W tym materiale będziesz śledzić krok po kroku rozwiązania i uzasadnienia odpowiedzi różnych ćwiczenia z równowagi chemicznej, które obejmują kilka tematów w tej ważnej gałęzi chemii fizycznej.
1- Stała równowagi pod względem stężenia w mol/L
Przykład: (PUC-RS) Równowagę związaną z powstawaniem kwaśnych deszczów przedstawia równanie:
W jednolitrowym pojemniku zmieszano 6 moli dwutlenku siarki i 5 moli tlenu. Po pewnym czasie układ osiągnął równowagę, a zmierzona liczba moli trójtlenku siarki wyniosła 4. Przybliżona wartość stałej równowagi to:
a) 0,53
b) 0,66
c) 0,75
d) 1,33
e) 2,33
Poprawna odpowiedź: Litera D
Ćwiczenie prosi o obliczenie stałej równowagi w postaci stężenia mol/L. Aby to obliczenie zostało przeprowadzone, musimy użyć wartości równowagi dla każdego uczestnika reakcji. Wyrażenie Kc przedstawia wynik pomnożenia stężeń produktów podzielonych przez iloczyn stężeń odczynników:
Musimy być bardzo ostrożni, aby określić wartości każdego uczestnika bilansu, ponieważ ćwiczenie nie zawsze dostarczy tych danych, jak ma to miejsce w tym przykładzie. Musimy więc wykonać poniższe kroki:
Krok 1: Złóż tabelę ze znanymi wartościami.
Ponieważ jest to początek reakcji, produkt będzie miał stężenie równe zeru. Ponieważ wartość równowagi w produkcie jest zawsze równa sumie początku i podczas reakcji, wartość podczas reakcji wyniesie 4 mol/L.
Krok 2: Określ wartości podczas reakcji.
Aby określić wartości odczynników podczas reakcji, wystarczy odnieść znaną wartość produktu do wartości odczynników za pomocą stosunku stechiometrycznego. Mamy 4 mol/L SO3 podczas reakcji dla proporcji 2 w bilansie. Jako proporcja OS2 wynosi również 2, podczas procesu będziemy mieli 4 mol/L. do O2, będziemy mieli tylko 2 mol/L, ponieważ jego współczynnik stechiometryczny wynosi 1.
Aby sfinalizować tabelę, wystarczy odjąć wartość początkową od wartości podczas, dzięki czemu ustalimy wartości równowagi dla reagentów.
Krok 3: Określ wartość Kc.
Aby określić wartość Kc, wystarczy użyć wartości znalezionych w równowadze w poniższym wyrażeniu:
2- Stała równowagi pod względem ciśnienia cząstkowego
Przykład: (SANTOS-SP) Obserwuj poniższe równanie równowagi:
Po osiągnięciu powyższej równowagi ciśnienie wynosi 2 atm i występuje 50% NO 50%2 w objętości. Wartość stałej równowagi w ciśnieniach cząstkowych (Kp) powinna wynosić:
a) 0,2
b) 0,25
c) 1
d) 0,5
e) 0,75
Poprawna odpowiedź: Litera C
Ćwiczenie wskazuje, że całkowite ciśnienie w układzie w równowadze wynosi 2 atm i że jest 50% (ułamek molowy) NO2. Tak więc początkowo musimy określić ciśnienie cząstkowe dla każdego gazu w równowadze, mnożąc ciśnienie całkowite przez ułamek molowy:
do NIE2:
pNO2 = 0,5. 2
pNO2 = 1 atm
Do N2O4: ponieważ w układzie są tylko dwa gazy, procent N2O4 będzie to również 50%, aby w sumie uzyskać 100%.
pN2O4 = 0,5. 2
pN2O4 = 1 atm
Stałą równowagi, pod względem ciśnień cząstkowych, oblicza się dzieląc wynik pomnożenie ciśnień cząstkowych produktów gazowych przez iloczyn ciśnień reagentów gazowy. W takim przypadku wyrażeniem Kp będzie:
3-przesunięcie równowagi
Przykład: (PUCCAMP) Powstawanie stalaktytów, osadów węglanu wapnia występujących w jaskiniach w pobliżu regionów bogatych w wapień, można przedstawić za pomocą następującej odwracalnej reakcji:
Proszę przestrzegać następujących warunków:
JA. Stałe parowanie wody
II. Prąd zimnego i wilgotnego powietrza
III. Wzrost temperatury w jaskini
IV. Obniżenie temperatury wewnątrz jaskini
Które z tych warunków sprzyjają powstawaniu stalaktytów?
a) I i II
b) I i III
c) II i III
d) II i IV
e) III i IV
Poprawna odpowiedź: Literka B
Stalaktyty to struktury utworzone przez węglan wapnia (CaCO3). Stwierdzenie kwestionuje, który ze wskazanych warunków sprzyja powstawaniu stalaktytów. Jest to zatem ćwiczenie dotyczące przesunięcie równowagi, ponieważ powstanie CaCO3 występuje, gdy waga jest przesunięta w twoim kierunku (w lewo).
