sobota, 19 stycznia 2013

szybkość reakcji, stan równowagi, stała i stopień dysocjacji



Przykłady rozwiązanych zadań
SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH
Teoria: Równanie kinetyczne reakcji wyznaczamy na podstawie stężeń molowych substratów, podniesionych do odpowiednich potęg w zależności od współczynników molowych, np.:
xA + yB = zC
Równanie kinetyczne: v = k [A]x[B]y , gdzie k to stała szybkości reakcji, zależna od reagentów i rodzaju reakcji, nie zależy od stężeń

Zad. 1
Jak zmieni się szybkość reakcji syntezy amoniaku, jeżeli stężenie wodoru zwiększymy dwa razy, a stężenie azotu zmniejszymy trzy razy?
Równanie reakcji:  N2 + 3H2 = 2NH3
Równanie kinetyczne:  v = k [N2][H2]3 C’[H2] = 2 C[H2]
C’[N2] = 1/3 C[N2]
v’ = k (1/3 C[N2])∙(23 C[H2]3)
v’ = k 8/3 C[N2] C[H2]3
v’ = 8/3 v
Odp. : Szybkość reakcji wzrośnie o 8/3.

STAN RÓWNOWAGI
Teoria: Dla każdej reakcji odwracalnej w stanie równowagi w stałej temperaturze iloczyn stężeń molowych produktów podniesionych do odpowiedniej potęgi podzielony przez iloczyn stężeń molowych substratów podniesionych do odpowiedniej potęgi jest wielkością stałą i nosi nazwę stałej równowagi (stałej stężeniowej).
xA + yB = zC + wD


K=(CzDw)/(AxBy)


Zad. 2
W zamkniętym naczyniu umieszczono 2 mole CO2 i 8 moli wodoru. Po ogrzaniu do 1100K ustaliła się równowaga:
CO2 + H2 = CO + H2O
W tych warunkach K=1. Oblicz liczbę moli każdego gazu w stanie równowagi.
Stężenie początkowe = stężenie równowagowe + stężenie zużyte (to, które przereagowało)
Podobnie z liczbą moli: liczba moli początkowa=l.moli równowagowa + l.moli zużyta

Liczba moli początkowa
Liczba moli zużyta
Liczba moli równowagowa
CO2
2
x
2-x
H2
8
x
8-x
CO
0 (bo na początku reakcji nie było produktu)

x
H2O
0 (na początku reakcji nie było produktu)

x
Zużywa się tyle moli substratu, ile moli produktu powstaje – w reakcji stosunek molowy wynosi 1:1:1:1
W zadaniu nie mamy podanej objętości, a ponieważ stężenie molowe c=n/v, możemy założyć że v=1dm3, wtedy do równania na stałą K podstawiamy bezpośrednio mole zamiast stężeń.

K=x2/(2-x)(8-x)=1


x2=(2-x)(8-x)
x2=16-2x-8x+x2
16=10x
x=1,6
l.moli równowagowa dla CO2=2-1,6 =0,4
l. moli równowagowa dla H2=8-1,6=6,4
Odp.: W stanie równowagi układ zawiera 0,4 mola dwutlenku węgla, 6,4 mola wodoru, 1,6 mola tlenku węgla (II) i 1,6 mola wody.

STAŁA DYSOCJACJI, STOPIEŃ DYSOCJACJI, pH

Zad. 3
Oblicz stopień dysocjacji kwasu jednoprotonowego w roztworze o pH=1, jeżeli stała dysocjacji wynosi
K=4
∙10-5. Załóż, że jest to słaby elektrolit.
pH=-log[H+]
1=-log 10-1
[H+]=10-1=0,1 mol/dm3
K = α2 ∙ Cm – stosujemy wzór skrócony, dla słabego elektrolitu


   α=  √K/Cm = √0,0004=0,02


Odp. Stopień dysocjacji wynosi 0,02 (inaczej 2%).


Zadania do zrobienia dla Was:
1.       Zad 1.Dana jest reakcja:
4 HCl + CO = CCl4 + 2H2O
Jak zmieni się szybkość tej reakcji, jeżeli stężenie HCl zmaleje 2 razy, a stężenie CO wzrośnie 4 razy?

2.      Zad 2. Mieszaninę 2,94 mola jodu i 8,1 mola wodoru ogrzewano w temp. 721 K do osiągnięcia równowagi w stanie gazowym. Stwierdzono, że powstało 5,64 mola jodowodoru. Oblicz stałą równowagi K tworzenia jodowodoru. (zwróć uwagę, że tu ze stosunku molowego reakcji wynika, że powstaje dwa razy więcej produktu, niż zużywa się substratu) Odp.K≈50

3.       Zad 3.Oblicz stałą dysocjacji kwasu fluorowodorowego, wiedząc że w roztworze o pH=2 stopień dysocjacji wynosi 22%. (jest to elektrolit średniej mocy!)

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz