunkin komponentin pitoisuudet mol / l tasapainossa.

Moolipitoisuuskaava:

PCl3	Cl2	PCl5

3. vaihe: korvaa vakiolausekkeen pitoisuudet ja laske K: n arvo_ç.

Sovellukset tasapainotasapainoon

9. (Enem / 2016) Täydellisen kulumisensa jälkeen renkaat voidaan polttaa energian tuottamiseksi. Vulkanoidun kumin täydellisessä palamisessa syntyvistä kaasuista jotkut ovat epäpuhtauksia ja aiheuttavat happosateita. Estääkseen niiden pääsyn ilmakehään, nämä kaasut voidaan kuplittaa vesiliuokseen, joka sisältää sopivan aineen. Harkitse taulukossa lueteltuja ainetietoja.

Taulukossa luetelluista aineista pystyy tehokkaimmin poistamaan saastuttavat kaasut (a)

a) fenoli.
b) Pyridiini.
c) metyyliamiini.
d) Kaliumvetyfosfaatti.
e) Kaliumvetysulfaatti.

Katso Vastaus

Oikea vastaus: d) Kaliumvetyfosfaatti.

CO₂, rikkioksidit (SO₂ ja niin₃) ja typpioksidit (NO ja NO₂) ovat tärkeimmät saastuttavat kaasut.

Kun ne reagoivat ilmakehässä olevan veden kanssa, on hapon muodostuminen jotka lisäävät sateen happamuutta, minkä vuoksi sitä kutsutaan happosateeksi.

Taulukossa ilmoitetut tasapainovakiot lasketaan tuotteiden ja reagenssien pitoisuuksien välisellä suhteella seuraavasti:

Huomaa, että tasapainovakio on verrannollinen tuotteiden konsentraatioon: mitä suurempi tuotteiden määrä, sitä suurempi on K_ç.

Huomaa taulukon ensimmäinen ja viimeinen yhdistetty arvo K: lle_ç:

pyridiini
Kaliumvetysulfaatti

Näitä kahta lukua verrattaessa näemme, että mitä pienempi negatiivinen voima, sitä suurempi vakion arvo.

Epäpuhtauksien poistamiseksi tehokkaammin OH^- reagoimaan H-ionien kanssa⁺ läsnä hapoissa a neutralointireaktio.

Esitettyjen aineiden joukossa niitä, jotka tuottavat happamien yhdisteiden neutraloimiseksi tarvittavia hydroksyylejä, ovat: pyridiini, metyyliamiini ja kaliumvetyfosfaatti.

Tehokkaimman yhdisteen selvittämiseksi tarkkailemme tasapainovakioita: mitä korkeampi vakioarvo, sitä suurempi on OH: n pitoisuus^-.

Siten vesiliuos, joka sisältää tähän tarkoitukseen sopivan aineen, on kaliumvetyfosfaatti, koska se on emäksisempi ja neutraloi hapot tehokkaammin.

Saat lisätietoja lukemalla nämä tekstit.:

• ionitasapaino
• Neutralointireaktio

10. (Enem / 2009) Saippuat ovat pitkäketjuisten karboksyylihappojen suoloja, joita käytetään pesuprosessien aikana veteen liukenemattomien aineiden, kuten öljyjen ja rasvat. Seuraava kuva kuvaa saippuamolekyylin rakennetta.

Liuoksessa saippuanionit voivat hydrolysoida vettä ja muodostaa siten vastaavan karboksyylihapon. Esimerkiksi natriumstearaatille määritetään seuraava tasapaino:

Koska muodostunut karboksyylihappo liukenee huonosti veteen ja vähemmän tehokkaasti rasvojen poistoon, väliaineen pH: ta on kontrolloitava, jotta estetään yllä olevan tasapainon siirtyminen oikealle.

Tekstissä olevien tietojen perusteella on oikein päätellä, että saippuat toimivat tavallaan:

a) Tehokkaampi emäksisessä pH: ssa.
b) Tehokkaampi happamassa pH: ssa.
c) Tehokkaampi neutraalissa pH: ssa.
d) Tehokas kaikilla pH-alueilla.
e) Tehokkaampi happamassa tai neutraalissa pH: ssa.

Katso Vastaus

Vastaus: a) Tehokkaampi emäksisessä pH: ssa.

Esitetyssä tasapainossa näemme, että natriumstearaatti reagoi veden kanssa muodostaa karboksyylihapon ja hydroksyylin.

PH: n säätämisen tarkoituksena ei ole sallia karboksyylihapon muodostumista, ja tämä tapahtuu siirtämällä tasapainoa muuttamalla OH-pitoisuutta^-.

sitä enemmän OH^- liuoksessa on häiriö tuotepuolella ja kemiallinen järjestelmä reagoi kuluttamalla ainetta, jonka pitoisuus oli noussut, tässä tapauksessa hydroksyyliä.

Tämän seurauksena tuotteet muuttuvat reagensseiksi.