I- Prawda, bo gdy odparowuje, zmniejsza się ilość wody (obecnej po lewej stronie wagi). Według zasada Le Chatelier, gdy koncentracja uczestnika spada, równowaga zawsze przesuwa się na jego stronę.
II- Fałsz, ponieważ jaskinie są zimnymi i wilgotnymi miejscami, więc bezpośrednia reakcja powstawania stalaktytów jest egzotermiczna. Jeśli prąd zimnego, wilgotnego powietrza sprzyja procesowi egzotermicznemu i zwiększa ilość wody, wejść do jaskini, reakcja zostanie przesunięta w kierunku bezpośrednim, nie sprzyjając powstawaniu stalaktyty.
III- To prawda, ponieważ jaskinie są zimnymi i wilgotnymi miejscami, a bezpośrednia reakcja jest egzotermiczna, jeśli temperatura w wzrost jaskini, reakcja będzie przesunięta w kierunku pośrednim (endotermicznym), co będzie sprzyjać powstawaniu stalaktyty.
IV- Fałsz, ponieważ jaskinie są zimnymi i wilgotnymi miejscami, a bezpośrednia reakcja jest egzotermiczna, jeśli temperatura w spadek jaskini, reakcja zostanie przesunięta w kierunku bezpośrednim (egzotermicznym), co nie będzie sprzyjać powstawaniu stalaktyty.
Zobacz też:Bilans chemiczny w jaskiniach
4- Stała jonizacji
Przykład: (UECE) Stężenie [H+] rozwiązania 6×10-7 mol/litr kwasu H2S, ze stałą jonizacji Ki 10-7, to to samo co:
a) 5×10-7 mol/litr
b) 6×10-7 mol/litr
c) 3×10-6 mol/litr
d) 2×10-7 mol/litr
Poprawna odpowiedź: Litera D
Ponieważ mamy tylko jeden kwas lub jedną zasadę, jest to ćwiczenie dotyczące stała jonizacji (Ki). Tak więc, aby rozwiązać tego rodzaju pytanie, musimy znać stężenia jonów i elektrolitu (kwasu lub zasady).
Aby rozpocząć rozwiązywanie ćwiczenia na stałej jonizacji, musimy skorzystać z równania jonizacji kwasu (w przypadku ćwiczenia H2S) lub podstawa.
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Zgodnie ze złożonym równaniem stężenie H+ to to samo co HS- w równowadze dzięki proporcji stechiometrycznej. Ponieważ nie znamy tych wartości, użyjemy x dla obu stężeń.
Uwaga: możemy użyć x dla obu stężeń, ponieważ mamy do czynienia z produktem.
Krok 1: Składanie wyrażenia Ki.
Zestawienie wyrażenia stałej równowagi jonizacji przebiega zgodnie z tą samą zasadą stałej pod względem stężenia w mol/L.
Krok 2: Użyj wartości podanych w ćwiczeniu w zmontowanym wyrażeniu Ki.
Krok 3: Oblicz wartość delta.
Krok 4: Oblicz możliwą wartość x dla znalezionej delty.
Dla x1
Uwaga: stężenie nie może być ujemne. Więc ta wartość jest nieprawidłowa.
Dla x2
5- Prawo rozcieńczenia Ostwalda
Przykład: (ITA) W 0,100 mol/L wodnym roztworze kwasu monokarboksylowego w 25°C, kwas jest zdysocjowany 3,7% po osiągnięciu równowagi. Zaznacz opcję, która zawiera prawidłową wartość stałej dysocjacji tego kwasu w tej temperaturze.
a) 1.4
b) 1,4×10-3
c) 1,4×10-4
d) 3,7×10-2
e) 3,7×10-4
Poprawna odpowiedź: Litera C
Przez Prawo rozcieńczenia Ostwalda, obliczamy stałą jonizacji (Ki) silnego elektrolitu (α jest większe niż 5%) ze wzoru:
Aby obliczyć stałą jonizacji słabego elektrolitu (α jest mniejsze niż 5%), posługujemy się następującym wzorem:
Ćwiczenie z prawa rozcieńczenia Ostwalda jest łatwe do rozpoznania, ponieważ przedstawia stężenie w mol/L (w tym przypadku 0,100 mol/L) pojedynczego elektrolitu (kwasu monokarboksylowego), procent dysocjacji (α = 3,7%) lub stała dysocjacji lub jonizacji (Ki).
