Հաշվարկներում հավասարակշռության հաստատունների օգտագործման վերաբերյալ քննարկման հարցերի օրինակ

Հաշվարկներում հավասարակշռության հաստատունների կիրառման օրինակելի հարցեր և քննարկումներ

Պենդահուլուան

Քիմիան նյութերի և այդ նյութերում տեղի ունեցող փոփոխությունների ուսումնասիրությունն է: Քիմիայի կարևոր հասկացություններից մեկը քիմիական հավասարակշռությունն է, երբ քիմիական ռեակցիան հասնում է այնպիսի վիճակի, որտեղ ուղիղ ռեակցիայի արագությունը հավասար է հակադարձ ռեակցիայի արագությանը: Քիմիական հավասարակշռության մեջ ռեակտիվների և արգասիքների կոնցենտրացիաները ժամանակի ընթացքում չեն փոխվում: Այս հասկացությունը կարգավորվում է հավասարակշռության հաստատունով (K), որը հաստատուն արժեք է տվյալ ջերմաստիճանում և զուտ է ռեակցիայի մեջ բաղադրիչների կոնցենտրացիաներից: Այս հոդվածում կքննարկվեն հաշվարկներում հավասարակշռության հաստատունի օգտագործման օրինակներ և քննարկումներ:

Հավասարակշռության հաստատուն, K

Հավասարակշռության հաստատունը հաճախ արտահայտվում է երկու հիմնական ձևով՝ Kc և Kp: Kc-ն հավասարակշռության հաստատուն է, որը հիմնված է մոլային կոնցենտրացիայի վրա, մինչդեռ Kp-ն հավասարակշռության հաստատուն է, որը հիմնված է գազի մասնակի ճնշման վրա:

Kc բանաձևը՝
Ռեակցիայի համար՝
\[ aA + bB \leftrightarrow cC + dD \]

Կոնցենտրացիայի վրա հիմնված հավասարակշռության հաստատունը տրվում է հետևյալ կերպ.
\[ Kc = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b} \]

Kp բանաձևը՝
Գազային ռեակցիաների համար՝
\[ aA(g) + bB(g) \leftrightarrow cC(g) + dD(g) \]

Մասնակի ճնշումների վրա հիմնված հավասարակշռության հաստատունը տրվում է հետևյալ կերպ.
\[ Կպ = \frac{(P_C)^c (P_D)^d}{(P_A)^a (P_B)^b} \]

Հայտնի է, որ Kp-ի և Kc-ի միջև կա հետևյալ կապը.
\[ Kp = Kc (RT)^{\Delta n} \]
Որտեղ՝
– \( R \)-ն գազային հաստատունն է (0.0821 լ մթնոլորտ K⁻¹ մոլ⁻¹),
– \(T \)-ն ջերմաստիճանն է Կելվիններով,
– \( \Delta n \)-ն գազի մոլերի քանակի փոփոխությունն է (c+dab):

Հարցերի և քննարկման նմուշներ

Օրինակ՝ հարց 1. Kc-ի հաշվարկ

Հարց. Որոշակի ջերմաստիճանում հետևյալ ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը 4,0 է։
\[ 2NO_2 \ձախ աջ սլաք N_2O_4 \]
Եթե ​​հավասարակշռության վիճակում [NO_2]-ի կոնցենտրացիան 0,6 Մ է, հաշվարկեք [N_2O_4]-ի կոնցենտրացիան այդ հավասարակշռության դեպքում։

Քննարկում.

