Ķīmiskās līdzsvara vingrinājumi

Ķīmiskais līdzsvars ir viens no priekšmetiem, kas visvairāk nokrīt Enem un iestājeksāmenos.

Jautājumos tiek aplūkoti atgriezenisko reakciju aspekti, un kandidāti tiek vērtēti gan pēc aprēķiniem, gan pēc jēdzieniem, kas saistīti ar šo tēmu.

Paturot to prātā, mēs izveidojām šo jautājumu sarakstu ar dažādām pieejām ķīmiskajam līdzsvaram.

Izmantojiet izšķirtspējas komentāru priekšrocības, lai sagatavotos eksāmeniem, un skatiet detalizētus norādījumus par to, kā atrisināt jautājumus.

Ķīmiskā līdzsvara vispārīgie jēdzieni

1. (Uema) Vienādojumā , pēc ķīmiskā līdzsvara sasniegšanas mēs varam secināt līdzsvara konstanti , par kuru ir pareizi apgalvot, ka:

a) jo lielāka ir Kc vērtība, jo zemāka ir tiešās reakcijas raža.
b) K_ç neatkarīgi no temperatūras.
c) ja uz priekšu un pretēji vērsto reakciju ātrumi ir vienādi, tad Kc = 0.
d) K_ç tas ir atkarīgs no reaģentu sākotnējās molaritātes.
e) jo lielāka ir Kc vērtība, jo lielāka ir produktu koncentrācija.

Skatiet Atbilde

Pareiza atbilde: e) jo lielāka ir Kc vērtība, jo lielāka ir produktu koncentrācija.

Tiešo reakciju attēlo skaitlis 1, kur:

Apgriezto reakciju attēlo

K vērtība_ç to aprēķina pēc attiecību starp produktu un reaģentu koncentrācijām.

Skaitītājs (kurā ir produkti) ir tieši proporcionāls līdzsvara konstantei. Tāpēc, jo lielāka ir K vērtība_ç, jo lielāka tiešās reakcijas raža, jo veidojas vairāk produkta un līdz ar to lielāka produktu koncentrācija.

K vērtība_ç mainās atkarībā no temperatūras, jo, mainot tās vērtību, var notikt endotermiskā (siltuma absorbcijas) vai eksotermiskā (siltuma izdalīšanās) reakcija. un līdz ar to var patērēt vai radīt vairāk reaģenta vai produkta, tādējādi mainot līdzsvara konstanti, kas ir atkarīga no reaģenti.

Kc ir atkarīgs no komponentu molārajiem daudzumiem, kad ir izveidots līdzsvars un kad uz priekšu un atpakaļ vērsto reakciju ātrumi ir vienādi.

2. Ķīmisko līdzsvaru raksturo tā, ka mikroskopiskā līmenī tā ir dinamiska. Lai iegūtu kvantitatīvu informāciju par ķīmiskā līdzsvara pakāpi, tiek izmantots līdzsvara konstants lielums. Apsveriet šādu sloksni:

Lietojot ķīmisko līdzsvaru, rakstura ideja par līdzsvaru:

a) Tas ir pareizi, jo ķīmiskā līdzsvara stāvoklī puse no daudzumiem vienmēr ir produkti, bet otra puse - reaģenti.
b) Tas nav pareizi, jo ķīmiskajā līdzsvarā produktu un reaģentu koncentrācijas var būt dažādas, taču tās ir nemainīgas.
c) Tas ir pareizi, jo ķīmiskajā līdzsvarā reaģentu un produktu koncentrācija vienmēr ir vienāda, ja līdzsvaru netraucē ārējs efekts.
d) Tas nav pareizi, jo ķīmiskā līdzsvara apstākļos produktu koncentrācija vienmēr ir augstāka nekā reaģentu koncentrācija, ja vien līdzsvaru neietekmē ārējs faktors.
e) Tas ir pareizi, jo ķīmiskajā līdzsvarā reaģentu un produktu koncentrācija ne vienmēr ir vienāda.

