Cheminės pusiausvyros pratimai

Cheminis balansas yra vienas iš dalykų, kurie labiausiai patenka į „Enem“ ir stojamuosius egzaminus.

Klausimai aptariami grįžtamųjų reakcijų aspektais, o kandidatai vertinami atliekant skaičiavimus ir pagal temas, kurios apima šią temą.

Atsižvelgdami į tai, sudarėme šį klausimų sąrašą, taikydami skirtingą požiūrį į cheminę pusiausvyrą.

Pasinaudokite rezoliucijos komentarais, kad pasiruoštumėte egzaminams, ir peržiūrėkite nuosekliąsias instrukcijas, kaip išspręsti klausimus.

Bendrosios cheminės pusiausvyros sąvokos

1. (Uema) Lygtyje , pasiekę cheminę pusiausvyrą, galime padaryti pusiausvyros konstantą , apie kurį teisinga teigti, kad:

a) kuo didesnė Kc vertė, tuo mažesnė tiesioginės reakcijos išeiga.
b) K_ç nepriklausomai nuo temperatūros.
c) jei priekinės ir atvirkštinės reakcijos greičiai yra vienodi, tada Kc = 0.
d) K_ç tai priklauso nuo pradinių reagentų molingumo.
e) kuo didesnė Kc vertė, tuo didesnė produktų koncentracija.

Žr. Atsakymas

Teisingas atsakymas: e) kuo didesnė Kc vertė, tuo didesnė produktų koncentracija.

Tiesioginę reakciją žymi skaičius 1, kur:

Atvirkštinę reakciją vaizduoja

K vertė_ç jis apskaičiuojamas pagal produktų ir reagentų koncentracijų santykį.

Skaitiklis (kuriame yra sandaugos) yra tiesiogiai proporcingas pusiausvyros konstantai. Todėl kuo didesnė K vertė_ç, tuo didesnė tiesioginės reakcijos išeiga, nes susidaro daugiau produkto, taigi ir didesnė produktų koncentracija.

K vertė_ç kinta priklausomai nuo temperatūros, nes kai keičiame jo vertę, gali įvykti endoterminė (šilumos absorbcija) arba egzoterminė (šilumos išskyrimo) reakcija. ir tokiu būdu galima sunaudoti ar sukurti daugiau reagento ar produkto, taip pakeičiant pusiausvyros konstantą, kuri priklauso nuo reagentai.

Kc priklauso nuo komponentų molinių kiekių, kai pusiausvyra yra nustatyta ir kai pirmyn ir atgalinės reakcijos greičiai yra vienodi.

2. (UFRN) Cheminei pusiausvyrai būdinga dinamika mikroskopiniame lygyje. Norint gauti kiekybinę informaciją apie cheminės pusiausvyros mastą, naudojamas pusiausvyros pastovus dydis. Apsvarstykite šią juostą:

Taikant cheminę pusiausvyrą, personažo pusiausvyros idėja:

a) Tai teisinga, nes esant cheminei pusiausvyrai pusė kiekio visada yra produktai, o kita pusė yra reagentai.
b) Tai nėra teisinga, nes esant cheminei pusiausvyrai produktų ir reagentų koncentracijos gali būti skirtingos, tačiau jos yra pastovios.
c) Tai teisinga, nes esant cheminei pusiausvyrai reagentų ir produktų koncentracijos visada yra vienodos, jei pusiausvyros netrikdo išorinis poveikis.
d) Tai nėra teisinga, nes esant cheminei pusiausvyrai produktų koncentracijos visada yra didesnės nei reaguojančiųjų, jei pusiausvyrai neturi įtakos išorinis veiksnys.
e) Tai teisinga, nes esant cheminei pusiausvyrai reagentų ir produktų koncentracijos ne visada yra vienodos.

Žr. Atsakymas

Teisingas atsakymas: b) Jis nėra teisingas, nes esant cheminei pusiausvyrai produktų ir reagentų koncentracijos gali būti skirtingos, tačiau jos yra pastovios.

Esant pusiausvyrai, produktų ir reagentų kiekius galima apskaičiuoti pagal konstantą pusiausvyra, ir nebūtinai turėtų būti pusė produktų kiekio, o kita pusė reagentai.

Pusiausvyros koncentracijos ne visada yra vienodos, jos gali būti skirtingos, tačiau pastovios, jei pusiausvyros sutrikimai nevyksta.

