ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ່ສົນທະນາກ່ຽວກັບຄວາມສົມດຸນທາງເຄມີ

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ່ສົນທະນາກ່ຽວກັບຄວາມສົມດຸນທາງເຄມີ

ສົມດຸນທາງເຄມີແມ່ນແນວຄວາມຄິດທີ່ສຳຄັນໃນເຄມີສາດທີ່ອະທິບາຍເຖິງສະພາບທີ່ອັດຕາການເກີດປະຕິກິລິຍາໄປໜ້າ ແລະ ປະຕິກິລິຍາກັບກັນໃນປະຕິກິລິຍາເຄມີແມ່ນເທົ່າກັນ. ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂນີ້, ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສານຕັ້ງຕົ້ນ ແລະ ຜະລິດຕະພັນຍັງຄົງທີ່. ບົດຄວາມນີ້ຈະສະໜອງຕົວຢ່າງບັນຫາຫຼາຍຢ່າງ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂຂອງມັນເພື່ອຊ່ວຍໃຫ້ເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດຂອງສົມດຸນທາງເຄມີ.

ແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງຄວາມສົມດຸນທາງເຄມີ

ຄວາມສົມດຸນທາງເຄມີເກີດຂຶ້ນເມື່ອປະຕິກິລິຍາເຄມີສາມາດດຳເນີນໄປແບບປີ້ນກັບກັນ ຫຼື ທັງສອງທິດທາງ. ປະຕິກິລິຍາປີ້ນກັບກັນສາມາດສະແດງເປັນສັນຍະລັກໄດ້ດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

\[ \text{aA} + \text{bB} \rightleftharpoons \text{cC} + \text{dD} \]

ຢູ່ໃສ:
- A ແລະ B ເປັນສານຕັ້ງຕົ້ນປະຕິກິລິຍາ,
– C ແລະ D ແມ່ນຜະລິດຕະພັນ,
- a, b, c, ແລະ d ແມ່ນສຳປະສິດ stoichiometric ຂອງແຕ່ລະສານ.

ເມື່ອບັນລຸສົມດຸນ, ອັດຕາການເກີດປະຕິກິລິຍາໄປຂ້າງໜ້າ (ການຜະລິດຜະລິດຕະພັນ) ຈະເທົ່າກັບອັດຕາການເກີດປະຕິກິລິຍາປີ້ນກັບກັນ (ການຜະລິດສານຕັ້ງຕົ້ນ). ໃນຈຸດນີ້, ເຖິງແມ່ນວ່າປະຕິກິລິຍາຈະສືບຕໍ່ເຄື່ອນໄຫວ, ແຕ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສານທັງໝົດຍັງຄົງບໍ່ປ່ຽນແປງ.

ຄ່າຄົງທີ່ຂອງຄວາມສົມດຸນ (K)

ຄ່າຄົງທີ່ສົມດຸນ \(K_c\) ສຳລັບປະຕິກິລິຍາຂ້າງເທິງນີ້ສາມາດສະແດງອອກໄດ້ດັ່ງນີ້:

\[ K_c = \frac{{[\text{C}]^c [\text{D}]^d}}{{[\text{A}]^a [\text{B}]^b}} \]

ບ່ອນທີ່ [X] ແມ່ນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງໂມລຂອງສານ X. ເມື່ອໃຊ້ຄວາມກົດດັນບາງສ່ວນໃນສົມດຸນຂອງອາຍແກັສ, ຄ່າຄົງທີ່ສົມດຸນຈະສະແດງເປັນ \(K_p\).

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມກ່ຽວກັບຄວາມສົມດຸນທາງເຄມີ

ຄຳຖາມທີ 1: ປະຕິກິລິຍາກັບຂໍ້ມູນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ

ປະລິມານ N₂ 1 ໂມລ ແລະ H₂ 3 ໂມລ ຖືກວາງໄວ້ໃນພາຊະນະຂະໜາດ 1 ລິດ ທີ່ອຸນຫະພູມທີ່ແນ່ນອນ. ປະຕິກິລິຍາດຳເນີນໄປດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

\[ \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \]

ຫຼັງຈາກບັນລຸສົມດຸນແລ້ວ, ຈະພົບ N₂ 0,8 mol. ຈົ່ງຄິດໄລ່ຄ່າຄົງທີ່ສົມດຸນ \(K_c\).

ເປບບາຮາຊານ:

1. ກຳນົດການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ:

ໃນເບື້ອງຕົ້ນ, ຈຳນວນໂມລແມ່ນ:
– \([\text{N}_2]_{initial} = 1 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{H}_2]_{initial} = 3 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{NH}_3]_{initial} = 0 \, \text{mol/L}\]

ໃນສະພາບສົມດຸນ, ຈຳນວນໂມລ:
– \([\text{N}_2] = 0,8 \, \text{mol/L}\]

ການປ່ຽນແປງຂອງ N₂ = 1 – 0,8 = 0,2 mol/L

2. ການວິເຄາະການປ່ຽນແປງຂອງສະຕອຍຄີໂອເມຕຣີ:

\[
\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g)
\]

ດັ່ງນັ້ນ, ການປ່ຽນແປງສຳລັບ H₂ ແລະ NH₃:
– \([\text{H}_2] = 3 0,2 = 0,6 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{NH}_3] = 2 \cdot 0,2 = 0,4 \, \text{mol/L}\]

ຄວາມສົມດຸນຂອງໂມເລກຸນ:
– \([\text{H}_2] = 3 – 0,6 = 2,4 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{NH}_3] = 0 + 0,4 = 0,4 \, \text{mol/L}\]

3. ຄິດໄລ່ \(K_c\):

\[
K_c = \frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2][\text{H}_2]^3}
\]

ແທນຄ່າຕ່າງໆ:
– \([\text{NH}_3] = 0,4 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{N}_2] = 0,8 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{H}_2] = 2,4 \, \text{mol/L}\]

\[
K_c = \frac{(0,4)^2}{(0,8)(2,4)^3}
\]

\[
= \frac{0,16}{0,8 13,824}
\]

\[
= \frac{0,16}{11,0592}
ປະມານ 0,0145
\]

ຄຳຖາມທີ 2: ຜົນກະທົບຂອງການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ

ປະລິມານຂອງ N₂O₄(g) ຈະແຕກສະຫຼາຍເປັນ 2NO₂(g) ໃນພາຊະນະທີ່ປິດ. ໃນອຸນຫະພູມທີ່ແນ່ນອນ, ຄ່າຄົງທີ່ສົມດຸນ \(K_c\) ແມ່ນ 0,36. ຖ້າຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເບື້ອງຕົ້ນຂອງ N₂O₄(g) ແມ່ນ 1,0 M ແລະບໍ່ມີ NO₂(g) ໃນຕອນເລີ່ມຕົ້ນ, ໃຫ້ຄິດໄລ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ NO₂(g) ໃນສະພາບສົມດຸນ.

ເປບບາຮາຊານ:

1. ການໃຊ້ຕາຕະລາງ ICE:

\[
\begin{ຈັດລຽນ}
\text{ປະຕິກິລິຍາ:} & \ \ \text{N}_2\text{O}_4(g) \rightleftharpoons 2\text{NO}_2(g) \\
\text{ຕົວອັກສອນຫຍໍ້:} & \ \ [\text{N}_2\text{O}_4]_{0} = 1.0 \, \text{M}, \ [\text{NO}_2]_{0} = 0 \\
\text{ປ່ຽນແປງ:} & \ \ [\text{N}_2\text{O}_4]_{eq} = 1.0 – x, \ [\text{NO}_2]_{eq} = 2x \\
\end{ຈັດຮຽງ}
\]

2. ການເຊື່ອມຕໍ່ກັບ \(K_c\):

\[
K_c = \frac{[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]}
= \frac{(2x)^2}{1.0 – x}
= \frac{4x^2}{1 – x}
\]

3. ກຳນົດ x:

\[
K_c = 0,36
\]

ດັ່ງນັ້ນ, ການທົດແທນ:

\[
0,36 = \frac{4x^2}{1 – x}
\]

ການຄູນຂ້າມ:

\[
0,36(1 – x) = 4x^2
\]

\[
0,36 – 0,36x = 4x^2
\]

ຍ້າຍທັງໝົດໄປຂ້າງໜຶ່ງ:

\[
4x^2 + 0,36x − 0,36 = 0
\]

4. ການແກ້ໄຂສົມຜົນກຳລັງສອງ:

ໃຊ້ສູດກຳລັງສອງ:

\[
x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 – 4ac}}{2a}
\]

ບ່ອນທີ່ a = 4, b = 0,36 ແລະ c = -0,36:

\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{(0,36)^2 – 4(4)(-0,36)}}{2(4)}
\]

\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{0,1296 + 5,76}}{8}
\]

\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{5,8896}}{8}
\]

ເນື່ອງຈາກຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນບໍ່ສາມາດເປັນລົບໄດ້, ພວກເຮົາຈຶ່ງເລືອກຮາກທີ່ເປັນບວກ:

\[
x \ ປະມານ 0,36
\]

5. ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ NO₂:

\[
[\text{NO}_2]_{eq} = 2x = 2 0,36 = 0,72 \, \text{M}
\]

ສະຫຼຸບ

ການເຂົ້າໃຈຄວາມສົມດຸນທາງເຄມີແມ່ນກຸນແຈສຳຄັນໃນການຄາດຄະເນວ່າລະບົບເຄມີຈະມີປະຕິກິລິຍາແນວໃດພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂສະເພາະ. ດ້ວຍການປະຕິບັດ ແລະ ຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງລະອຽດ, ພວກເຮົາສາມາດແກ້ໄຂບັນຫາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບແນວຄວາມຄິດນີ້, ອະທິບາຍສະຖານະສຸດທ້າຍຂອງລະບົບ, ແລະ ເຂົ້າໃຈການເຄື່ອນໄຫວຂອງປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີໃນລະບົບປິດ. ການຮັບຮູ້ ແລະ ການໃຊ້ຄ່າຄົງທີ່ສົມດຸນ (K_c) ຈະເຮັດໃຫ້ມັນງ່າຍຕໍ່ການຄາດຄະເນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງທຸກຊະນິດໃນລະບົບທີ່ສົມດຸນ.