Skatiet Atbilde

Pareiza atbilde: b) Tā nav pareiza, jo ķīmiskā līdzsvara apstākļos produktu un reaģentu koncentrācijas var būt atšķirīgas, taču tās ir nemainīgas.

Līdzsvarā produktu un reaģentu daudzumus var aprēķināt, pamatojoties uz konstantu līdzsvaram, un tam nevajadzētu būt pusei produktu daudzuma un otrai pusei reaģenti.

Līdzsvara koncentrācija ne vienmēr ir vienāda, tā var būt atšķirīga, bet nemainīga, ja līdzsvarā nerodas traucējumi.

Līdzsvara koncentrācijai jābūt atkarīgai no tā, kura reakcija tiek atbalstīta, tieša vai apgriezta. Mēs to varam zināt pēc K vērtības_ç: ja K_ç 1, tiek atbalstīta tieša reakcija. jau ja K_ç 1 tiek atbalstīta pretēja reakcija.

Ķīmiskās līdzsvara diagrammas

3. (UFPE) 20. gadsimta sākumā cerības uz Pirmo pasaules karu radīja lielu vajadzību pēc slāpekļa savienojumiem. Hābers bija aizsācējs amonjaka ražošanā no slāpekļa gaisā. Ja amonjaks tiek ievietots slēgtā traukā, tas sadalās saskaņā ar šādu nesabalansētu ķīmisko vienādojumu: NH_3g) → N_{2. punkta g) apakšpunkts} + H_{2. punkta g) apakšpunkts}. Koncentrāciju variācijas laika gaitā ir attēlotas šajā attēlā:

No iepriekš minētā attēla analīzes mēs varam apgalvot, ka līknes A, B un C atspoguļo attiecīgi sekojošo reakcijas komponentu koncentrācijas laika izmaiņas:
a) H₂, Nē₂ un NH₃
b) NH₃, H₂ un nē₂
c) NH₃, Nē₂ un H₂
d) Nē₂, H₂ un NH₃
eh₂, NH₃ un nē₂

Skatiet Atbilde

Pareiza atbilde: d) N₂, H₂ un NH₃.

1. solis: līdzsvarojiet ķīmisko vienādojumu.

2 NH_3g) → N_{2. punkta g) apakšpunkts} + 3 H_{2. punkta g) apakšpunkts}

Ar līdzsvarotu reakciju mēs sapratām, ka, lai sadalītos slāpeklī un ūdeņradī, nepieciešami 2 mol amonjaka. Arī reakcijā saražotā ūdeņraža daudzums ir trīs reizes lielāks nekā amonjaka.

2. solis: interpretējiet diagrammas datus.

Ja amonjaks tiek sadalīts, tad diagrammā tā koncentrācija ir maksimāla un samazinās, kā redzams C līknē.

Produkti, veidojoties, reakcijas sākumā koncentrācija ir nulle un palielinās, reaģentam kļūstot par produktu.

Tā kā saražotā ūdeņraža daudzums ir trīs reizes lielāks nekā slāpekļa, tad šīs gāzes līkne ir vislielākā, kā norādīts B.

Otrs veidojamais produkts ir slāpeklis, kā redzams A līknē.

4. (Cesgranrio) Sistēma, ko attēlo vienādojums bija līdzsvarā. Līdzsvara stāvokli pēkšņi mainīja, pievienojot vielu G. Sistēma reaģē, lai atjaunotu līdzsvaru. Kuras no šīm diagrammām vislabāk atspoguļo izmaiņas, kas notikušas aprakstītā procesa laikā?

Skatiet Atbilde

Pareiza atbilde: d).

Tā kā sākumā sistēma bija līdzsvarā, vielu G un H daudzums palika nemainīgs.

Traucējums notika, palielinoties G koncentrācijai, un sistēma reaģēja, to pārveidojot reaģents vairāk produktā H, novirzot līdzsvaru pa labi, tas ir, dodot priekšroku reakcijai tieša.