Pusiausvyros koncentracijos turi priklausyti nuo to, kuri reakcija yra palankesnė, tiesioginė ar atvirkštinė. Tai galime žinoti pagal K vertę_ç: jei K_ç 1, pirmenybė teikiama tiesioginei reakcijai. jau jei K_ç 1 pirmenybė teikiama atvirkštinei reakcijai.

Cheminių medžiagų balanso diagramos

3. XX amžiaus pradžioje Pirmojo pasaulinio karo lūkesčiai sukėlė didelį azoto junginių poreikį. „Haber“ pradėjo amoniako gamybą iš azoto, esančio ore. Jei amoniakas dedamas į uždarą indą, jis suyra pagal šią nesubalansuotą cheminę lygtį: NH_3g) → N_{2 g)} + H_{2 g)}. Koncentracijų kitimas laikui bėgant pavaizduotas šiame paveiksle:

Remdamiesi aukščiau pateikto paveikslo analize, galime teigti, kad kreivės A, B ir C rodo šių reakcijos komponentų koncentracijų laiko pokyčius atitinkamai:
a) H₂, ne₂ ir NH₃
b) NH₃, H₂ ir ne₂
c) NH₃, ne₂ ir H₂
d) Ne₂, H₂ ir NH₃
e) H₂, NH₃ ir ne₂

Žr. Atsakymas

Teisingas atsakymas: d) N₂, H₂ ir NH₃.

1 žingsnis: subalansuokite cheminę lygtį.

2 NH_3g) → N_{2 g)} + 3 H_{2 g)}

Subalansuota reakcija supratome, kad reikia 2 molių amoniako, kad suskaidytų į azotą ir vandenilį. Taip pat reakcijos metu susidariusio vandenilio kiekis yra tris kartus didesnis nei amoniako.

2 žingsnis: interpretuokite diagramos duomenis.

Jei amoniakas yra skaidomas, grafike jo koncentracija yra didžiausia ir mažėja, kaip matyti C kreivėje.

Produktai, susidarantys, reakcijos pradžioje koncentracijos yra lygios nuliui ir didėja, kai reagentas tampa produktu.

Kadangi gaminamo vandenilio kiekis yra tris kartus didesnis nei azoto, šių dujų kreivė yra didžiausia, kaip pažymėta B.

Kitas formuojamas produktas yra azotas, kaip matyti A kreivėje.

4. (Cesgranrio) Sistema, kurią vaizduoja lygtis buvo pusiausvyroje. Pusiausvyros būsena buvo staigiai pakeista pridedant medžiagos G. Sistema reaguoja atkurti pusiausvyrą. Kuri iš šių diagramų geriausiai atspindi pokyčius, įvykusius aprašyto proceso metu?

Žr. Atsakymas

Teisingas atsakymas: d).

Kadangi pradžioje sistema buvo pusiausvyroje, medžiagų G ir H kiekiai liko pastovūs.

Trikdymas įvyko, kai padidėjo G koncentracija ir sistema reagavo ją transformuodama reagentas daugiau produkto H, balansą perkeldamas į dešinę, tai yra, palaiko reakciją tiesioginis.

Pastebime, kad reagento kreivė G mažėja, kai ji vartojama, o produkto kreivė H didėja, kai ji formuojasi.

Nustačius naują pusiausvyrą, dydžiai vėl tampa pastovūs.

Pusiausvyros konstanta: santykis tarp koncentracijos ir slėgio

5. (UFRN) Žinodamas, kad K_P = K_ç (RT)ⁿ, galime sakyti, kad K_P = K_ç, dėl:

plienas_2g) + H_{2 g)} ↔ CO_g) + H₂O_g)
b) H_{2 g)} + ½_{2 g)} ↔ H₂O₍₁₎
c) Ne_{2 g)} + 3 H_{2 g)} ↔ 2 NH_3g)
d) NE_g) + ½ O2_g) ↔ NE_2g)
e) 4 FeS_s + 7 O_{2 g)} Fe 2 Fe₂O_{3 (s)} + 4 SO_2g)

Žr. Atsakymas

Teisingas atsakymas: a) CO_2g) + H_{2 g)} ↔ CO_g) + H₂O_g)

Į K._P būti lygus K_ç apgamų skaičiaus kitimas turi būti lygus nuliui, nes bet koks skaičius, pakeltas iki nulio, lemia 1:

K._P = K_ç (RT)⁰
K._P = K_ç x 1
K._P = K_ç

Apgamų skaičiaus pokytį apskaičiuoja:

∆n = Produktų molių skaičius - Reagentų molių skaičius

Šiame skaičiavime dalyvauja tik dujinės būsenos medžiagų koeficientai.

