V tem gradivu boste sledili postopnim resolucijam in utemeljitvam odzivov različnih vaje o kemičnem ravnotežju, ki zajemajo več tem v tej pomembni veji fizikalne kemije.
1- Konstanta ravnotežja glede koncentracije v mol / L
Primer: (PUC-RS) Ravnotežje, ki sodeluje pri nastanku kislega dežja, predstavlja enačba:
V litrski posodi je bilo zmešanih 6 molov žveplovega dioksida in 5 molov kisika. Čez nekaj časa je sistem dosegel ravnotežje in izmerjeno število molov žveplovega trioksida je bilo 4. Približna vrednost ravnotežne konstante je:
a) 0,53
b) 0,66
c) 0,75
d) 1,33
e) 2,33
Pravi odgovor: Črka D
Vaja zahteva izračun ravnotežne konstante glede na koncentracijo mol / L. Za izvedbo tega izračuna moramo uporabiti ravnotežne vrednosti za vsakega udeleženca v reakciji. Izraz Kc predstavlja rezultat množenja koncentracij produktov, deljenih z zmnožkom koncentracij reagentov:
Zelo previdni moramo biti pri določanju vrednosti vsakega udeleženca ravnotežja, saj vaja ne bo vedno zagotovila teh podatkov, kot je to v tem primeru. Torej moramo slediti spodnjim korakom:
Korak 1: Sestavite tabelo z znanimi vrednostmi.
Ker je to začetek reakcije, bo koncentracija produkta enaka nič. Ker je ravnotežna vrednost v izdelku vedno enaka vsoti začetka in med, bo vrednost med reakcijo 4 mol / l.
2. korak: Določite vrednosti med reakcijo.
Za določitev vrednosti reagentov med reakcijo je dovolj, da se znana vrednost izdelka poveže z vrednostmi reagentov s pomočjo stehiometričnega razmerja. Imamo 4 mol / L SO3 med reakcijo za razmerje 2 v tehtnici. Kot delež OS2 je tudi 2, med postopkom bomo imeli 4 mol / l. do O.2, imeli bomo samo 2 mol / l, ker je njegov stehiometrični koeficient 1.
Za dokončanje tabele je dovolj, da začetno vrednost odštejemo od vrednosti med, tako da bomo določili ravnotežne vrednosti reaktantov.
3. korak: Določite vrednost Kc.
Za določitev vrednosti Kc uporabite vrednosti, najdene v ravnotežju v spodnjem izrazu:
2- Konstanta ravnotežja glede na parcialni tlak
Primer: (SANTOS-SP) Upoštevajte spodnjo enačbo ravnotežja:
Ko je zgornje ravnovesje doseženo, je tlak 2 atm in 50% NO2 v prostornini. Vrednost ravnotežne konstante pri parcialnih tlakih (Kp) mora biti:
a) 0,2
b) 0,25
c) 1
d) 0,5
e) 0,75
Pravi odgovor: Črka C
Vaja kaže, da je skupni sistemski tlak v ravnovesju 2 atm in da je 50% (molski delež) NO2. Torej, sprva moramo določiti parcialni tlak za vsak plin v ravnovesju tako, da skupni tlak pomnožimo z molsko frakcijo:
do NE2:
pNO2 = 0,5. 2
pNO2 = 1 atm
Na N2O4: ker sta v sistemu samo dva plina, odstotek N2O4 prav tako bo 50% pomenilo skupno 100%.
pN2O4 = 0,5. 2
pN2O4 = 1 atm
Konstanta ravnotežja glede na parcialne tlake se izračuna tako, da se deli rezultat množenje delnih tlakov plinastih izdelkov z produktom tlakov reagentov plinast. V tem primeru bo izraz Kp:
3- Premik ravnotežja
Primer: (PUCCAMP) Nastanek kapnikov, nahajališč kalcijevega karbonata, ki obstajajo v jamah blizu območij, bogatih z apnenci, lahko predstavimo z naslednjo reverzibilno reakcijo:
Upoštevajte naslednje pogoje:
JAZ. Stalno izhlapevanje vode
II. Hladen in vlažen zračni tok
III. Povišanje temperature v jami
IV. Znižanje temperature v jami
Kateri od teh pogojev daje prednost nastanku kapnikov?
a) I in II
b) I in III
c) II in III
d) II in IV
e) III in IV
Pravi odgovor: Črka B
Stalaktiti so strukture, ki jih tvori kalcijev karbonat (CaCO3). Izjava dvomi, kateri od navedenih pogojev daje prednost nastanku kapnikov. Gre torej za vajo o premik ravnotežja, ker nastanek CaCO3 se pojavi, ko se tehtnica premakne v vašo smer (v levo).