Mēs novērojam, ka reaģenta līkne G samazinās, kad tas tiek patērēts, un produkta līkne H palielinās, veidojoties.

Kad ir izveidojies jauns līdzsvars, lielumi atkal kļūst nemainīgi.

Līdzsvara konstante: sakarība starp koncentrāciju un spiedienu

5. (UFRN) Zinot, ka K_P = K_ç (RT)ⁿ, mēs varam teikt, ka K_P = K_ç, priekš:

tērauds_2g) + H_{2. punkta g) apakšpunkts} ↔ CO_g) + H₂O_g)
b) H_{2. punkta g) apakšpunkts} + ½_{2. punkta g) apakšpunkts} ↔ H₂O₍₁₎
c) Nē_{2. punkta g) apakšpunkts} + 3 H_{2. punkta g) apakšpunkts} ↔ 2 NH_3g)
d) NĒ_g) + ½ O2_g) ↔ NĒ_2g)
e) 4 FeS_s) + 7 O_{2. punkta g) apakšpunkts} Fe 2 Fe₂O_{3 (s)} + 4 TIK_2g)

Skatiet Atbilde

Pareiza atbilde: a) CO_2g) + H_{2. punkta g) apakšpunkts} ↔ CO_g) + H₂O_g)

Uz K_P jābūt vienādam ar K_ç molu skaita izmaiņām jābūt vienādām ar nulli, jo jebkurš skaitlis, kas paaugstināts līdz nullei, rada 1:

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

Molu skaita izmaiņas aprēķina:

∆n = Produktu molu skaits - Reaģentu molu skaits

Šajā aprēķinā piedalās tikai vielu koeficienti gāzveida stāvoklī.

Piemērojot katru alternatīvo vienādojumu, mums ir:

tērauds2g) + H2. punkta g) apakšpunkts ↔ COg) + H2Og)	∆n = [(1 + 1) - (1 + 1)] = 2 - 2 = 0
b) H2. punkta g) apakšpunkts + ½2. punkta g) apakšpunkts ↔ H2O(1)	∆n = [0 - (1 + 1/2)] = 0 - 3/2 = - 3/2
c) Nē2. punkta g) apakšpunkts + 3 H2. punkta g) apakšpunkts ↔ 2 NH3. punkta g) apakšpunkts	∆n = [2 - (1 + 3)] = 2 - 4 = - 2
d) NĒg) + ½2. punkta g) apakšpunkts ↔ NĒ2. punkta g) apakšpunkts	∆n = [1 - (1 + 1/2)] = 1 - 3/2 = - 1/2
e) 4 FeSs) + 7 O2. punkta g) apakšpunkts Fe 2 Fe2O3 (s) + 4 TIK2. punkta g) apakšpunkts	∆n = [(0 + 4) - (0 + 7)] = 4 - 7 = - 3

Izmantojot šos rezultātus, mēs varam novērot, ka alternatīva, kuras vērtība atbilst vajadzīgajam rezultātam, ir pirmā vienādojuma alternatīva.

6. (Pielāgots UEL) Reakcijai, ko apzīmē līdzsvara konstantes K_ç un K_P izsaka ar vienādojumiem: (Dots: p = daļējs spiediens)

Skatiet Atbilde

Pareiza alternatīva:

Līdzsvara konstanti aprēķina:

Cietie savienojumi to nemainīgās koncentrācijas dēļ nepiedalās K aprēķināšanā_çlīdz ar to līdzsvara konstante dotajam vienādojumam ir:

Līdzsvara konstantei spiediena izteiksmē aprēķinā piedalās tikai gāzes, tātad:

Līdzsvara konstantes aprēķins

7. (Enem / 2015) Vairākas skābes tiek izmantotas rūpniecībā, kas savus notekūdeņus nogādā ūdenstilpēs, piemēram, upēs un ezeros, kas var ietekmēt vides līdzsvaru. Lai neitralizētu skābumu, notekūdeņiem var pievienot atbilstošā daudzumā kalcija karbonāta sāli, jo tas ražo bikarbonātu, kas neitralizē ūdeni. Tiek parādīti procesā iesaistītie vienādojumi:

Kāda ir I reakcijas līdzsvara konstantes skaitliskā vērtība, pamatojoties uz II, III un IV reakciju līdzsvara konstantu vērtībām 25 ° C temperatūrā?

