Μάθημα 30 από 102

Έκφραση της σταθεράς χημικής ισορροπίας

Σχηματίζεις την έκφραση από τις συγκεντρώσεις ισορροπίας, τους στοιχειομετρικούς συντελεστές και τις φυσικές καταστάσεις.

Πηγή: Σχολικό βιβλίο, σελ. PDF 112 έως 116, σελ. βιβλίου 111 έως 115, ενότητα 4.3 και Examples 4.4 έως 4.5
Αναγνωριστικό πηγής
itye.textbooks:8547/2600
Θέση στην πηγή
PDF pp. 112 to 116, printed pp. 111 to 115, section 4.3 and Examples 4.4 to 4.5
Οι αποθηκευμένες σουΣύνδεση

Οι αποθηκευμένες σελίδες μένουν σε αυτή τη συσκευή. Συνδέσου για να τις βρεις σε άλλη συσκευή.

Με μια ματιά

Για αντιδρώντα A\chem{A}, B\chem{B} με συντελεστές a,ba,b και προϊόντα C\chem{C}, D\chem{D} με συντελεστές c,dc,d, γράφεις από την ισοσταθμισμένη εξίσωση και τις συγκεντρώσεις ισορροπίας:

Kc≡[C]c[D]d[A]a[B]b\kc\equiv\frac{\conc{\chem{C}}^c\conc{\chem{D}}^d}{\conc{\chem{A}}^a\conc{\chem{B}}^b}

Παραλείπεις τα καθαρά στερεά και τα καθαρά υγρά από την έκφραση, εφόσον οι απαιτούμενες καθαρές φάσεις παραμένουν παρούσες. Κρατάς τα αέρια και τα διαλυμένα είδη των οποίων η συγκέντρωση μεταβάλλεται. Χρησιμοποιείς την έκφραση για να υπολογίσεις τη θετική πεπερασμένη τιμή της Kc\kc, εφόσον η θερμοκρασία και η γραφή της εξίσωσης παραμένουν ίδιες και κάθε συγκέντρωση του παρονομαστή είναι θετική και μη μηδενική.

Κανόνας σχηματισμού

Γράφεις πρώτα την ισοσταθμισμένη αμφίδρομη αντίδραση με τις φυσικές καταστάσεις. Για τη γενική γραφή

aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g)a\chem{A}\state{g}+b\chem{B}\state{g}\eqrxn c\chem{C}\state{g}+d\chem{D}\state{g}

σχηματίζεις τη σταθερά χημικής ισορροπίας ως προς τις συγκεντρώσεις:

Kc≡[C]c[D]d[A]a[B]b\kc\equiv\frac{\conc{\chem{C}}^c\conc{\chem{D}}^d}{\conc{\chem{A}}^a\conc{\chem{B}}^b}

Βάζεις τα προϊόντα στον αριθμητή και τα αντιδρώντα στον παρονομαστή. Χρησιμοποιείς μόνο συγκεντρώσεις ισορροπίας. Παίρνεις κάθε εκθέτη από τον αντίστοιχο στοιχειομετρικό συντελεστή και όχι από δείκτη του χημικού τύπου. Αν σου δίνουν ποσότητες και όγκο, υπολογίζεις πρώτα κάθε συγκέντρωση:

[X]=nXV,V>0\conc{\chem{X}}=\frac{n_{\chem{X}}}{V},\qquad V>0

Παραλείπεις τα καθαρά στερεά και τα καθαρά υγρά. Κρατάς τα αέρια και τα διαλυμένα είδη των οποίων η συγκέντρωση μεταβάλλεται. Ελέγχεις όμως ότι κάθε καθαρή στερεή ή υγρή φάση που απαιτεί η ετερογενής χημική ισορροπία παραμένει παρούσα. Συνδέεις την τιμή της σταθεράς με την εξίσωση όπως ακριβώς τη γράφεις. Όταν αντιστρέφεις την εξίσωση, παίρνεις το αντίστροφο της αρχικής τιμής. Όταν πολλαπλασιάζεις όλους τους συντελεστές με τον ίδιο θετικό αριθμό, υψώνεις την αρχική τιμή της σταθεράς σε αυτόν τον αριθμό. Στη σχολική σύμβαση, βρίσκεις τη μονάδα από τη συνολική δύναμη συγκέντρωσης στον αριθμητή και στον παρονομαστή. Δέχεσαι μόνο θετική πεπερασμένη τιμή και θετική μη μηδενική συγκέντρωση για κάθε είδος του παρονομαστή. Κρατάς την ίδια τιμή όταν δεν αλλάζει η θερμοκρασία και η εξίσωση παραμένει ίδια. Αν αλλάξει η θερμοκρασία, δεν χρησιμοποιείς την παλιά τιμή χωρίς ρητή πληροφορία ότι παραμένει ίδια.

