15
Λυμένες ασκήσεις Χημική ισορροπία 1. Σε δοχείο σταθερού όγκου και σε σταθερή θερμοκρασία εισάγεται ποσότητα ΗΙ και διασπάται σύμφωνα με τη χημική εξίσωση : ࢩࢧ() () + () Να μελετήσετε πώς μεταβάλλονται σε συνάρτηση με τον χρόνο: α. οι συγκεντρώσεις των σωμάτων , β. οι ταχύτητες των δυο αντιδράσεων. Λύση α. Στο δοχείο πραγματοποιούνται ταυτόχρονα δυο αντιδράσεις : 2 ߇߅() ܪ→ଶ() + ܫଶ() με ταχύτητα ܪଶ() + ܫଶ() →2 ߇߅() με ταχύτητα Η συγκέντρωση του ΗΙ με την πάροδο του χρόνου ελαττώνεται, ενώ οι συγκεντρώσεις του ܪκαι του ܫαυξάνονται. Όταν το σύστημα καταλήξει σε κατάσταση χημικής ισορροπίας ( ݐ), οι συγκεντρώσεις των σωμάτων δεν μεταβάλλονται (εφόσον οι συνθήκες παραμένουν σταθερές). Εξάλλου, από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης προκύπτει ότι για τις μεταβολές των συγκεντρώσεων μέχρι να αποκατασταθεί η ισορροπία (0- ݐ) ισχύουν: ߂[ ߇߅] = −2 ݔ/ ܮκαι ߂[ ܪ]= ߂[ ܫ]= ݔ/ ܮΔηλαδή στην κατάσταση ισορροπίας οι συγκεντρώσεις του ܪκαι του ܫθα είναι ίσες.

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ(ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ)

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Χημική ισορροπία

Citation preview

Λυμένες ασκήσεις

Χημική ισορροπία

1. Σε δοχείο σταθερού όγκου και σε σταθερή θερμοκρασία εισάγεται ποσότητα ΗΙ

και διασπάται σύμφωνα με τη χημική εξίσωση :

ퟐ휢휤(품) 푯ퟐ(품) + 푰ퟐ(품)

Να μελετήσετε πώς μεταβάλλονται σε συνάρτηση με τον χρόνο:

α. οι συγκεντρώσεις των σωμάτων ,

β. οι ταχύτητες των δυο αντιδράσεων.

Λύση

α. Στο δοχείο πραγματοποιούνται ταυτόχρονα

δυο αντιδράσεις :

2훨훪( ) → 퐻 ( ) + 퐼 ( ) με ταχύτητα 휐

퐻 ( ) + 퐼 ( ) → 2훨훪( ) με ταχύτητα 휐

Η συγκέντρωση του ΗΙ με την πάροδο του χρόνου

ελαττώνεται, ενώ οι συγκεντρώσεις του 퐻 και του 퐼 αυξάνονται. Όταν το σύστημα

καταλήξει σε κατάσταση χημικής ισορροπίας (푡 ), οι συγκεντρώσεις των σωμάτων

δεν μεταβάλλονται (εφόσον οι συνθήκες παραμένουν

σταθερές).

Εξάλλου, από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης

προκύπτει ότι για τις μεταβολές των συγκεντρώσεων

μέχρι να αποκατασταθεί η ισορροπία (0-푡 ) ισχύουν:

훥[훨훪] = −2푥푚표푙/퐿 και 훥[퐻 ] = 훥[퐼 ] = 푥푚표푙/퐿

Δηλαδή στην κατάσταση ισορροπίας οι συγκεντρώσεις του 퐻 και του 퐼 θα είναι

ίσες.

β. Όταν αρχίζει η αντίδραση (푡 = 0), η συγκέντρωση του ΗΙ είναι μεγίστη, οπότε η

ταχύτητα 휐 έχει τη μεγίστη τιμή της. Αντίθετα, οι συγκεντρώσεις του 퐻 και του 퐼

είναι μηδέν, οπότε η ταχύτητα 휐 είναι μηδέν.

Με τη πάροδο του χρόνου η συγκέντρωση του ΗΙ ελαττώνεται και οι συγκεντρώσεις

του 퐻 και του 퐼 αυξάνονται, οπότε η ταχύτητα 휐 ελαττώνεται, ενώ η 휐

αυξάνεται.

Όταν αποκατασταθεί ισορροπία (τη χρονική στιγμή 푡 ), οι ταχύτητες 휐 και 휐 των

δυο αντίθετων αντιδράσεων εξισώνονται (휐 = 휐 ) .

