X
تبلیغات
دنیای شیمی - محاسبات کمی در تعادلات شیمیایی

زگهواره تا گور دانش بجوی

 
محاسبات کمی در تعادلات شیمیایی

محاسبات کمی در تعادلات شیمیایی ( حل مسائل در در واکنش های تعادلی )

محاسبه ی ثابت تعادل

 مخلوطی شامل یک مول CO  و یک مول بخار آب را در یک ظرف سر بسته ی 10 لیتری گرما می دهیم  تا تعادل گازی : CO(g)­ + H2O(g) <-->  CO2(g) + H2(g)  ، بر قرار شود اگر در حالت تعادل ، مقدار 6/0 مول گاز CO2 در مخلوط گازی وجود داشته باشد . ثابت این تعادل در شرایط آزمایش کدام است ؟           ( سراسری ریاضی 86 )

1 ) 6/1        2 ) 25/2            3 ) 15/1            4 ) 4/2

محاسبه ی غلظت های تعادلی

 با توجه به تعادل گازی : CH4(g) + H2O(g) <--> CO (g) +3H2(g)  : K = 5 (mol/L)2   ، که در یک ظرف سر بسته دو لیتری بر قرار است ، اگر مقدار اولیه گاز متان برابر 12/1 مول و مقدار گاز CO  در حالت تعادل برابر 4/0 مول باشد ، مقدار H2O ، در ظرف واکنش برابر چند مول است ؟ (سراسری تجربی 86 )

1 ) 141/0          2 ) 024/0          3 ) 048/0          4 ) 326/0

تفسیر ثابت تعادل

ثابت تعادل  بزرگ ( تعادل در سمت راست )

ثابت تعادل  کوچک  ( تعادل در سمت چپ )  

ثابت تعادل بسیار بزرگ  ( واکنش کامل یا تا مرز کامل شدن پیش می رود )

ثابت تعادل  بسیار کوچک  ( واکنش در شرایط داده شده انجام نمی شود )

مثال : با توجه به واکنش :

 K = 2.9 × 1081  :          2H2(g)+O2(g)  <--> 2H2O(g)

که در دمای 25 درجه در یک ظرف سر بسته  برقرار است ، کدام عبارت در باره آن درست است ؟ (سراسری ریاضی 86 )

1 ) تاحد کامل شدن پیشرفت دارد .        2 ) غلظت تعادلی H2 با غلظت تعادلی H2O برابر است .

3 ) یک واکنش تعادلی ناهمگن است .

4 ) با سرعت زیادی انجام می گیرد و با افزایش آنتروپی همراه است.

پیش بینی جهت پیشرفت واکنش ( خارج قسمت واکنش )

حالات ممکن برای خارج قسمت واکنش و مفهوم آن :

1) Q > K  : تعادل درسامانه برقرار نیست و برای برقراری تعادل باید واکنش در جهت برگشت جابجا شود .

2) Q = K  : سامانه در تعادل است و سرعت واکنش های رفت و برگشت با هم برابر است .

3) Q < K  : تعادل درسامانه برقرار نیست و برای برقراری تعادل باید واکنش در جهت رفت جابجا شود .

 واکنش برگشت پذیر :  N2(g)+3H2(g) <=>  2NH3(g) ، در کدام شرایط زیر در حالت تعادل قرار دارد ؟ K=0.24(mol/L)-2                                                              (سراسری ریاضی 86 )

1 ) [ N2 ]= 4 , [H2] = 0.2 ،  [NH3] = 0.5      2 ) [ N2 ]= 4 , [H2] = 0.3 ،  [NH3] = 0.2

3 ) [ N2 ]= 2 , [H2] = 0.3 ،  [NH3] = 0.4       4 ) [ N2 ]= 3 , [H2] = 0.5 ،  [NH3] = 0.3

عوامل موثر بر جابجایی تعادل

از آنجاییکه لحظه ی تعادل ، لحظه ی برابری دو سرعت است پس انتظار داریم که هر عاملی که سرعت ها را تحت تاثیر خود قرار دهد بر جابجایی تعادل نیز موثر باشد .