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

Skatiet Atbilde

Pareiza atbilde: b) 5,0 x 10^-5

1. solis: izmantojiet Hesa ​​likumu, lai veiktu nepieciešamās korekcijas.

Ņemot vērā ķīmisko vienādojumu:

Konstantu aprēķina:

Bet, ja mēs mainām vienādojumu, mēs to iegūstam:

Un konstante kļūst par apgrieztu:

Lai nonāktu līdz jautājumā dotajam 1. vienādojumam, mums ir jāapgriež II vienādojums, tāpat kā iepriekšējā piemērā.

2. solis: manipulējiet ar II, III un IV vienādojumu, lai iegūtu I vienādojuma rezultātu.

3. solis: aprēķiniet I vienādojuma līdzsvara konstanti.

Aprēķina K_Es tiek darīts, reizinot nemainīgās vērtības.

Tā kā aprēķinā mums ir vienādas bāzes spējas, mēs atkārtojam bāzi un pievienojam eksponentus.

Tā kā mums tagad ir sadalījums ar vienādu pamatu spēku, mēs atkārtojam bāzi un atņemam eksponentus.

8. (UnB) Fosfora pentahlorīds ir ļoti svarīgs reaģents organiskajā ķīmijā. To sagatavo gāzes fāzē, izmantojot reakciju:
3,00 L ietilpības kolbā līdzsvara stāvoklī 200 ° C temperatūrā ir: 0,120 mol PCl_5g), 0,600 mol PCl_3g) un 0,0120 mol CL_2g). Kāda ir līdzsvara konstante šajā temperatūrā?

Skatiet Atbilde

Pareiza atbilde: 50 (mol / L)^-1

1. solis: savāc reakcijas līdzsvara konstantes izteiksmi.

2. solis: aprēķiniet katra komponenta koncentrāciju līdzsvara stāvoklī mol / l.

Molārās koncentrācijas formula:

PCl3	Cl2	PCl5

3. solis: nomainiet koncentrācijas nemainīgajā izteiksmē un aprēķiniet K vērtību_ç.

Pieteikumi līdzsvara līdzsvaram

9. (Enem / 2016) Pēc pilnīgas nodiluma riepas var sadedzināt, lai iegūtu enerģiju. Starp gāzēm, kas rodas, pilnībā sadedzinot vulkanizētu kaučuku, dažas ir piesārņojošas vielas un izraisa skābu lietu. Lai novērstu to izplūšanu atmosfērā, šīs gāzes var burbuļot ūdens šķīdumā, kas satur piemērotu vielu. Apsveriet tabulā norādīto informāciju par vielu.

Starp tabulā uzskaitītajām vielām visefektīvāk piesārņojošās gāzes var atdalīt:

a) fenols.
b) Piridīns.
c) metilamīns.
d) Kālija hidrogēnfosfāts.
e) kālija sērūdeņradis.

Skatiet Atbilde

Pareiza atbilde: d) kālija hidrogēnfosfāts.

CO₂, sēra oksīdi (SO₂ un tā₃) un slāpekļa oksīdi (NO un NO₂) ir galvenās piesārņojošās gāzes.

Kad tie reaģē ar atmosfērā esošo ūdeni, rodas a skābes veidošanās kas izraisa lietus skābuma palielināšanos, tāpēc to sauc par skābo lietu.

Tabulā norādītās līdzsvara konstantes aprēķina pēc attiecību starp produktu un reaģentu koncentrācijām šādi:

Jāņem vērā, ka līdzsvara konstante ir proporcionāla produktu koncentrācijai: jo lielāks ir produktu daudzums, jo lielāka ir K_ç.