Taikydami kiekvieną alternatyvią lygtį, turime:

plienas2g) + H2 g) ↔ COg) + H2Og)	∆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) Ne2 g) + 3 H2 g) ↔ 2 NH3 g)	∆n = [2 - (1 + 3)] = 2 - 4 = - 2
d) NEg) + ½2 g) ↔ NE2 g)	∆n = [1 - (1 + 1/2)] = 1 - 3/2 = - 1/2
e) 4 FeSs + 7 O2 g) Fe 2 Fe2O3 (s) + 4 SO2 g)	∆n = [(0 + 4) - (0 + 7)] = 4 - 7 = - 3

Turėdami šiuos rezultatus galime pastebėti, kad alternatyva, kurios vertė atitinka reikiamą rezultatą, yra pirmojoje lygtyje.

6. (Pritaikytas UEL) Reakcijai, kurią vaizduoja pusiausvyros konstantos K_ç ir K._P yra išreiškiami lygtimis: (Duota: p = dalinis slėgis)

Žr. Atsakymas

Teisinga alternatyva:

Pusiausvyros konstanta apskaičiuojama pagal:

Kietieji junginiai dėl pastovios jų koncentracijos nedalyvauja apskaičiuojant K_ç, todėl nurodytos lygties pusiausvyros konstanta yra:

Pusiausvyros konstanta, kalbant apie slėgį, skaičiuojant dalyvauja tik dujos, taigi:

Pusiausvyros konstantos apskaičiavimas

7. (Enem / 2015) Keli rūgštys yra naudojamos pramonėje, kuri nuotekas šalina vandens telkiniuose, pavyzdžiui, upėse ir ežeruose, o tai gali turėti įtakos aplinkos balansui. Rūgštingumui neutralizuoti į nuotekas gali būti pridedama atitinkamo kiekio kalcio karbonato druskos, nes ji gamina bikarbonatą, kuris neutralizuoja vandenį. Pateikiamos proceso lygtys:

Remiantis II, III ir IV reakcijų pusiausvyros konstantų reikšmėmis esant 25 ° C temperatūrai, kokia yra I reakcijos pusiausvyros konstantos skaitinė vertė?

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

Žr. Atsakymas

Teisingas atsakymas: b) 5,0 x 10^-5

Pirmas žingsnis: naudokitės Hesso įstatymu, kad atliktumėte reikiamus pakeitimus.

Pateikta cheminė lygtis:

Konstantą apskaičiuoja:

Bet jei pakeisime lygtį, tai gausime:

Konstanta tampa atvirkštine:

Norėdami pasiekti 1 lygtį, pateiktą klausime, turime pakeisti II lygtį, kaip ir ankstesniame pavyzdyje.

2 žingsnis: manipuliuokite II, III ir IV lygtimis, kad gautumėte I lygties rezultatą.

3 žingsnis: apskaičiuokite I lygties pusiausvyros konstantą.

Skaičiuojant K_Aš atliekamas dauginant pastovias vertes.

Kadangi skaičiuojant mes turime vienodas pagrindų galias, mes pakartojame bazę ir pridėkite rodiklius.

Kadangi dabar turime padalijimą su vienodomis bazių galiomis, mes pakartojame bazę ir atimame rodiklius.

8. (UnB) fosforo pentachloridas yra labai svarbus organinės chemijos reagentas. Jis paruošiamas dujų fazėje per reakciją:
3,00 l talpos kolboje, esant pusiausvyrai, esant 200 ° C temperatūrai, yra 0,120 mol PCl_5g), 0,600 mol PCl_3g) ir 0,0120 mol CL_2g). Kokia yra pusiausvyros konstantos vertė šioje temperatūroje?

Žr. Atsakymas

Teisingas atsakymas: 50 (mol / l)^-1

1-as žingsnis: surinkite reakcijos pusiausvyros konstantos išraišką.

2 žingsnis: apskaičiuokite kiekvieno komponento koncentraciją pusiausvyroje mol / l.

Molinės koncentracijos formulė:

PCl3	Cl2	PCl5

3 žingsnis: pakeiskite koncentracijas pastovioje išraiškoje ir apskaičiuokite K reikšmę_ç.

Paraiškos pusiausvyros pusiausvyrai

9. (Visiškai nusidėvėjusios, padangos gali būti sudegintos, kad būtų sukurta energija. Kai kurios dujos susidaro visiškai deginant vulkanizuotą kaučiuką, kai kurios yra teršalai ir sukelia rūgštus lietus. Kad jos neišbėgtų į atmosferą, šias dujas galima burbuliuoti į vandeninį tirpalą, kuriame yra tinkamos medžiagos. Apsvarstykite lentelėje pateiktą informaciją apie medžiagą.

