Намунаҳои саволҳо дар бораи мувозинати кимиёвӣ
Мувозинати химиявӣ як мафҳуми муҳим дар химия аст, ки ҳолатеро тавсиф мекунад, ки дар он суръати реаксияҳои рост ва баръакс дар реаксияи химиявӣ баробар аст. Дар ин ҳолат, консентратсияи реактивҳо ва маҳсулот доимӣ боқӣ мемонад. Дар ин мақола якчанд мисолҳои масъалаҳо ва роҳҳои ҳалли онҳо оварда шудаанд, то ба фаҳмидани мафҳуми мувозинати химиявӣ кумак кунанд.
Мафҳумҳои асосии мувозинати химиявӣ
Мувозинати химиявӣ вақте ба амал меояд, ки реаксияи химиявӣ метавонад баръакс ё дар ҳарду самт идома ёбад. Реаксияи баръаксшавандаро метавон чунин рамзгузорӣ кард:
\[ \text{aA} + \text{bB} \rightleftharpoons \text{cC} + \text{dD} \]
Ди мана:
- A ва B реактивҳо мебошанд,
– C ва D маҳсулот мебошанд,
– a, b, c ва d коэффитсиентҳои стехиометрии ҳар як модда мебошанд.
Вақте ки мувозинат ба даст меояд, суръати реаксияи мустақим (ҳосили маҳсулот) ба суръати реаксияи баръакс (ҳосили реактивҳо) баробар аст. Дар ин лаҳза, гарчанде ки реаксия ба таври динамикӣ идома меёбад, консентратсияи ҳамаи моддаҳо бетағйир боқӣ мемонад.
Константаи мувозинат (K)
Константаи мувозинат \(K_c\)-ро барои реаксияи дар боло зикршуда чунин ифода кардан мумкин аст:
\[ K_c = \frac{{[\text{C}]^c [\text{D}]^d}}{{[\text{A}]^a [\text{B}]^b}} \]
ки дар он [X] консентратсияи молярии моддаи X аст. Ҳангоми истифодаи фишорҳои парсиалӣ дар мувозинати газ, доимии мувозинат ҳамчун \(K_p\) ифода карда мешавад.
Саволҳои намунавии мувозинати кимиёвӣ
Саволи 1: Реаксияҳо бо маълумоти консентратсия
Миқдори 1 мол N₂ ва 3 мол H₂ дар зарфи 1 литрӣ дар ҳарорати муайян ҷойгир карда мешавад. Реаксия чунин идома меёбад:
\[ \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \]
Пас аз ба даст овардани мувозинат, 0,8 мол N₂ ёфт мешавад. Константаи мувозинатро (K_c\) ҳисоб кунед.
Муҳокима:
1. Тағйирёбии консентратсияро муайян кунед:
Дар аввал, шумораи молҳо чунин аст:
– \([\text{N}_2]_{initial} = 1 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{H}_2]_{initial} = 3 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{NH}_3]_{initial} = 0 \, \text{mol/L}\]
Дар ҳолати мувозинат, шумораи молҳо:
– \([\text{N}_2] = 0,8 \, \text{мол/л}\]
Тағйирот дар N₂ = 1 – 0,8 = 0,2 мол/л
2. Стехиометрияи тағйирот:
\[
\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g)
\]
Пас, тағйирот барои H₂ ва NH₃:
– \([\text{H}_2] = 3 \cdot 0,2 = 0,6 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{NH}_3] = 2 \cdot 0,2 = 0,4 \, \text{mol/L}\]
Мувозинати мол:
– \([\text{H}_2] = 3 – 0,6 = 2,4 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{NH}_3] = 0 + 0,4 = 0,4 \, \text{mol/L}\]
3. \(K_c\)-ро ҳисоб кунед:
\[
K_c = \frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2][\text{H}_2]^3}
\]
Арзишҳоро иваз кунед:
– \([\text{NH}_3] = 0,4 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{N}_2] = 0,8 \, \text{мол/л}\]
– \([\text{H}_2] = 2,4 \, \text{mol/L}\]
\[
K_c = \frac{(0,4)^2}{(0,8)(2,4)^3}
\]
\[
= \frac{0,16}{0,8 \cdot 13,824}
\]
\[
= \frac{0,16}{11,0592}
тақрибан 0,0145
\]
Саволи 2: Таъсири тағйирот дар тамаркуз
Миқдори N₂O₄(g) дар зарфи пӯшида ба 2NO₂(g) таҷзия мешавад. Дар ҳарорати муайян, доимии мувозинат \(K_c\) 0,36 аст. Агар консентратсияи ибтидоии N₂O₄(g) 1,0 М бошад ва дар аввал NO₂(g) набошад, консентратсияи NO₂(g)-ро дар ҳолати мувозинат ҳисоб кунед.
Муҳокима:
1. Истифодаи ҷадвали ICE:
\[
\begin{align}
\text{Реаксия:} & \ \ \text{N}_2\text{O}_4(g) \rightleftharpoons 2\text{NO}_2(g) \\
\text{Initial:} & \ \ [\text{N}_2\text{O}_4]_{0} = 1.0 \, \text{M}, \ [\text{NO}_2]_{0} = 0 \\
\text{Change:} & \ \ [\text{N}_2\text{O}_4]_{eq} = 1.0 – x, \ [\text{NO}_2]_{eq} = 2x \\
\end{align}
\]
2. Пайвастшавӣ бо \(K_c\):
\[
K_c = \frac{[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]}
= \frac{(2x)^2}{1.0 – x}
= \frac{4x^2}{1 – x}
\]
3. x-ро муайян кунед:
\[
K_c = 0,36
\]
Пас, ивазкунӣ:
\[
0,36 = \frac{4x^2}{1 – x}
\]
Зарби салибӣ:
\[
0,36(1 – x) = 4x^2
\]
\[
0,36 – 0,36x = 4x^2
\]
Ҳамаашро ба як тараф гузоред:
\[
4x^2 + 0,36x – 0,36 = 0
\]
4. Ҳалли муодилаҳои квадратӣ:
Формулаи квадратиро истифода баред:
\[
x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 – 4ac}}{2a}
\]
Дар он ҷо a = 4, b = 0,36 ва c = -0,36:
\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{(0,36)^2 – 4(4)(-0,36)}}{2(4)}
\]
\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{0,1296 + 5,76}}{8}
\]
\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{5,8896}}{8}
\]
Азбаски консентратсия наметавонад манфӣ бошад, мо решаи мусбатро интихоб мекунем:
\[
x тақрибан 0,36
\]
5. Консентратсияи NO₂:
\[
[\text{NO}_2]_{eq} = 2x = 2 \cdot 0,36 = 0,72 \, \text{M}
\]
Хулоса
Дарки мувозинати кимиёвӣ калиди пешгӯии он аст, ки системаи кимиёвӣ дар шароити муайян чӣ гуна вокуниш нишон медиҳад. Бо амалия ва фаҳмиши амиқ, мо метавонем масъалаҳои марбут ба ин мафҳумро ҳал кунем, ҳолати ниҳоии системаро тавсиф кунем ва динамикаи реаксияҳои кимиёвиро дар системаи пӯшида дарк кунем. Шинохтан ва истифодаи доимии мувозинат (K_c) пешгӯии консентратсияи ҳама намудҳоро дар системае, ки дар ҳолати мувозинат қарор дорад, осонтар мекунад.