Atzīmējiet tabulā pirmā un pēdējā saliktā vērtības K_ç:

piridīns
Kālija sērūdeņradis

Salīdzinot abus skaitļus, mēs redzam, ka jo mazāka ir negatīvā jauda, ​​jo lielāka ir konstante.

Lai efektīvāk noņemtu piesārņotājus, OH^- reaģēt ar H joniem⁺ atrodas skābēs caur a neitralizācijas reakcija.

Starp uzrādītajām vielām, kas ražo skābju savienojumu neitralizēšanai nepieciešamos hidroksilus, ir: piridīns, metilamīns un kālija hidrogēnfosfāts.

Lai uzzinātu, kurš savienojums ir visefektīvākais, mēs novērojam līdzsvara konstantes: jo augstāka ir nemainīgā vērtība, jo lielāka ir OH koncentrācija^-.

Tādējādi ūdens šķīdums, kas satur šim nolūkam piemērotu vielu, ir kālija hidrogēnfosfāts, jo tas ir vairāk bāzisks un efektīvāk neitralizē skābes.

Lai uzzinātu vairāk, izlasiet šos tekstus.:

• jonu līdzsvars
• Neitralizācijas reakcija

10. (Enem / 2009) Ziepes ir garās ķēdes karbonskābju sāļi, ko izmanto, lai atvieglotu, mazgāšanas laikā tiek noņemtas vielas ar zemu šķīdības līmeni ūdenī, piemēram, eļļas un tauki. Nākamais attēls attēlo ziepju molekulas struktūru.

Šķīdumā ziepju anjoni var hidrolizēt ūdeni un tādējādi veidot atbilstošo karbonskābi. Piemēram, nātrija stearātam tiek noteikts šāds līdzsvars:

Tā kā izveidotā karbonskābe slikti šķīst ūdenī un ir mazāk efektīva tauku atdalīšanā, barotnes pH jākontrolē tā, lai nepieļautu, ka augstāk esošais līdzsvars tiek novirzīts pa labi.

Pamatojoties uz tekstā sniegto informāciju, ir pareizi secināt, ka ziepes darbojas savā veidā:

a) Efektīvāka pie bāzes pH.
b) Efektīvāka skābā pH līmenī.
c) Efektīvāka pie neitrāla pH.
d) Efektīva jebkurā pH diapazonā.
e) Efektīvāka skābā vai neitrālā pH.

Skatiet Atbilde

Atbilde: a) Efektīvāka pie bāzes pH.

Parādītajā bilancē mēs redzam, ka nātrija stearāts, reaģējot ar ūdeni, veido karbonskābi un hidroksilu.

PH regulēšanas mērķis nav ļaut veidot karbonskābi, un tas tiek darīts, mainot līdzsvaru, mainot OH koncentrāciju^-.

jo vairāk OH^- šķīdumā produkta pusē ir traucējumi, un ķīmiskā sistēma reaģē, patērējot vielu, kuras koncentrācija ir palielinājusies, šajā gadījumā hidroksilu.

Līdz ar to notiks produktu pārveidošana par reaģentiem.

Tāpēc ziepes visefektīvāk darbojas pie bāzes pH, jo hidroksila pārpalikums novirza līdzsvaru pa kreisi.

Ja pH būtu skābs, būtu lielāka H koncentrācija⁺ tas ietekmētu līdzsvaru, patērējot OH^- un līdzsvars darbotos, ražojot vairāk hidroksilgrupas, novirzot līdzsvaru pa kreisi un ražojot vairāk karbonskābes, kas neinteresē iesniegtajā procesā.