Αν θεωρήσουμε ότι οι δυο αντίθετες αντιδράσεις είναι απλές

(πραγματοποιούνται σε ένα στάδιο) , οι ταχύτητες 휐 και 휐 δίνονται από τις σχέσεις

휐 = 푘 [퐻퐼] και 휐 = 푘 [퐻 ][퐼 ]

2. Να εξηγήσετε ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι

σωστές:

α. Οι μονόδρομες αντιδράσεις έχουν μεγάλη ταχύτητα,

ενώ οι αμφίδρομες έχουν μικρή ταχύτητα.

β. Το διπλανό διάγραμμα παριστάνει τις καμπύλες

αντίδρασης των συστατικών μιας αντίδρασης. Από το

διάγραμμα αυτό προκύπτει ότι η αντίδραση είναι

ποσοτική.

γ. Σε δοχείο όγκου V αναμιγνύουμε ισομοριακές ποσότητες 푯ퟐ και 푰ퟐ και

θερμαινουμε στους θ℃, οπότε πραγματοποιείται αντίδραση:

푯ퟐ(품) + 푰ퟐ(품) ⇌ ퟐ휢휤(품)

με απόδοση 60%. Αν χρησιμοποιήσουμε αρχικά περίσσεια ενός από τα δυο

αντιδρώντα στις ίδιες συνθήκες (V και Τ ίδια), η απόδοση της αντίδρασης θα είναι

μεγαλύτερη από 60%.

Λύση

α. Η πρόταση είναι λανθασμένη. Οι αντιδράσεις διακρίνονται σε μονόδρομες και

αμφίδρομες με κριτήριο αν εξελίσσονται προς τη μια κατεύθυνση ή προς τις δυο

κατευθύνσεις και όχι με κριτήριο αν η ταχύτητά τους είναι μικρή ή μεγάλη. Για

παράδειγμα, μια μονόδρομη αντίδραση μπορεί να είναι γρήγορη ή αργή.

β. Η πρόταση είναι σωστή. Η αντίδραση είναι ποσοτική (μονόδρομη) επειδή, μετά

το τέλος της αντίδρασης (푡 ), η συγκεντρωση ενός αντιδρωντος μηδενιζεται

(καμπυλη ΙΙ).

Στις αμφίδρομες αντιδράσεις στην κατάσταση χημικής ισορροπίας υπάρχουν

ποσότητες απ’ όλα τα σώματα που συμμετέχουν στην αντίδραση (αντιδρώντα και

προϊόντα).

γ. Η πρόταση είναι σωστή. Η απόδοση μιας αμφίδρομης αντίδρασης εξαρτάται

σημαντικά από τις αρχικές ποσότητες των αντιδρώντων. Ισχύει

Όταν οι αρχικές ποσότητες των αντιδρώντων βρίσκονται σε στοιχειομετρική

αναλογία, η απόδοση της αντίδρασης, σε ορισμένες συνθήκες, έχει τη μικρότερη

δυνατή τιμή.

Όταν αρχικά είναι 푛 = 푛 , τότε α% ελάχιστη

Αν χρησιμοποιήσουμε περίσσεια ενός από τα αντιδρώντα, η θέση της χημικής

ισορροπίας μετατοπίζεται προς τα δεξιά, οπότε η απόδοση της αντίδρασης

αυξάνεται.

3. Σε δοχείο σταθερού όγκου και σε σταθερή θερμοκρασία εισάγονται ισομοριακές

ποσότητες 휨ퟐ και 휢ퟐ, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία:

휨ퟐ(품) + ퟑ휢ퟐ(품) ⇌ ퟐ휨휢ퟑ(품)

α. Να γίνει η γραφική παράσταση των συγκεντρώσεων των σωμάτων σε

συνάρτηση με τον χρόνο.

β. Ποιες από τις επόμενες σχέσεις είναι οπωσδήποτε σωστές στην κατάσταση

ισορροπίας;

ι) [휢ퟐ] < [휨휢ퟑ] ιι) [휨ퟐ] > [휢ퟐ] ιιι) [휨휢ퟑ] =σταθερή

γ. Ποια μεταβολή παρουσιάζει η πίεση στο δοχείο κατά τη διάρκεια της

αντίδρασης;

Λύση

α. Το αρχικό μίγμα περιέχει ισομοριακές ποσότητες (푛 = 푛 ), οπότε οι αρχικές

συγκεντρώσεις του 훮 και του 훨 είναι ίσες (푐 = 푐 = 푐).