Εύκολος υπολογισμός σε μία φάση

Όλα τα είδη βρίσκονται στην αέρια φάση, άρα έχεις ομογενή χημική ισορροπία:

N2O4(g)⇌2NO2(g)\chem{N_2O_4}\state{g}\eqrxn 2\chem{NO_2}\state{g}

Στην ισορροπία χρησιμοποιείς τις συγκεντρώσεις:

[N2O4]ισ=0.20 mol L−1,[NO2]ισ=0.40 mol L−1\conc{\chem{N_2O_4}}_{\mathrm{ισ}}=0.20\,\unit{mol\,L^{-1}},\qquad \conc{\chem{NO_2}}_{\mathrm{ισ}}=0.40\,\unit{mol\,L^{-1}}

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

  1. Δείξε το βήμα 1

    Γράφεις το τετράγωνο της συγκέντρωσης του διοξειδίου του αζώτου, επειδή ο στοιχειομετρικός συντελεστής του είναι 2:

    Kc=[NO2]2[N2O4]\kc=\frac{\conc{\chem{NO_2}}^2}{\conc{\chem{N_2O_4}}}
  2. Δείξε το βήμα 2

    Αντικαθιστάς τις συγκεντρώσεις ισορροπίας και βρίσκεις θετική τιμή:

    (0.40)20.20=0.80 mol L−1\frac{(0.40)^2}{0.20}=0.80\,\unit{mol\,L^{-1}}
Δες την έκφραση της Kc για το N2O4 και το NO2 με τις συγκεντρώσεις ισορροπίας
Φορτώνει το διαδραστικό.

Ετερογενής χημική ισορροπία

Συνυπάρχουν στερεές και αέρια φάση, άρα έχεις ετερογενή χημική ισορροπία:

CaCO3(s)⇌CaO(s)+CO2(g)\chem{CaCO_3}\state{s} \eqrxn \chem{CaO}\state{s} + \chem{CO_2}\state{g}

Και τα δύο στερεά παραμένουν παρόντα, ενώ στην ισορροπία ισχύει:

[CO2]ισ=0.25 mol L−1\conc{\chem{CO_2}}_{\mathrm{ισ}}=0.25\,\unit{mol\,L^{-1}}

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

  1. Δείξε το βήμα 1

    Παραλείπεις τα δύο καθαρά στερεά και κρατάς το αέριο είδος:

    Kc=[CO2]\kc=\conc{\chem{CO_2}}
  2. Δείξε το βήμα 2

    Ελέγχεις ότι και τα δύο στερεά παραμένουν παρόντα, επειδή η παράλειψή τους από την έκφραση δεν καταργεί την απαίτηση να υπάρχουν οι αντίστοιχες φάσεις.

  3. Δείξε το βήμα 3

    Αντικαθιστάς τη συγκέντρωση ισορροπίας και παίρνεις:

    0.25 mol L−10.25\,\unit{mol\,L^{-1}}

Ερώτηση επιλογής

Εξετάζεις την αμφίδρομη αντίδραση:

2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)2\chem{SO_2}\state{g} + \chem{O_2}\state{g} \eqrxn 2\chem{SO_3}\state{g}

Χρησιμοποιείς συγκεντρώσεις χημικής ισορροπίας και επιλέγεις τη σωστή έκφραση της Kc\kc:

A:[SO3]2[SO2]2[O2]B:[SO2]2[O2][SO3]2Γ:[SO3][SO2][O2]Δ:[SO3]3[SO2]2[O2]2\begin{aligned} \mathrm{A}:&\quad \frac{\conc{\chem{SO_3}}^2}{\conc{\chem{SO_2}}^2\conc{\chem{O_2}}}\\ \mathrm{B}:&\quad \frac{\conc{\chem{SO_2}}^2\conc{\chem{O_2}}}{\conc{\chem{SO_3}}^2}\\ \mathrm{\Gamma}:&\quad \frac{\conc{\chem{SO_3}}}{\conc{\chem{SO_2}}\conc{\chem{O_2}}}\\ \mathrm{\Delta}:&\quad \frac{\conc{\chem{SO_3}}^3}{\conc{\chem{SO_2}}^2\conc{\chem{O_2}}^2} \end{aligned}

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

  1. Δείξε το βήμα 1

    Κρατάς και τα 3 αέρια είδη, επειδή κανένα δεν είναι καθαρό στερεό ή καθαρό υγρό.

  2. Δείξε το βήμα 2

    Μεταφέρεις τους στοιχειομετρικούς συντελεστές 2, 1 και 2 στους αντίστοιχους εκθέτες και επιλέγεις την απάντηση Α.

Συνηθισμένα λάθη

  • Αν χρησιμοποιείς αρχικές συγκεντρώσεις, αντικατάστησέ τες με τις συγκεντρώσεις ισορροπίας πριν υπολογίσεις τη σταθερά.
  • Αν χρησιμοποιείς δείκτες του χημικού τύπου ως εκθέτες, πάρε τους εκθέτες από τους στοιχειομετρικούς συντελεστές της ισοσταθμισμένης εξίσωσης.
  • Αν βάζεις καθαρό στερεό ή καθαρό υγρό στην έκφραση, παράλειψέ το και έλεγξε ότι η αντίστοιχη απαιτούμενη φάση παραμένει παρούσα.
  • Αν παραλείπεις αέριο ή διαλυμένο είδος του οποίου η συγκέντρωση μεταβάλλεται, πρόσθεσέ το στον κατάλληλο όρο της έκφρασης.
  • Αν χρησιμοποιείς ποσότητα σε mol, διαίρεσέ τη με τον θετικό όγκο σε L πριν αντικαταστήσεις συγκέντρωση.
  • Αν αντιστρέφεις την εξίσωση, πάρε το αντίστροφο της τιμής της σταθεράς.
  • Αν η εκφώνηση ζητά μονάδα κατά τη σχολική σύμβαση, υπολόγισέ τη από τη συνολική δύναμη συγκέντρωσης αντί να την παραλείψεις αυθαίρετα.

Φορτώνεται η αποθηκευμένη πρόοδός σου.

Η πρόοδός σου

Κατακτάς την ενότητα με τουλάχιστον 3 σωστές λύσεις και βαθμό τουλάχιστον 70%. Η ανάγνωση καταγράφει μόνο πότε την είδες.