Siksi saippuat toimivat tehokkaimmin emäksisessä pH: ssa, kun ylimääräinen hydroksyyli siirtää tasapainon vasemmalle.

Jos pH olisi hapan, H-pitoisuus olisi suurempi⁺ mikä vaikuttaisi tasapainoon kuluttamalla OH: ta^- ja tasapaino toimisi tuottamalla enemmän hydroksyyliä, siirtämällä tasapainon vasemmalle ja tuottamalla enemmän karboksyylihappoa, mikä ei ole kiinnostavaa esitetyssä prosessissa.

Kemiallinen tasapainon muutos

11. (Enem / 2011) Virvoitusjuomista on tullut yhä enemmän kansanterveyspolitiikan kohde. Liimatuotteet sisältävät fosforihappoa, ainetta, joka on haitallista kalsiumin kiinnittymiselle, mineraalille, joka on hampaiden matriisin pääkomponentti. Karies on dynaaminen epätasapaino hampaiden demineralisaatioprosessissa, happamuudesta johtuva mineraalihäviö. Tiedetään, että hammaskiillon pääkomponentti on suola, jota kutsutaan hydroksiapatiitiksi. Sakkaroosin läsnäolosta johtuen sooda alentaa biokalvon (bakteeriplakin) pH: ta aiheuttaen hammaskiillen demineralisaation. Syljen puolustusmekanismit vievät 20-30 minuuttia pH-arvon normalisointiin, hammas remineralisoituvat. Seuraava kemiallinen yhtälö kuvaa tätä prosessia:

_{GROISMAN, S. Sodan vaikutus hampaisiin arvioidaan ottamatta sitä pois ruokavaliosta. Saatavilla: http://www.isaude.net. Pääsy: 1. toukokuuta 2010 (mukautettu).}

Ottaen huomioon, että henkilö kuluttaa virvoitusjuomia päivittäin, voi tapahtua hampaiden demineralisoitumisprosessi lisääntyneen

a) OH^–, joka reagoi Ca-ionien kanssa²⁺, siirtämällä tasapainoa oikealle.
b) H⁺, joka reagoi OH-hydroksyylien kanssa^–, siirtämällä tasapainoa oikealle.
c) OH^–, joka reagoi Ca-ionien kanssa²⁺, siirtämällä tasapainoa vasemmalle.
d) H⁺, joka reagoi OH-hydroksyylien kanssa^–, siirtämällä tasapainoa vasemmalle.
e) Ca²⁺, joka reagoi OH-hydroksyylien kanssa^–, siirtämällä tasapainoa vasemmalle.

Katso Vastaus

Oikea vastaus: b) H⁺, joka reagoi OH-hydroksyylien kanssa^–, siirtämällä tasapainoa oikealle.

Kun pH laskee, se johtuu happamuuden lisääntymisestä, ts. H-ionien konsentraatiosta⁺, kuten lausunnossa sanotaan, fosforihappoa on läsnä.

Nämä ionit reagoivat OH: n kanssa^- aiheuttaa tämän aineen kulutuksen ja siten siirtää tasapainon oikealle, koska järjestelmä toimii tuottamalla enemmän näitä poistettuja ioneja.

Reagenssien ja tuotteiden välinen tasapainomuutos tapahtui OH-konsentraation pienenemisen vuoksi^-.

Jos Ca-ionit²⁺ ja oh^- jos pitoisuus olisi kasvanut, se siirtäisi tasapainon vasemmalle, koska järjestelmä reagoisi kuluttamalla niitä ja muodostamalla enemmän hydroksiapatiittia.

12. (Enem / 2010) Kun avaat soodaa, huomataan joskus, että osa tuotteesta vuotaa nopeasti astian päästä. Selitys tälle tosiasialle liittyy kemiallisen tasapainon häiriintymiseen tuotteen joidenkin ainesosien välillä yhtälön mukaan:

Aikaisemman saldon muuttaminen, joka liittyy kylmäainevuotoon kuvatuissa olosuhteissa, johtaa:

a) CO: n vapautuminen₂ ympäristölle.
b) Säiliön lämpötilan nostaminen.
c) Säiliön sisäisen paineen nousu.
d) CO-pitoisuuden nousu₂ nesteessä.
e) Merkittävän määrän H: n muodostuminen₂O.

Katso Vastaus

Oikea vastaus: a) CO-päästöt₂ ympäristölle.

Pullon sisällä hiilidioksidi liuotettiin nesteeseen korkean paineen vuoksi.

Kun pullo avataan, säiliön sisällä oleva paine (joka oli suurempi) on yhtä suuri kuin ympäristön paine, ja tällöin päästään ulos hiilidioksidista.

Reagenssien ja tuotteiden välinen tasapainomuutos tapahtui paineen laskun takia: kun paine laskee, tasapaino siirtyy suurimpaan tilavuuteen (moolien lukumäärä).

Reaktio siirtyi vasemmalle ja CO₂ joka oli liuennut nesteeseen, vapautui vuotamalla ulos pullon avaamisen yhteydessä.