תרגילים נפתרו על איזונים כימיים

בחומר זה תעקוב אחר החלטות והצדקות צעד אחר צעד לתגובות שונות תרגילים על איזון כימי, העוסקים בכמה נושאים בענף חשוב זה של כימיה פיזיקלית.

1- קבוע שיווי משקל מבחינת ריכוז במול / ליטר

דוגמא: (PUC-RS) שיווי משקל המעורב ביצירת גשם חומצי מיוצג על ידי המשוואה:

במיכל של ליטר אחד התערבבו 6 שומות של דו תחמוצת הגופרית ו -5 שומן חמצן. לאחר זמן מה, המערכת הגיעה לשיווי משקל, ומספר השומות של גופרית דו-חמצנית שנמדדה היה 4. הערך המשוער של קבוע שיווי המשקל הוא:

א) 0.53

ב) 0.66

ג) 0.75

ד) 1.33

ה) 2.33

תשובה נכונה: אות ד

התרגיל מבקש לחשב את קבוע שיווי המשקל במונחים של ריכוז mol / L. כדי שחישוב זה יתבצע, עלינו להשתמש בערכי שיווי משקל עבור כל משתתף בתגובה. הביטוי של Kc מציג את התוצאה של הכפלת ריכוזי המוצרים חלקי תוצר ריכוזי הריאגנטים:

עלינו להקפיד מאוד על קביעת הערכים של כל משתתף במאזן, שכן התרגיל לא תמיד יספק נתונים אלה, כפי שקורה בדוגמה זו. לכן עלינו לבצע את השלבים הבאים:

שלב 1: הרכיבו טבלה עם ערכים ידועים.

מכיוון שזו תחילת התגובה, המוצר יהיה בריכוז השווה לאפס. מאחר שערך שיווי המשקל במוצר תמיד שווה לסכום ההתחלה ובמהלך, הערך במהלך התגובה יהיה 4 mol / L.

שלב 2: קבע את הערכים במהלך התגובה.

כדי לקבוע את ערכי הריאגנטים במהלך התגובה, מספיק לייחס את הערך הידוע של המוצר לערכי הריאגנטים באמצעות היחס הסטואיכיומטרי. יש לנו 4 mol / L של SO₃ במהלך התגובה לפרופורציה 2 במאזן. כשיעור מערכת ההפעלה₂ הוא גם 2, יהיה לנו 4mol / L במהלך התהליך. אל ה- O₂, יהיה לנו רק 2 מול / ליטר, מכיוון שמקדם הסטואיכיומטרי שלו הוא 1.

כדי לסיים את הטבלה, מספיק להפחית את ערך ההתחלה בערך במהלך, כדי שנקבע את ערכי שיווי המשקל עבור המגיבים.

שלב 3: קבע את הערך של Kc.

כדי לקבוע את הערך של Kc, השתמש רק בערכים שנמצאו בשיווי המשקל בביטוי להלן:

2- שיווי משקל קבוע מבחינת לחץ חלקי

דוגמא: (SANTOS-SP) שימו לב למשוואת שיווי המשקל להלן:

כאשר מגיעים לאיזון הנ"ל, הלחץ הוא 2 אטמים ויש 50% NO₂ בנפח. הערך של קבוע שיווי המשקל בלחצים חלקיים (Kp) צריך להיות:

א) 0.2

ב) 0.25

ג) 1

ד) 0.5

ה) 0.75

תשובה נכונה: אות ג '

התרגיל מצביע על כך שלחץ המערכת הכולל בשיווי משקל הוא 2 אטומים וכי יש 50% (שבר חפרפרת) של NO₂. אז, בתחילה, עלינו לקבוע את הלחץ החלקי עבור כל גז בשיווי משקל על ידי הכפלת הלחץ הכולל על ידי השבר הטוחני:

• ל- NO₂:

pNO₂ = 0,5. 2

pNO₂ = כספומט אחד

• אל ה- N₂או₄: מכיוון שיש רק שני גזים במערכת, אחוז ה- N₂או₄ זה יהיה גם 50% ויביא לסך כולל של 100%.

P n₂או₄ = 0,5. 2

P n₂או₄ = כספומט אחד

קבוע שיווי המשקל, במונחים של לחצים חלקיים, מחושב על ידי חלוקת התוצאה של ה- הכפלת לחצים חלקיים של מוצרים גזיים על ידי תוצר לחצי ריאגנט גזית. במקרה זה הביטוי של Kp יהיה:

3- מעבר איזון

דוגמא: (PUCCAMP) היווצרות נטיפים, מרבצי סידן פחמתי הקיימים במערות הקרובות לאזורים עתירי גיר, ניתן לייצג על ידי התגובה ההפיכה הבאה:

אנא הקפידו על התנאים הבאים:

אני. אידוי מים מתמיד

II. זרם אוויר קר ולח

III. עליית טמפרטורה בתוך המערה

IV. הורדת הטמפרטורה בתוך המערה

אילו מהתנאים הללו מעדיפים יצירת נטיפים?