Հայտնի է.
– \( Կկ = 4,0 \)
– \( [NO_2] = 0,6 Մ \)

Այս ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունի բանաձևը հետևյալն է.
\[ Kc = \frac{[N_2O_4]}{[NO_2]^2} \]

Փոխարինեք հայտնի արժեքները՝
\[ 4,0 = \frac{[N_2O_4]}{(0,6)^2} \]

Այսպիսով՝
\[ 4,0 = \frac{[N_2O_4]}{0,36} \]
\[ [N_2O_4] = 4,0 \times 0,36 \]
\[ [N_2O_4] = 1,44 \, Մ \]

Այսպիսով, [N_2O_4] \) կոնցենտրացիան հավասարակշռության վիճակում կազմում է 1,44 Մ։

Օրինակ հարց 2. Kc-ի Kp-ի փոխակերպումը

Հարց. Հաշվի առնելով արձագանքը՝
\[ N_2(g) + 3H_2(g) \ձախ աջ սլաք 2NH_3(g) \]
500 Կ ջերմաստիճանում հավասարակշռության հաստատուն Kc-ն 0,278 է։ Հաշվարկեք ռեակցիայի Kp-ն այդ ջերմաստիճանում։

Քննարկում.

Kc-ի և Kp-ի միջև կապը տրված է հավասարմամբ՝
\[ Kp = Kc (RT)^{\Delta n} \]

Հայտնի է.
– \( Կկ = 0,278 \)
– \( R = 0.0821 \, L ատմ K^{-1} մոլ^{-1} \)
– \( T = 500 \, K \)
– \( \Դելտա n = (2 – (1 + 3)) = -2 \)

Այսպիսով, արժեքների փոխարինումը՝
\[ Kp = 0,278 անգամ (0.0821 անգամ 500)^{-2} \]
\[ Kp = 0.278 \times (41.05)^{-2} \]
\[ Kp = 0.278 \times (1 / 1683.0025) \]
\[ Կպ = 0.278 \times 0.000594 \]
\[ Կպ = 0.000165 \]

Այսպիսով, 500 K ջերմաստիճանում ռեակցիայի համար \(Kp\)-ն կազմում է 0.000165։

Օրինակ 3. Kp-ի կիրառումը մասնակի ճնշման հաշվարկներում

Հարց. Հետևյալ գազային ռեակցիայի համար՝
\[ H_2(գ) + I_2(գ) \leftrightarrow 2HI(գ) \]
Հաշվի առնելով, որ 450 Կ ջերմաստիճանում Kp-ն 50 է։ Եթե \( P_{H_2} = P_{I_2} = 0,2 \, atm \), հաշվարկեք HI-ի մասնակի ճնշումը հավասարակշռության վիճակում։

Քննարկում.

Հայտնի է.
– \( Կպ = 50 \)
– \( P_{H_2} = 0,2 \, ատմ \)
– \( P_{I_2} = 0,2 \, ատմ \)

Այս ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունի բանաձևը հետևյալն է.
\[ Kp = (P_{HI})^2}{P_{H_2} \times P_{I_2}} \]

Փոխարինեք հայտնի արժեքները՝
\[ 50 = \frac{(P_{HI})^2}{0,2 \times 0,2} \]
\[ 50 = \frac{(P_{HI})^2}{0.04} \]

Այսպիսով՝
\[ (P_{HI})^2 = 50 անգամ 0,04 \]
\[ (P_{HI})^2 = 2 \]
\[ P_{HI} = \sqrt{2} \]
\[ P_{HI} \մոտավորապես 1,414 \, բանկոմատ \]

Այսպիսով, հավասարակշռության մեջ HI-ի մասնակի ճնշումը կազմում է մոտ 1,414 մթնոլորտ։

Եզրակացություն

Հավասարակշռության հաստատունների հասկացությունը հասկանալը և դրանք քիմիական հաշվարկներում օգտագործելու կարողությունը կարևոր է առաջադեմ քիմիա ուսումնասիրող ուսանողների համար: Այս հոդվածը ներկայացնում է մի քանի օրինակելի խնդիրներ և Kc և Kp հավասարակշռության հաստատունների տարբեր պայմաններում կիրառման համապարփակ քննարկում: Այս նյութի լավ ըմբռնումը կնպաստի քիմիական հավասարակշռության ռեակցիաների հետ կապված խնդիրների լուծմանը: