Eisimpleirean de Cheistean a’ Deasbad Cothromachadh Ceimigeach
'S e bun-bheachd cudromach ann an ceimigeachd a th' ann an cothromachadh ceimigeach a tha a' toirt cunntas air staid far a bheil ìrean nan ath-bheachdan air adhart agus air ais ann an ath-bhualadh ceimigeach co-ionnan. Fon chumha seo, bidh dùmhlachd nan ath-bheachdan agus nan toraidhean seasmhach. Bheir an t-artaigil seo grunn eisimpleirean de dhuilgheadasan agus na fuasglaidhean aca gus cuideachadh le bhith a' tuigsinn bun-bheachd cothromachadh ceimigeach.
Bun-bheachdan Cothromachaidh Ceimigeach
Bidh cothromachadh ceimigeach a’ tachairt nuair as urrainn do ath-bhualadh ceimigeach tachairt ann an dòigh in-aisearach no anns an dà dhòigh. Faodar ath-bhualadh in-aisearach a shamhlachadh mar a leanas:
[\text{aA} + \text{bB} \rightleftharpoons \text{cC} + \text{dD} \]
Càite:
– Is iad A agus B luchd-freagairt,
– Is toraidhean a th’ ann an C agus D,
– ’S iad a, b, c, agus d na co-èifeachdan stoichiometric aig gach stuth.
Nuair a ruigear cothromachadh, bidh an ìre den ath-bhualadh air adhart (a’ dèanamh thoraidhean) co-ionann ris an ìre den ath-bhualadh cùil (a’ dèanamh luchd-freagairt). Aig an ìre seo, ged a tha an ath-bhualadh a’ leantainn gu daineamaigeach, chan eil atharrachadh air dùmhlachd nan stuthan uile.
Co-sheasmhachd Cothromachaidh (K)
Faodar an cunbhalachd cothromachaidh \(K_c\) airson an ath-bhualadh gu h-àrd a chur an cèill mar:
[K_c = \frac{{[\text{C}]^c [\text{D}]^d}}{{[\text{A}]^a [\text{B}]^b}} \]
Far a bheil [X] na dùmhlachd molar de stuth X. Nuair a thathar a’ cleachdadh cuideaman pàirteach ann an cothromachadh gas, tha an cunbhalachd cothromachaidh air a chur an cèill mar \(K_p\).
Ceistean Eisimpleir Cothromachaidh Ceimigeach
Ceist 1: Ath-bheachdan le Dàta Dùmhlachd
Tha meud de 1 mhòl de N₂ agus 3 mhòl de H₂ air a chur ann an soitheach 1-liotair aig teòthachd sònraichte. Tha an ath-bhualadh a’ dol air adhart mar a leanas:
[\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \]
Às dèidh cothromachadh a ruighinn, lorgar 0,8 mol de N₂. Obraich a-mach an cunbhalachd cothromachaidh \(K_c\).
Deasbad:
1. Obraich a-mach an t-atharrachadh ann an dùmhlachd:
An toiseach, is e seo an àireamh de mhòlan:
– \([\text{N}_2]_{toiseach} = 1 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{H}_2]_{toiseach} = 3 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{NH}_3]_{toiseach} = 0 \, \text{mol/L}\]
Aig cothromachadh, an àireamh de mhòlan:
- \([\text{N}_2] = 0,8 \, \text{mol/L}\]
Atharrachadh ann an N₂ = 1 – 0,8 = 0,2 mol/L
2. Stoichiometry nan atharrachaidhean:
\[
N_2(g) + 3 H_2(g) Tharpoons 2 NH_3(g)
\]
Mar sin, atharrachaidhean airson H₂ agus NH₃:
– \([\text{H}_2] = 3 ≥ 0,2 = 0,6 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{NH}_3] = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 \, \text{mol/L}\]
Cothromachadh nam mòlan:
– \([\text{H}_2] = 3 – 0,6 = 2,4 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{NH}_3] = 0 + 0,4 = 0,4 \, \text{mol/L}\]
3. Obraich a-mach \(K_c\):
\[
K_c = \frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2][\text{H}_2]^3}
\]
Cuir na luachan an àite:
– \([\text{NH}_3] = 0,4 \, \text{mol/L}\]
- \([\text{N}_2] = 0,8 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{H}_2] = 2,4 \, \text{mol/L}\]
\[
K_c = \frac{(0,4)^2}{(0,8)(2,4)^3}
\]
\[
= \frac{0,16}{0,8 \cdot 13,824}
\]
\[
= \frac{0,16}{11,0592}
timcheall air 0,0145
\]
Ceist 2: Buaidh Atharrachaidhean ann an Dùmhlachd
Bidh meud de N₂O₄(g) a’ lobhadh gu 2NO₂(g) ann an soitheach dùinte. Aig teòthachd sònraichte, tha an cunbhalachd cothromachaidh \(K_c\) 0,36. Ma tha dùmhlachd tùsail N₂O₄(g) 1,0 M agus mura h-eil NO₂(g) ann aig an toiseach, obraich a-mach dùmhlachd NO₂(g) aig cothromachadh.
Deasbad:
1. A’ cleachdadh Clàr ICE:
\[
tòisich{co-thaobhadh}
Ath-bhualadh: & N_2 O_4(g) Tharpoons_2 NO_2(g)
Tùs: & [N_2O_4]_0 = 1.0, M, [NO_2]_0 = 0
Atharrachadh: & [N_2O_4]_{co-ionannachd = 1.0 – x, [NO_2]_{co-ionannachd = 2x
\end{ailinich}
\]
2. A’ ceangal ri \(K_c\):
\[
K_c = \frac{[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]}
= \frac{(2x)^2}{1.0 – x}
= \frac{4x^2}{1 – x}
\]
3. Obraich a-mach x:
\[
K_c = 0,36
\]
Mar sin, ionadachadh:
\[
0,36 = \frac{4x^2}{1 – x}
\]
Iomadachadh-croise:
\[
0,36(1 – x) = 4x^2
\]
\[
0,36 – 0,36x = 4x^2
\]
Gluais a h-uile càil gu aon taobh:
\[
4x^2 + 0,36x – 0,36 = 0
\]
4. A’ fuasgladh cho-aontaran ceàrnagach:
Cleachd am foirmle ceàrnagach:
\[
x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 – 4ac}}{2a}
\]
Far a bheil a = 4, b = 0,36 agus c = -0,36:
\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{(0,36)^2 – 4(4)(-0,36)}}{2(4)}
\]
\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{0,1296 + 5,76}}{8}
\]
\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{5,8896}}{8}
\]
Leis nach urrainn don dùmhlachd a bhith àicheil, bidh sinn a’ taghadh an fhreumh dheimhinneach:
\[
x \timcheall air 0,36
\]
5. Dùmhlachd NO₂:
\[
[\text{NO}_2]_{eq} = 2x = 2 ⋅ 0,36 = 0,72 \, \text{M}
\]
Co-dhùnadh
Tha tuigse air cothromachadh ceimigeach deatamach airson ro-innse mar a dhèiligeas siostam ceimigeach fo chumhachan sònraichte. Le cleachdadh agus tuigse mhionaideach, is urrainn dhuinn fuasgladh fhaighinn air duilgheadasan a tha a’ buntainn ris a’ bhun-bheachd seo, cunntas a thoirt air staid dheireannach siostam, agus tuigse fhaighinn air daineamaigs ath-bheachdan ceimigeach ann an siostam dùinte. Le bhith ag aithneachadh agus a’ cleachdadh an cunbhalachd cothromachaidh (K_c) bidh e nas fhasa ro-innse dùmhlachd gach gnè ann an siostam aig cothromachadh.