Tarp lentelėje išvardytų medžiagų efektyviausiai pašalinamos teršiančios dujos yra:

a) fenolis.
b) Piridinas.
c) metilaminas.
d) kalio vandenilio fosfatas.
e) kalio vandenilio sulfatas.

Žr. Atsakymas

Teisingas atsakymas: d) kalio vandenilio fosfatas.

CO₂, sieros oksidai (SO₂ ir taip₃) ir azoto oksidai (NO ir NO₂) yra pagrindinės teršiančios dujos.

Kai jie reaguoja su atmosferoje esančiu vandeniu, yra a rūgšties susidarymas dėl kurių padidėja lietaus rūgštingumas, todėl jis vadinamas rūgščiuoju lietumi.

Lentelėje pateiktos pusiausvyros konstantos apskaičiuojamos pagal produktų ir reagentų koncentracijų santykį taip:

Atkreipkite dėmesį, kad pusiausvyros konstanta yra proporcinga produktų koncentracijai: kuo didesnis produktų kiekis, tuo didesnė K_ç.

Atkreipkite dėmesį į pirmojo ir paskutinio kompozito K lentelėje reikšmes_ç:

piridinas
Kalio vandenilio sulfatas

Palyginę abu skaičius, matome, kad kuo mažesnė neigiama galia, tuo didesnė konstanta reikšmė.

Norint efektyviau pašalinti teršalus, OH^- reaguoti su H jonais⁺ esančių rūgštyse per a neutralizavimo reakcija.

Tarp pateiktų medžiagų rūgštiniams junginiams neutralizuoti reikalingi hidroksilai yra šie: piridinas, metilaminas ir kalio vandenilio fosfatas.

Norėdami sužinoti, kuris junginys yra efektyviausias, stebime pusiausvyros konstantas: kuo didesnė pastovi vertė, tuo didesnė OH koncentracija^-.

Taigi vandeninis tirpalas, turintis šiam tikslui tinkamos medžiagos, yra kalio vandenilio fosfatas, nes jis yra baziškesnis ir efektyviau neutralizuoja rūgštis.

Norėdami sužinoti daugiau, perskaitykite šiuos tekstus.:

• jonų pusiausvyra
• Neutralizavimo reakcija

10. (Enem / 2009) Muilai yra ilgos grandinės karboksirūgščių druskos, naudojamos siekiant palengvinti, skalbimo metu pašalinamos mažai tirpios vandenyje medžiagos, pvz., aliejus ir riebalai. Šis paveikslėlis rodo muilo molekulės struktūrą.

Tirpale muilo anijonai gali hidrolizuoti vandenį ir tokiu būdu susidaryti atitinkamą karboksirūgštį. Pavyzdžiui, nustatomas toks natrio stearato balansas:

Kadangi susidariusi karboksirūgštis blogai tirpsta vandenyje ir mažiau efektyviai pašalina riebalus, terpės pH turi būti kontroliuojamas taip, kad aukščiau esanti pusiausvyra nepasislinktų į dešinę.

Remiantis tekste pateikta informacija, yra teisinga daryti išvadą, kad muilai veikia tam tikru būdu:

a) Efektyvesnis esant baziniam pH.
b) Efektyvesnis esant rūgštiniam pH.
c) efektyvesnis esant neutraliam pH.
d) Efektyvus bet kuriame pH diapazone.
e) Efektyvesnis esant rūgščiam ar neutraliam pH.

Žr. Atsakymas

Atsakymas: a) efektyvesnis esant baziniam pH.

Pateiktoje pusiausvyroje matome, kad natrio stearatas, reaguodamas su vandeniu, sudaro karboksirūgštį ir hidroksilą.

PH reguliavimo tikslas nėra leisti susidaryti karboksirūgščiai, o tai daroma perkeliant pusiausvyrą keičiant OH koncentraciją^-.

tuo daugiau OH^- tirpale yra sutrikimų produkto pusėje, o cheminė sistema reaguoja vartodama medžiagą, kurios koncentracija padidėjo, šiuo atveju hidroksilą.

Taigi produktai bus paversti reagentais.

Todėl muilai efektyviausiai veikia esant baziniam pH, nes hidroksilo perteklius balansą perkelia į kairę.

Jei pH būtų rūgštus, būtų didesnė H koncentracija⁺ tai paveiktų pusiausvyrą vartojant OH^- ir likutis veiktų gamindamas daugiau hidroksilo, perkeldamas balansą į kairę ir gamindamas daugiau karboksirūgšties, o tai nėra įdomu pateiktame procese.

Cheminės pusiausvyros poslinkis

11. (Enem / 2011) Gaivieji gėrimai vis dažniau tampa visuomenės sveikatos politikos objektu. Klijų gaminiuose yra fosforo rūgšties, medžiagos, kuri yra kenksminga kalcio fiksacijai - mineralui, kuris yra pagrindinis dantų matricos komponentas. Kariesas yra dinamiškas disbalanso procesas dantų demineralizacijos procese, mineralų praradimas dėl rūgštingumo. Yra žinoma, kad pagrindinis dantų emalio komponentas yra druska, vadinama hidroksiapatitu. Soda dėl sacharozės sumažina bioplėvelės (bakterijų apnašų) pH, dėl to demineralizuojasi dantų emalis. Seilių gynybos mechanizmai trunka nuo 20 iki 30 minučių, kad normalizuotų pH lygį ir remineralizuotų dantį. Ši cheminė lygtis atspindi šį procesą:

_{GROISMANAS, S. Sodos poveikis dantims vertinamas neatmetant jos iš dietos. Yra: http://www.isaude.net. Žiūrėta: 2010 m. Gegužės 1 d. (Pritaikytas).}

Atsižvelgiant į tai, kad žmogus gaiviuosius gėrimus vartoja kasdien, gali atsirasti dantų demineralizacijos procesas dėl padidėjusios

a) OH^–, kuris reaguoja su Ca jonais²⁺, perkeliant pusiausvyrą į dešinę.
b) H⁺, kuris reaguoja su OH hidroksilais^–, perkeliant pusiausvyrą į dešinę.
c) OH^–, kuris reaguoja su Ca jonais²⁺, perkeliant balansą į kairę.
d) H⁺, kuris reaguoja su OH hidroksilais^–, perkeliant balansą į kairę.
e) Ca²⁺, kuris reaguoja su OH hidroksilais^–, perkeliant balansą į kairę.

Žr. Atsakymas

Teisingas atsakymas: b) H⁺, kuris reaguoja su OH hidroksilais^–, perkeliant pusiausvyrą į dešinę.

Kai pH sumažėja, tai yra todėl, kad padidėjo rūgštingumas, tai yra H jonų koncentracija⁺, kaip sakoma pareiškime, yra fosforo rūgšties.

Šie jonai reaguoja su OH^- sukelia šios medžiagos vartojimą ir dėl to pusiausvyrą perkelia į dešinę, nes sistema veikia gamindama daugiau šių pašalintų jonų.

Pusiausvyros pokytis tarp reagentų ir produktų įvyko dėl OH koncentracijos sumažėjimo^-.

Jei Ca jonai²⁺ o o^- padidėjus koncentracijai, pusiausvyra pasikeistų į kairę, nes sistema sureaguotų jas vartodama ir suformuodama daugiau hidroksiapatito.

12. (Enem / 2010) Kartais, atidarius sodą, pastebima, kad dalis produkto greitai išteka iš indo galo. Šio fakto paaiškinimas yra susijęs su cheminės pusiausvyros, esančios tarp kai kurių produkto ingredientų, sutrikimu pagal lygtį:

Pakeitus ankstesnį balansą, susijusį su šaltnešio nutekėjimu aprašytomis sąlygomis, gaunama:

a) CO išsiskyrimas₂ aplinkai.
b) Indo temperatūros pakėlimas.
c) Vidinis indo slėgio padidėjimas.
d) CO koncentracijos padidėjimas₂ skystyje.
e) Didelio H kiekio susidarymas₂O.

Žr. Atsakymas

Teisingas atsakymas: a) CO išsiskyrimas₂ aplinkai.

Butelio viduje anglies dioksidas ištirpo skystyje dėl aukšto slėgio.

Atidarius butelį, slėgis indo viduje (kuris buvo didesnis) yra lygus slėgiui aplinkoje ir kartu išsiskiria anglies dioksidas.

Pusiausvyros pokytis tarp reagentų ir produktų įvyko dėl slėgio sumažėjimo: sumažėjus slėgiui, pusiausvyra pasislenka į didžiausią tūrį (molių skaičių).

Reakcija pasislinko į kairę ir CO₂ kuris buvo ištirpintas skystyje, buvo išleistas, nutekėjęs atidarius butelį.