Ponieważ kwas jest słaby, więc:
6- Bilans chemiczny obejmujący pH i pOH
Przykład: (PUC-MG) W trzech pojemnikach X, Y i Z zawarte są nieznane roztwory podstawowe o stężeniu 0,1 mol/L. Mierząc pH trzech roztworów uniwersalnym papierkiem wskaźnikowym uzyskano odpowiednio: pH = 8, pH = 10 i pH = 13. Zaznacz PRAWIDŁOWE oświadczenie:
a) Stężenie OH- bazy Z jest równe 10-13 mol/L.
b) Kb od podstawy X jest większe niż Kb od podstawy Y.
c) Baza Y przewodzi prąd elektryczny lepiej niż podstawa Z.
d) Zasada X jest całkowicie zjonizowana.
e) W butelce Z zawarta jest mocna podstawa.
Poprawna odpowiedź: litera e
Aby rozpocząć rozwiązywanie tego ćwiczenia, należy pamiętać o kilku ważnych punktach:
Pierwszy: pH + pH = 14
druga: im wyższe pH w stosunku do wartości 7, tym bardziej zasadowy będzie roztwór. Im bardziej zasadowy roztwór, tym większe stężenie anionów wodorotlenowych [OH-].
Trzeci: [OH-] = 10-pOH
Pokój: im mniejszy pOH, tym większy Kb, czyli bardziej zjonizowana lub zdysocjowana zasada.
Tak więc, opierając się na tej wiedzy, po prostu wykonaj krok po kroku poniżej, aby rozwiązać problem:
Krok 1: Określ pOH każdego roztworu.
Dla rozwiązania X:
pH + pOH = 14
8 + pOH = 14
pOH = 14 - 8
pOH = 6
Dla rozwiązania Y:
pH + pOH = 14
10+pOH = 14
pOH = 14 - 10
pOH = 4
Dla rozwiązania Z:
pH + pOH = 14
13 + pOH = 14
pOH = 14 - 13
pOH = 1
Krok 2: Aby ocenić alternatywę A, musimy określić stężenie wodorotlenku dla roztworu Z.
[O-] = 10-pOH
[O-] = 10-1 mol/L,
Wkrótce alternatywa A jest fałszywa.
Krok 3: Porównaj podstawę X Kb z podstawą Y.
Zasada X Kb jest mniejsza niż zasada Y Kb, ponieważ jej pOH jest większy. Wkrótce alternatywa B jest fałszywa.
Krok 4: Powiąż pOH z siłą i dysocjacją.
Przewodzenie prądu elektrycznego najlepiej przebiega w roztworach, które mają mocny elektrolit o wyższym pOH. Zasada Y nie przewodzi prądu elektrycznego lepiej niż zasada Z, ponieważ jej pOH jest niższe, więc uwalnianych jest mniej jonów. Więc alternatywa C jest fałszywe.
Krok 5: Powiązać pOH z dysocjacją.
Im mniejszy pOH, tym bardziej zdysocjowana zasada. Ponieważ roztwór o najwyższym pOH znajduje się w pojemniku X, zawiera najmniej zdysocjowany roztwór. Dlatego też alternatywa D jest fałszywe.
Zobacz też: pH jamy ustnej i próchnica
7- Rozwiązanie buforowe
Przykład: (UFES) pH krwi ludzkiej jest utrzymywane w wąskim zakresie (7,35 - 7,45) przez różne układy buforowe. Wskaż jedyną alternatywę, która może reprezentować jeden z tych systemów buforowych:
a) CH3COOH / NaCl
b) HCl / NaCl
c) H3KURZ4 / NaNO3
d) KOH / KCl
e) H2WSPÓŁ3 / NaHCO3
Odpowiedzią na to pytanie jest alternatywa E, ponieważ jest to ćwiczenie w roztwór buforowy lub system buforowy. To rozwiązanie odnosi się do równowagi chemicznej utworzonej przez mieszaninę dwóch roztworów: kwasu (w ćwiczeniu H2WSPÓŁ3) lub słaba zasada i sól, która ma ten sam składnik kwasowy (w ćwiczeniach NaHCO3) lub podstawy.
a- Fałsz, ponieważ jest to mieszanina słabego kwasu i soli, która nie zawiera składnika kwasowego.
b- Fałsz, ponieważ jest to mieszanina stworzona przez mocny kwas, ponieważ HCl jest jednym z trzech mocnych wodorotlenków (pozostałe to HBr i HI).
c- Fałsz, ponieważ jest to mieszanina utworzona z umiarkowanego kwasu i soli, która nie zawiera składnika kwasowego.
d- Fałsz, ponieważ jest to mieszanina utworzona przez mocną zasadę (posiada element z rodziny metali alkalicznych).
Zobacz też: Roztwór buforowy w ludzkiej krwi
Przeze mnie Diogo Lopes Dias