א) I ו- II

ב) אני ו- III

ג) II ו- III

ד) II ו- IV

ה) III ו- IV

תשובה נכונה: אות ב '

נטיפים הם מבנים שנוצרו על ידי סידן פחמתי (CaCO₃). ההצהרה מטילה ספק באילו מהתנאים המצוינים מעדיפים היווצרות נטיפים. זהו אפוא תרגיל בערך שינוי שיווי משקל, כי היווצרות CaCO₃ מתרחשת כאשר האיזון מועבר לכיוון שלך (שמאלה).

אני- נכון, מכיוון שכאשר הוא מתאדה, כמות המים (שנמצאת משמאל למאזן) פוחתת. לפי העיקרון של לה שאטלייר, כאשר ריכוז המשתתף פוחת, האיזון תמיד עובר לצד שלהם.

II- שקר, מכיוון שמערות הן מקומות קרים ולחים, כך התגובה הישירה של יצירת נטיפים הינה אקסותרמית. אם זרם של אוויר קר ולח, המעדיף את התהליך האקסותרמי ומגדיל את כמות המים, להיכנס למערה, התגובה תעבור לכיוון הישיר, ולא תעדיף את היווצרותה של נטיפים.

III- נכון, מכיוון שמערות הן מקומות קרים ולחים והתגובה הישירה היא אקסותרמית, אם הטמפרטורה ב עלייה במערה, התגובה תעקור בכיוון העקיף (אנדותרמי), דבר שיעדיף את היווצרותו של נטיפים.

IV- שקר, מכיוון שמערות הן מקומות קרים ולחים והתגובה הישירה היא אקסותרמית, אם הטמפרטורה המערה פוחתת, התגובה תועבר לכיוון הישיר (אקסותרמי), שלא יעדיף את היווצרותם של נטיפים.

ראה גם:איזון כימי במערות

4- קבוע יינון

דוגמא: (UECE) הריכוז [H⁺] של פתרון 6 × 10^-7 מול / ליטר חומצה H₂S, עם קבוע יינון Ki של 10^-7, זהה ל:

א) 5 × 10^-7 שומות / ליטר

ב) 6 × 10^-7 שומות / ליטר

ג) 3 × 10^-6 שומות / ליטר

ד) 2 × 10^-7 שומות / ליטר

תשובה נכונה: אות ד

מכיוון שיש לנו רק חומצה אחת או בסיס אחד, זהו תרגיל ב קבוע יינון (קי). לכן, כדי לפתור שאלה מסוג זה, עלינו לדעת את ריכוזי היונים והאלקטרוליט (חומצה או בסיס).

כדי להתחיל לפתור תרגיל על קבוע יינון, עלינו להשתמש במשוואת יינון חומצה (במקרה של התרגיל, H₂S) או הבסיס.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

על פי המשוואה המורכבת, הריכוז של H⁺ זהה ל- HS^- בשיווי משקל בגלל הפרופורציה הסטואיכיומטרית. מכיוון שאיננו מכירים ערכים אלה, נשתמש ב- x לשני הריכוזים.

הערה: אנו יכולים להשתמש ב- x לשני הריכוזים מכיוון שאנו עוסקים במוצר.

שלב 1: הרכבת הביטוי של קי.

מכלול הביטוי של קבוע יינון שיווי המשקל עוקב אחר אותו עיקרון של הקבוע מבחינת הריכוז במול / ליטר.

שלב 2: השתמש בערכים שמספק התרגיל בביטוי קי שהורכב.

שלב 3: חשב את ערך הדלתא.

שלב 4: חשב את ערך ה- x האפשרי עבור הדלתא שנמצאה.

• עבור x1

הערה: הריכוז לא יכול להיות שלילי. אז ערך זה אינו תקף.

• עבור x2

5- חוק הדילול של אוסטוולד

דוגמא: (ITA) בתמיסה מימית של 0.100 מול / ליטר של חומצה מונוקרבוקסילית ב 25 מעלות צלזיוס, החומצה מתנתקת ב -3.7% לאחר שהושג שיווי משקל. בדוק את האפשרות המכילה את הערך הנכון עבור קבוע הדיסוציאציה של חומצה זו בטמפרטורה זו.

א) 1.4

ב) 1.4 × 10^-3

ג) 1.4 × 10^-4

ד) 3.7 × 10^-2

ה) 3.7 × 10^-4

תשובה נכונה: אות ג '

דרך חוק הדילול של אוסטוולד, אנו מחשבים את קבוע היינון (Ki) של אלקטרוליט חזק (α גדול מ- 5%) באמצעות הנוסחה:

כדי לחשב את קבוע היינון של אלקטרוליט חלש (α הוא פחות מ -5%), אנו משתמשים בנוסחה הבאה:

ניתן לזהות בקלות תרגיל על חוק הדילול של אוסטוולד מכיוון שהוא מציג ריכוז במול / ליטר (במקרה זה 0.100 מול / ליטר) של אלקטרוליט יחיד (חומצה מונוקרבוקסילית), אחוז דיסוציאציה (α = 3.7%) או קבוע דיסוציאציה או יינון (קי).