Όπως προκύπτει από τη στοιχειομετρία της

αντίδρασης και φαίνεται στο διπλανό σχήμα, για

τη μεταβολή των συγκεντρώσεων των σωμάτων

από τη αρχική κατάσταση (푡 = 0) μεχρι τη θέση

ισορροπίας (푡 = 푡 ) ισχύει

훥[훮 ] = −푥푀 , 훥[퐻 ] = −3푥푀 και 훥[훮훨 ] = 2푥푀

Στην κατάσταση ισορροπίας οι συγκεντρώσεις όλων των σωμάτων παραμένουν

σταθερές (εφόσον οι συνθήκες δεν μεταβάλλονται).

β. ι) Η πρόταση είναι λανθασμένη. Ανάλογα με την ποσότητα του 훨 που θα

αντιδράσει, για τις συγκεντρώσεις του 훨 (푐 − 3푥) και της 훮훨 (2x) στην

κατάσταση ισορροπίας μπορεί να ισχύει [훨 ] > [훮훨 ] ή [훨 ] < [훮훨 ] ή

[훨 ] = [훮훨 ] .

ιι) Η πρόταση είναι σωστή. Στην κατάσταση ισορροπίας είναι [훮 ] = 푐 − 푥 και

[훨 ] = 푐 − 3푥, άρα ισχύει υποχρεωτικά ότι [훮 ] > [훨 ].

ιιι) Η πρόταση είναι σωστή. Η[훮훨 ] παραμένει σταθερή, εφόσον οι συνθήκες δεν

μεταβάλλονται.

γ. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης (푡 = 0 έως 푡 ) ελαττώνεται ο συνολικός

αριθμός moles των αερίων (푛 .) που περιέχονται στο δοχείο.

1푚표푙훮 + 3푚표푙훨 → 2푚표푙훮훨

Επειδή ο όγκος και η θερμοκρασία παραμένουν σταθερά, συμπεραίνουμε ότι

ελαττώνεται και η ολική πίεση στο δοχείο.

푃 푉 = 푛 .푅푇, 푛 . ↓ , 푃 ↓ ( V και Τ σταθερά)

Όταν αποκατασταθεί ισορροπία, η σύσταση του μίγματος των αερίων παραμένει

σταθερή, οπότε η ολική πίεση στο δοχείο διατηρείται σταθερή (εφόσον οι συνθήκες

δεν μεταβάλλονται).

Απόδοση αντίδρασης

1. Σε κενό δοχείο εισάγονται 5 mol 휨ퟐ και 6 mol 휢ퟐ, οπότε αποκαθιστάται η

ισορροπία:

휨ퟐ(품) + ퟑ푯ퟐ(품) ⇌ ퟐ푵푯ퟑ(품)

Στην κατάσταση ισορροπίας περιέχονται στο δοχείο 3 mol 푵푯ퟑ. Να βρεθούν:

α. η σύσταση του μίγματος ισορροπίας,

β. η απόδοση της αντίδρασης.

Λύση

α. Συμπληρώνουμε τον πίνακα με τις ποσότητες των σωμάτων εκφρασμένες σε mol:

Στην κατάσταση ισορροπίας υπάρχουν 3 mol 푁퐻 , άρα 2푥 = 3 ή 푥 = 1,5.

Δηλαδή η σύσταση του μίγματος ισορροπίας είναι:

훮 : 5 − 푥 = 3,5푚표푙, 퐻 : 6 − 3푥 = 1,5푚표푙, 푁퐻 :2푥 = 3푚표푙

β. Ελέγχουμε ποιο από τα δυο αντιδρώντα βρίσκεται σε περίσσεια.

Τα3푚표푙 απαιτούν 1푚표푙훮

>> 6 >> >> 푦 >>

푦 = 2푚표푙

Άρα το 훮 , που είναι αρχικά 5 mol, βρίσκεται σε περίσσεια. Έτσι, ο υπολογισμός της

ποσότητας της 푁퐻 που σχηματίζεται θεωρητικά θα γίνει με βάση το 퐻 .

Τα3푚표푙퐻 παράγουν θεωρητικά 2푚표푙푁퐻

>> 6 >> >> >> >> ω >>

휔 = 4푚표푙

훼 = ό ά άό ά ά ή 훼 = = 0,75

Άρα η απόδοση της αντίδρασης είναι 75%.