Ķīmiskā līdzsvara nobīde

11. (Enem / 2011) Bezalkoholiskie dzērieni arvien vairāk ir kļuvuši par sabiedrības veselības politikas mērķi. Līmes izstrādājumi satur fosforskābi - vielu, kas ir kaitīga kalcija, minerāla, kas ir zobu matricas galvenā sastāvdaļa, fiksācijai. Kariess ir dinamisks dinamisks process zobu demineralizācijas procesā, minerālvielu zudums skābuma dēļ. Ir zināms, ka galvenā zobu emaljas sastāvdaļa ir sāls, ko sauc par hidroksiapatītu. Soda saharozes klātbūtnes dēļ samazina bioplēves (baktēriju plāksnes) pH līmeni, izraisot zobu emaljas demineralizāciju. Siekalu aizsardzības mehānismiem nepieciešamas 20 līdz 30 minūtes, lai normalizētu pH līmeni, remineralizējot zobu. Šis process atspoguļo šādu ķīmisko vienādojumu:

_{GROISMAN, S. Tiek novērtēta soda ietekme uz zobiem, nenoņemot to no uztura. Pieejams: http://www.isaude.net. Piekļuve: 2010. gada 1. maijā (pielāgots).}

Ņemot vērā to, ka cilvēks katru dienu lieto bezalkoholiskos dzērienus, var rasties zobu demineralizācijas process, jo palielinās

a) OH^–, kas reaģē ar Ca joniem²⁺, novirzot līdzsvaru pa labi.
b) H⁺, kas reaģē ar OH hidroksiliem^–, novirzot līdzsvaru pa labi.
c) OH^–, kas reaģē ar Ca joniem²⁺, nobīdot līdzsvaru pa kreisi.
d) H⁺, kas reaģē ar OH hidroksiliem^–, nobīdot līdzsvaru pa kreisi.
e) Ca²⁺, kas reaģē ar OH hidroksiliem^–, nobīdot līdzsvaru pa kreisi.

Skatiet Atbilde

Pareiza atbilde: b) H⁺, kas reaģē ar OH hidroksiliem^–, novirzot līdzsvaru pa labi.

Kad pH samazinās, tas ir tāpēc, ka ir palielinājies skābums, tas ir, H jonu koncentrācija⁺, kā teikts paziņojumā, ir fosforskābes klātbūtne.

Šie joni reaģē ar OH^- izraisot šīs vielas patēriņu un līdz ar to arī līdzsvara novirzīšanu pa labi, jo sistēma darbojas, radot vairāk šo atdalīto jonu.

Līdzsvara nobīde starp reaģentiem un produktiem radās OH koncentrācijas samazināšanās dēļ^-.

Ja Ca joni²⁺ un ak^- Ja koncentrācija būtu palielinājusies, tas novirzītu līdzsvaru uz kreiso pusi, jo sistēma reaģētu, tos patērējot un veidojot vairāk hidroksiapatīta.

12. (Enem / 2010) Dažreiz, atverot soda, tiek pamanīts, ka daļa no produkta ātri izplūst no trauka gala. Šī fakta izskaidrojums ir saistīts ar ķīmiskā līdzsvara traucējumiem, kas pastāv starp dažām produkta sastāvdaļām saskaņā ar vienādojumu:

Mainot iepriekšējo bilanci, kas saistīta ar dzesēšanas šķidruma noplūdi aprakstītajos apstākļos, rodas:

a) CO izdalīšanās₂ videi.
b) Tvertnes temperatūras paaugstināšana.
c) Tvertnes iekšējā spiediena paaugstināšanās.
d) CO koncentrācijas paaugstināšanās₂ šķidrumā.
e) Ievērojama daudzuma H veidošanās₂O.

Skatiet Atbilde

Pareiza atbilde: a) CO izdalīšanās₂ videi.

Pudeles iekšpusē oglekļa dioksīds tika izšķīdināts šķidrumā augsta spiediena dēļ.

Atverot pudeli, spiediens tvertnes iekšpusē (kas bija lielāks) ir vienāds ar spiedienu vidē, un līdz ar to izdalās oglekļa dioksīds.

Līdzsvara nobīde starp reaģentiem un produktiem radās spiediena samazināšanās dēļ: kad spiediens samazinās, līdzsvars pāriet uz lielāko tilpumu (molu skaits).

Reakcija mainījās pa kreisi un CO₂ kas izšķīdināts šķidrumā, izdalījās, izplūstot, atverot pudeli.