מכיוון שהחומצה חלשה, לכן:

6- איזון כימי הכרוך ב- pH ו- pOH

דוגמא: (PUC-MG) בשלושה מיכלים X, Y ו- Z מכילים פתרונות בסיסיים לא ידועים בריכוז 0.1 mol / L. על ידי מדידת ה- pH של שלושת הפתרונות בעזרת נייר אינדיקטור אוניברסלי, התקבלו הערכים הבאים בהתאמה: pH = 8, pH = 10 ו- pH = 13. סמן את המשפט הנכון:

א) ריכוז OH^- של בסיס Z שווה ל- 10^-13 פְּרוּצָה.

ב) Kb מבסיס X גדול מ Kb מבסיס Y.

ג) בסיס Y מוליך זרם חשמלי טוב יותר מבסיס Z.

ד) בסיס X מיונן לחלוטין.

ה) בבקבוק Z מכיל בסיס חזק.

תשובה נכונה: אות ה

כדי להתחיל בפתרון תרגיל זה, יש לזכור כמה נקודות חשובות:

• ראשון: pH + pOH = 14

• שְׁנִיָה: ככל שה- pH גבוה יותר, ביחס לערך 7, הפיתרון יהיה בסיסי יותר. ככל שהפתרון בסיסי יותר, כך ריכוז האניונים ההידרוקסיד גדול יותר [OH^-].

• שְׁלִישִׁי: [אה^-] = 10^-POH

• חֶדֶר: ככל שה- POH קטן יותר, ה- Kb גדול יותר, כלומר הבסיס יהיה מיונן יותר או מנותק יותר.

לכן, על סמך ידע זה, פשוט עקוב אחר שלב אחר שלב למטה כדי לפתור את הבעיה:

שלב 1: קבע את ה- POH של כל פתרון.

לפתרון X:

pH + pOH = 14

8 + pOH = 14

pOH = 14 - 8

pOH = 6

לפתרון Y:

pH + pOH = 14

10+ pOH = 14

pOH = 14 - 10

pOH = 4

לפתרון Z:

pH + pOH = 14

13 + pOH = 14

pOH = 14 - 13

pOH = 1

שלב 2: כדי לשפוט חלופה A, עלינו לקבוע את ריכוז ההידרוקסיד לפתרון Z.

[הו^-] = 10^-POH

[הו^-] = 10^-1 פְּרוּצָה,

בקרוב, חלופה A שקרית.

שלב 3: השווה את הבסיס X Kb עם הבסיס Y.

הבסיס X Kb קטן יותר מהבסיס Y Kb מכיוון שה- POH שלו גדול יותר. בקרוב, חלופה B היא שקרית.

שלב 4: נקשר בין POH לחוזק ולדיסוציאציה.

ההולכה של הזרם החשמלי מתרחשת בצורה הטובה ביותר בפתרונות בעלי אלקטרוליט חזק עם pOH גבוה יותר. בסיס Y אינו מוליך זרם חשמלי טוב יותר מבסיס Z מכיוון שה- POH שלו נמוך יותר, ולכן פחות יונים משתחררים. אז ה חלופה C אינה נכונה.

שלב 5: קשר את ה- PO עם דיסוציאציה.

ככל שה- POH קטן יותר, הבסיס מנותק יותר. מכיוון שהפתרון עם ה- pOH הגבוה ביותר נמצא במיכל X, הוא מכיל את הפתרון הפחות מנותק. לכן, ה חלופה ד 'שקרית.

ראה גם: ה- pH של העששת ועששת

7- פתרון חוצץ

דוגמה: (UFES) ה- pH של דם אנושי נשמר בטווח צר (7.35 - 7.45) על ידי מערכות חיץ שונות. ציין את החלופה היחידה שיכולה לייצג אחת ממערכות החיץ האלה:

א) CH₃COOH / NaCl

ב) HCl / NaCl

ג) ח₃אָבָק₄ / NaNO₃

ד) KOH / KCl

ה) ה₂שיתוף₃ / NaHCO₃

התשובה לשאלה זו היא חלופה E, מכיוון שמדובר בתרגיל ב פתרון חיץ או מערכת חיץ. פתרון זה מתייחס למאזן כימי שנוצר על ידי תערובת של שתי תמיסות: חומצה (בתרגיל, ה- H₂שיתוף₃) או בסיס חלש ומלח בעל אותו מרכיב חומצה (בתרגיל, NaHCO₃) או הבסיס.

a- שקר, מכיוון שמדובר בתערובת שנוצרת על ידי חומצה חלשה ומלח שאין בה מרכיב חומצי.

b- שקר, מכיוון שמדובר בתערובת שנוצרת על ידי חומצה חזקה, מכיוון שה- HCl הוא אחד משלושת הידרצידים החזקים (האחרים הם HBr ו- HI).

c- שקר, מכיוון שמדובר בתערובת שנוצרת על ידי חומצה בינונית ומלח שאין בו מרכיב חומצה.

d- שקר, מכיוון שמדובר בתערובת הנוצרת על ידי בסיס חזק (יש בה יסוד ממשפחת המתכות האלקליות).

ראה גם: תמיסת חיץ בדם אנושי

על ידי. דיוגו לופס דיאס