I- Res je, ker ko izhlapi, se količina vode (prisotna levo od tehtnice) zmanjša. Po navedbah načelo Le Chatelierja, ko se koncentracija udeleženca zmanjša, se ravnotežje vedno premakne na njihovo stran.
II - Neresnično, saj so jame hladna in vlažna mesta, zato je neposredna reakcija nastajanja kapnikov eksotermna. Če tok hladnega, vlažnega zraka, ki daje prednost eksotermnemu procesu in poveča količino vode, Vstopite v jamo, reakcija se bo premaknila v neposredno smer, ne da bi bila naklonjena nastanku kapniki.
III- Res je, ker so jame hladni in vlažni kraji, neposredna reakcija pa je eksotermna, če temperatura v povečanje jame bo reakcija premaknjena v posredni smeri (endotermno), kar bo spodbudilo nastanek kapniki.
IV - napačno, saj so jame hladni in vlažni kraji, neposredna reakcija pa eksotermna, če temperatura v zmanjšanje jame se bo reakcija premaknila v neposredno smer (eksotermno), kar ne bo naklonjeno nastanku kapniki.
Glej tudi:Kemijsko ravnovesje v jamah
4- Ionizacijska konstanta
Primer: (UECE) Koncentracija [H+] raztopine 6 × 10-7 mol / liter kisline H2S, s Ki ionizacijsko konstanto 10-7, je enako kot:
a) 5 × 10-7 mols / liter
b) 6 × 10-7 mols / liter
c) 3 × 10-6 mols / liter
d) 2 × 10-7 mols / liter
Pravi odgovor: Črka D
Ker imamo samo eno kislino ali eno bazo, gre za vajo ionizacijska konstanta (Ki). Da bi rešili tovrstno vprašanje, moramo vedeti koncentracije ionov in elektrolita (kisline ali baze).
Za začetek reševanja vaje na ionizacijski konstanti moramo uporabiti enačbo kislinske ionizacije (v primeru vaje H2S) ali osnovo.
Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)
Glede na sestavljeno enačbo je koncentracija H+ je enako HS- v ravnotežju zaradi stehiometričnega deleža. Ker teh vrednosti ne poznamo, uporabili bomo x za obe koncentraciji.
Opomba: za obe koncentraciji lahko uporabimo x, ker imamo opravka z izdelkom.
Korak 1: Sestavljanje izraza Ki.
Sestavljanje izraza ionizacijske ravnotežne konstante sledi istemu principu konstante glede koncentracije v mol / L.
2. korak: V sestavljenem izrazu Ki uporabite vrednosti, ki jih zagotavlja vaja.
3. korak: Izračunajte delta vrednost.
4. korak: Izračunajte možno vrednost x za najdeno delto.
Za x1
Opomba: koncentracija ne more biti negativna. Torej ta vrednost ni veljavna.
Za x2
5- Ostwaldov zakon redčenja
Primer: (ITA) V 0,100 mol / L vodni raztopini monokarboksilne kisline pri 25 ° C je kislina 3,7% disociirana po doseženem ravnovesju. Označite možnost, ki vsebuje pravilno vrednost za disociacijsko konstanto te kisline pri tej temperaturi.
a) 1.4
b) 1,4 × 10-3
c) 1,4 × 10-4
d) 3,7 × 10-2
e) 3,7 × 10-4
Pravi odgovor: Črka C
Skozi Ostwaldov zakon redčenjaizračunamo ionizacijsko konstanto (Ki) močnega elektrolita (α je večja od 5%) po formuli:
Za izračun ionizacijske konstante šibkega elektrolita (α je manj kot 5%) uporabimo naslednjo formulo:
Vajo po Ostwaldovem zakonu redčenja je enostavno prepoznati, saj predstavlja koncentracijo v mol / L (v tem primeru 0,100 mol / L) enega elektrolita (monokarboksilna kislina), odstotka disociacije (α = 3,7%) ali disociacijske ali ionizacijske konstante (Ki).
Ker je kislina šibka, tako:
6- Kemično ravnovesje, ki vključuje pH in pOH
Primer: (PUC-MG) V treh posodah X, Y in Z so neznane osnovne raztopine s koncentracijo 0,1 mol / l. Z merjenjem pH treh raztopin z univerzalnim indikatorskim papirjem smo dobili naslednje vrednosti: pH = 8, pH = 10 in pH = 13. Označite stavek CORRECT:
a) Koncentracija OH- osnove Z je enak 10-13 mol / L.
b) Kb iz osnove X je večja od Kb iz osnove Y.
c) Baza Y prevaja električni tok bolje kot osnova Z.
d) Baza X je popolnoma ionizirana.
e) V steklenički Z je močna baza.
Pravi odgovor: Črka e
Za začetek reševanja te vaje si morate zapomniti nekaj pomembnih točk:
Najprej: pH + pOH = 14
Drugič: višji kot je pH glede na vrednost 7, bolj osnovna bo raztopina. Bolj bazična kot je raztopina, večja je koncentracija hidroksidnih anionov [OH-].
Tretjič: [OH-] = 10-pOH
Soba: manjši kot je pOH, večji je Kb, torej večja bo ionizirana ali disociirana baza.
Torej na podlagi tega znanja preprosto sledite spodnjim korakom za rešitev težave:
Korak 1: Določite pOH vsake raztopine.
Za rešitev X:
pH + pOH = 14
8 + pOH = 14
pOH = 14 - 8
pOH = 6
Za rešitev Y:
pH + pOH = 14
10+ pOH = 14
pOH = 14 - 10
pOH = 4
Za rešitev Z:
pH + pOH = 14
13 + pOH = 14
pOH = 14-13
pOH = 1
2. korak: Za presojo alternative A moramo določiti koncentracijo hidroksida za raztopino Z.
[oh-] = 10-pOH
[oh-] = 10-1 mol / L,
Kmalu alternativa A je napačna.
3. korak: Primerjajte osnovo X Kb z osnovo Y.
Osnova X Kb je manjša od osnove Y Kb, ker je njen pOH večji. Kmalu alternativa B je napačna.
4. korak: Povežite pOH z močjo in disociacijo.
Prevajanje električnega toka se najbolje pojavi v raztopinah z močnim elektrolitom z višjim pOH. Baza Y ne prevaja električnega toka bolje kot baza Z, ker je njen pOH nižji, zato se sprošča manj ionov. Torej alternativa C je napačna.
5. korak: Povežite pOH z disocijacijo.
Manjši kot je pOH, bolj disociirana baza. Ker je raztopina z največ pOH v posodi X, vsebuje najmanj disociirano raztopino. Zato je alternativa D je napačna.
Glej tudi: PH ust in zobni gnilobi
7- Puferska raztopina
Primer: (UFES) pH človeške krvi vzdržujemo v ozkem območju (7,35 - 7,45) z različnimi puferskimi sistemi. Izpostavite edino alternativo, ki lahko predstavlja enega od teh vmesnih sistemov:
a) CH3COOH / NaCl
b) HCl / NaCl
c) H3PRAH4 / NaNO3
d) KOH / KCl
e) H2CO3 / NaHCO3
Odgovor na to vprašanje je alternativa E, ker je to vaja v puferska raztopina ali medpomnilnik. Ta raztopina se nanaša na kemijsko ravnotežje, ki ga tvori mešanica dveh raztopin: kisline (pri vadbi H2CO3) ali šibka baza in sol, ki ima enako kislinsko komponento (pri vadbi NaHCO3) ali osnovo.
a- napačno, ker gre za mešanico, ki jo tvorita šibka kislina in sol, ki nima kislinske komponente.
b- Neresnično, ker gre za zmes, ki jo tvori močna kislina, saj je HCl ena od treh močnih hidracidov (drugi sta HBr in HI).
c- Napačno, ker gre za zmes, ki jo tvorita zmerna kislina in sol, ki nima kisle komponente.
d- Neresnično, ker gre za mešanico, ki jo tvori močna baza (ima element iz družine alkalijskih kovin).
Glej tudi: Puferska raztopina v človeški krvi
Jaz, Diogo Lopes Dias
