Pokażę wam kilka zadań przykładowych z wyjaśnieniami krok po kroku. Należy uważać na podaną objętość przestrzeni reakcyjnej, zwrócić uwagę czy na początku reakcji nie było już któregoś z produktów (tak jest np. w zadaniach że substratem była mieszania zawierająca związek będący produktem)
Zad. 1
Mamy daną reakcję CO + H2O <----> CO2 + H2 i następujące dane
relacja stechio. x x x x
stęż. początk 3 6 - -
stęż równow 1 4 2 2
steż przereag. 2 2 - -
Podaj jakie będą stężenia równowagowe po trzykrotnym zwiększeniu stęż. CO w stosunku do stęż początkowego
CO + H2O <----> CO2 + H2
relacja stechio. x x x x
stęż. początk 9 6 - -
stęż równow 9-c 6-c c c
steż przereag. 2 2 - -
Jak podejść do tego zadania?
Otóż powiedziane jest, że początkowe stężenie CO wzrosło trzy razy, oznacza to zmianę wszystkich stężeń równowagowych. Nowe stężenia produktów oznaczamy jako c i c, skoro powstało c produktu to i zużyło się c substratu. Stężenie równowagowe obliczymy odejmując od stężenia początkowego substratu stężenie zużyte :). Uwaga układając tabelę zawsze odnosimy się do objętości układu 1dm3. Jeśli w treści zadania nie pisze nic o objętości, to uznajemy, że podane stężenia są na 1dm3. Jeśli byłoby np. zmieszano 2,5 mola bromu i 4,5 mola wodoru, a pojemność układu reakcyjnego wynosiłaby 0,5dm3, to wówczas należy dokonać obliczeń i wpisać do tabeli - 5 moli bromu i 9 moli wodoru. Do wzoru a stałą równowagi również bierzemy wartości a 1dm3.
-*-
Reakcje odwracalne, to np. dysocjacja słabych elektrolitów, hydroliza soli. W stanie równowagi taka sama ilość substratów rozpada się w jednostce czasu na produkty jaka a powrót łączy się w cząsteczkę substratu. Jakakolwiek zmiana warunków (stężenia, ciśnienia, temperatury) spowoduje zmianę stanu równowagi.
Stała równowagi zależy od temperatury, a nie od początkowych stężeń czy ciśnień.
- Stała równowagi stężeniowa (Kc)
aA + bB <-----> cC + dD
- Stała dysocjacji (Kd)
np. dla reakcji HNO2 <----> H+ + NO2-
- stała równowagi ciśnieniowa ( dla reagentów gazowych) - kp
Zad.2
Wyznacz stałą równowagi na reakcji:
K+ + NO2- + H2O <----> K+ + OH- + HNO2
Jony K+ nam się skrócą, zaś w roztworze wodnym stężenie wody jest stałe więc we wzorze pomijamy wodę i otrzymujemy wzór:
[OH-] [HNO2]
K= ------------------
[NO2-]
-*-
Zad.3
W pewnych warunkach ustaliła się równowaga reakcji
A₂+B₂=>2AB
Początkowo stężenia A₂i B₂ były równe. Stopień przereagowania subst. B w stanie równowagi wynosił 0,8. Ile wynoszą stężenia równowagowe?
A₂ + B₂=>2AB
relacja stechio. x x 2 x
stęż. początk 1 1 -
stęż równow 0,2 0,2 1,6
steż przereag. 0,8 0,8 -
A więc tak zakładamy, że początkowe stężenie substratu A i B wynosi 1. Dlaczego? Ponieważ nie mamy nigdzie innych danych o stężeniach początkowych. A wiemy, że substratu B przereagowało 0,8, to produktu 2AB (2x) w stanie równowagi będzie 1,6. Obliczamy pozostałe wartości.
Zad. 4 *
STALA RÓWNOWAGI ESTRYFIKACJI :
CH3COOH + C2H5OH = CH3COOC2H5 +H2O
w pewnej temperaturze wynosi 4, a stężenia [mol/dm3] równowagowe wynoszą
kwas-0,1
alkohol-0,4
ester-0,8
woda-0,2
O ile zmieniło się stężenie równowagowe estru po ustaleniu ponownie stanu równowagi, po wprowadzeniu do układu 0,2 mola CH3COOH (PRZY ZAŁOŻENIU ZE objętość UKLADU NIE ULEGŁA ZMIANIE I WYNOSI 1 dm3).
1. Układamy tabelkę dla danych już po wprowadzeniu 0,2 mola CHCOOH.
Przy czym stężenia początkowe dla wszystkich pozostałych reagentów, to stężenia równowagowe przed wprowadzeniem dodatkowej ilości kwasu. Teraz zabieramy się za ilość przereagowanych substratów - oznaczamy jako x oraz ilość powstałych produktów jest równa też x (tyle ile substratu przereaguje, to powstanie produktu). Teraz stężenia równowagowe. Dla substratów stężenia równowagowe, to początkowe - przereagowane, a dla produktów odwrotnie, bo produktu przybywa i wstanie równowagi będzie go więcej, Zatem to co było na początku + to co powstaje, tyle produktu jest w równowadze.
CH3COOH + C2H5OH = CH3COOC2H5 +H2O
relacja stechio. x x x x
stęż. początk 0,3 0,4 0,8 0,2
stęż równow 0,3-x 0,4-x 0,8 + x 0,8+x
ilość przereag. x x - -
substratów
ilość powstałych - - x x
produktów
2. Ustalamy wzór, aby obliczyć zmianę stężeń. Stała równowagi jest taka sama, bo nie zależy od stężenia początkowego, lecz temperatury.
(0,8+x) (0,2 + x)
Kc = ------------------------- = 4
(0,3 - x) (0,4 -x)
3. Układamy równanie kwadratowe. Otrzymujemy, że x= 0,09 mol.dm3.
Zatem o tyle zmieniło się stężenie równowagowe estru.
Zad. 5
Równowaga reakcji :
A + B <---> C + D
w temp. 298K wynosi 1. Stężenia równowagowe wynoszą odpowiednio (w mol/dm3):
[A]=2
[B]=8
[C]=4
[D]=4
Jak zmieni się stężenie równowagowe substancji D, jeżeli do układu wprowadzone zostaną 4mole substancji A? Założyć, że objętość układu praktycznie nie ulega zmianie i wynosi 1dm3.
A + B <---> C + D
relacja stechio. x x x x
stęż. początk 6 8 4 4
stęż równow 6-x 8-x 4 + x 4+x
ilość przereag. x x - -
substratów
ilość powstałych - - x x
produktów
k = 1 = (4+x)(4+x)/(6-x)(8-x)
x= 1,45
O tyle zmieniło się (wzrosło) stężenie równowagowe produktu D.
Zad.6
Zmieszano 6 moli gazu X z 4 molami gazu Y w naczyniu o objętości 1dm3. Stan równowagi ustalił się gdy powstało po 3 mole produktów gazowych W i Z. Oblicz stała rownowagi, wydajność i ustal rzad reakcji.
1 : 1 1: 1
X + Y <-----> W + Z
6 4 3 3
1. Z równania wynika, że reakcja przebiega ze stechiometrią 1:1, zatem patrzymy który składnik jest w niedomiarze ( tutaj Y) i taka ilość substratów nam przereaguje a produkty. Skoro 4 mole substratu reagują to powstają w równowadze również po 4 mole produktów, ale tutaj widzimy, że powstają tylko 3 mole. Wydajność była mniejsza od 100%.
2. Obliczamy wydajność
4- 100%
3-x
x=75%
Zad.7
Jaka jest wartość liczbowa stałej równowagi reakcji
CH3COOH + C2H5OH <---> CH3COOC2H5 + H2O , jeżeli zawartość substancji w stanie równowagi wynosi : 1/3 mola kwasu , 1/3 mola alkoholu , 2/3 mola estru , 2/3 mola wody. Objętość przestrzeni 1dm3.
[CH3COOH] = 0, 33 mol/dm 3 (bo 1/3 mola : 1dm3)
[C2H5OH] = 0,33
[CH3COOC2H5] = 0,66
[H2O] = 0,66
[CH3COOC2H5] [H2O]
K= ----------------------------
[CH3COOH] [C2H5OH]
K=4
Matura maj 2011
Zad.14 i 15
W temperaturze 700 K stężeniowa stała równowagi reakcji opisanej równaniem:
CO (g)+ H2O (g) ⇄ CO2 (g)+ H2 (g)
ma wartość 9,0. Do reakcji tej użyto pary wodnej (H2O) oraz gazu syntezowego, czyli mieszaniny CO i H2, zamiast czystego CO. Reakcję prowadzono w układzie zamkniętym. Po osiągnięciu stanu równowagi w temperaturze 700 K stężenia CO, CO2, H2 były odpowiednio równe: [CO] = 0,3 mol/dm3, [CO2] = 6,3 mol/dm3, [H2] = 12,9 mol/dm3. Oblicz stężenie równowagowe pary wodnej w temperaturze 700 K.
CO H20 CO2 H2
stan równowagi 0,3 30,1 6,3 12,9
K=[H2][CO2] : [CO][H2O]
H2O= 30,1 mol/dm3
Zad.15
Korzystając z podanych w informacji wartości stężeń równowagowych reagentów, oblicz i napisz, w jakim stosunku molowym występowały CO i H2 w gazie syntezowym użytym do realizacji opisanej przemiany.
Do reakcji użyto gazu syntezowego i pary wodnej, w reakcji powstało całe CO2 i część H2. A jak wiadomo ubytek substratu powoduje powstanie produktu.
Czyli ubyło 6,3 g CO, więc na poczatku musiało go być [CO] + [CO2] 0,3+6,3=6,6 mol/dm3
Z kolei wodór znajdował się na poczatku reakcji, a dodatkowo go przybyło w czasie reakcji, czyli
[H2] - [CO2] = 12,9-6,3=6,6 mol/dm3
nCO 6,6
---- = ----- = 1:1
nH2 6,6
błąd w zad. 1: w drugiej tabeli "x" zamiast "2" w ostatnim wierszu. [pzodrawiam
OdpowiedzUsuńa gdyby w zadaniu z równowagą estryfikacji objętość uległa zmianie? to jak to policzyć? :<
OdpowiedzUsuń