تعادل پویا و اصل لوشاتلیه  

توجه داریم تعادل در شیمی بر خلاف تعادل در فیزیک کاملا پویا یا دینامیک است . در حالیکه تعادل در فیزیک مانند یک الاکلنگ در حالت تعادل ، نمونه ای از تعادل ایستا یا استاتیک است .

1) اثر غلظت و اصل لوشاتلیه :  برای بررسی اثر غلظت از اصل لوشاتلیه استفاده می نماییم . افزایش غلظت  یک گونه  تعادل را  به سمت مصرف آن جابجا می کند.

مثال :  بر اساس اصل لوشاتلیه ، اگر در یک سامانه ، عاملی موجب بر هم زدن حالت تعادلی شود ، تعادل در جهتی جابجا می شود که ....... تا آنجا که امکان دارد ......... و در آن سامانه یک ...... .   ( سراسری ریاضی 84 )

1 ) با عامل مزاحم مقابله کند – اثر آن را کاهش دهد – واکنش کامل انجام گیرد .

2 ) با عامل مزاحم مقابله کند – اثر آن را بر طرف کند – تعادل جدید برقرار شود .

 3 ) اثر آن عامل را بر طرف کند – مقدار ثابت تعادل را افزایش دهد - واکنش کامل انجام گیرد .

4 ) اثر آن عامل را بر طرف کند –  از جابجا شدن تعادل جلوگیری کند – تعادل پایدار بر جای بماند .

2) اثر فشار : تغییرات فشاریا حجم فقط بر تعادلات گازی موثر است و افزایش فشار تعادل گازی را به سمت تعداد مول گاز کمتر جابجا می کند .

با افزایش فشار این تعادل در کدام جابجا خواهد شد ؟ چرا ؟  

2NO2(g)  <-->  N2O4(g)

3) اثر دما :  برای بررسی اثر دما بر تعادل ابتدا جمله  q ( گرما ) را در معادله واکنش وارد نموده سپس با توجه به اصل لوشاتلیه جهت جابجایی را تعیین می نماییم . ( q را مانند یک واکنش دهنده در واکنش گرماگیر و مانند یک فراورده در واکنش گرماده در نظر می گیریم ) # توجه داریم که افزایش دما واکنش تعادلی را در جهت گرماگیر بودن جابجا می کند .توجه : ثابت تعادل تابع دماست 

 

 اگر در واکنش تعادلی گازی :

 ∆H<0         :           2NO2(g) <-->  N2O4(g)  

که در یک ظرف سربسته در دمای معین برقرار است ، دما را افزایش دهیم ، تعادل در جهت .... جابجا می شود و ثابت تعادل ، ......  

1 ) برگشت – کوچکتر می شود .                  2 ) رفت – بزرگتر می شود .

3 ) برگشت – بدون تغییر می ماند .               4 ) رفت – بدون تغییر می ماند .   ( سراسری تجربی 85 )

تعادل :  

Co(H2O)62+  + 4Cl<-->  CoCl42- + 6H2O  

4) اثر کاتالیزگر : می دانیم که کاتالیز گر سرعت واکنش های رفت و برگشت را همزمان افزایش می دهد ، پس تعادل را جابجا نمی کند . اما باید توجه داشت که کاتالیزگر با افزایش سرعت واکنش زمان رسیدن به تعادل را کوتاه می نماید .

 کدام مطلب نادرست است ؟                        ( سراسری ریاضی 87 )

1 ) ثابت تعادل های شیمیایی با تغییردما ، تغییر نمی کند .

2 ) کاتالیز گر ، سبب جابجا شدن  واکنش های تعادلی نمی شود .

3 ) برخی از واکنش های تعادلی ، گرماده و با کاهش آنتروپی همراه اند .

4 ) واکنش هایی که با کاهش آنتالپی و افزایش آنتروپی همراه باشند ، خودبخودی اند . 

فرایند هابر،  نمونه ای از کاربرد واکنش های تعادلی در صنعت



:: موضوعات مرتبط: شیمی دبیرستان
نويسنده : ر-خزایی