Αρχή Le Chatelier

1. Σε δοχείο όγκου V περιέχονται σε ισορροπία x mol 휨ퟐ휪ퟒκαι y mol 휨휪ퟐ,

σύμφωνα με τη χημική εξίσωση:

휨ퟐ휪ퟒ(품) ⇌ ퟐ휨휪ퟐ(품)

Η ολική πίεση στο δοχείο είναι 휬흄흀. = ퟏퟎ풂풕풎.

α. Διατηρώντας σταθερη τη θερμοκρασία, αφαιρούμε από το δοχείο μια

ποσότητα 휨휪ퟐ. Στη νέα θέση ισορροπίας ισχύει:

i) 풏휨ퟐ휪ퟒ > 푥푚표푙 ii) 풏휨휪ퟐ > 푦푚표푙 iii) 풏휨휪ퟐ < 푦푚표푙

β. Διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία, διπλασιάζουμε τον όγκο του δοχείου.

Στη νέα θέση ισορροπίας η ολική πίεση (휬흄흀.) στο δοχείο είναι:

i) 20 atm ii) 5 atm iii) 11 atm iv) 5,8 atm

Να επιλέξετε την σωστή απάντηση.

Λύση

α. Όταν αφαιρέσουμε από το δοχείο 훮훰 , ελαττώνεται η συγκέντρωσή του, οπότε η

ισορροπία μετατοπίζεται προς την κατεύθυνση όπου σχηματίζεται 훮훰 , δηλαδή

προς τα δεξιά. Στην τελική θέση ισορροπίας που αποκαθιστάται η συγκέντρωση του

훮훰 είναι μικρότερη απ’ ότι στη αρχική θέση ισορροπίας, αφου, σύμφωνα με την

αρχή του Le Chatelier, η μεταβολή <<τείνει να αναιρεθεί>>, αλλά δεν

εξουδετερώνεται πλήρως. Έτσι στη νέα θέση ισορροπίας ισχύουν:

푛 < 푥푚표푙 και 푛 < 푦푚표푙

Άρα σωστή απάντηση είναι η (iii).

β. Όταν ο όγκος του δοχείου διπλασιάζεται, υπό σταθερή θερμοκρασία, η ολική

πίεση στο δοχείο στιγμιαία υποδιπλασιάζεται, δηλαδή 훲′ = = 5푎푡푚.

Σύμφωνα με την αρχή Le Chatelier, η ισορροπία μετατοπίζεται προς την κατεύθυνση

όπου παράγονται περισσότερα mol αερίων (푛′ > 푛 ), δηλαδή προς τα δεξιά, για

να αναιρέσει μερικώς την ελάττωση της πίεσης. Έτσι στη νέα θέση ισορροπίας για

την ολική πίεση στο δοχείο θα ισχύει

5푎푡푚 < 훲′′ . < 10푎푡푚

Άρα σωστή απάντηση είναι η (iv).

Σταθερές χημικής ισορροπίας

1. Σε κενό δοχείο εισάγονται 4 mol ισομοριακού μίγματος 휢ퟐ και 휤ퟐ και

θερμαίνονται στους 휽℃, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία:

휢ퟐ(품) + 휤ퟐ(품) ⇌ ퟐ푯푰(품)

Αν η σταθερά ισορροπίας 휥풄, στους 휽℃, έχει τιμή 36, να υπολογιστεί η απόδοση

της αντίδρασης.

Λύση

Το αρχικό μίγμα 훨 και 훪 είναι ισομοριακό, οπότε είναι 푛 = 푛 . Επειδή είναι

푛 . = 4푚표푙, συμπεραίνουμε ότι οι αρχικές ποσότητες είναι 푛 = 푛 = 2푚표푙.

Έστω ότι αντιδρούν 푥푚표푙훨 και 푥푚표푙훪 . (Ισχύει ότι 0 < 푥 < 2). Οι ποσότητες

των σωμάτων που συμμετέχουν στην αντίδραση φαίνονται στον επόμενο πίνακα.

Οι συγκεντρώσεις των σωμάτων στην ισορροπία πρέπει να επαληθεύουν τη

σταθερά ισορροπίας 훫 . Έχουμε λοιπόν:

훫 = [ ][ ][ ]

ή 36 =( )

· ή 6 = ή 푥 = 1,5

Οι αρχικές ποσότητες είναι σε στοιχειομετρική αναλογία, οπότε η θεωρητική

ποσότητα του προϊόντος υπολογίζεται με βάση είτε το 훨 είτε το 훪 .

훼 = .

. ή 훼 = = ή 훼 = 0,75

Άρα η απόδοση της αντίδρασης είναι 75%

Επειδή στη χημική εξίσωση είναι 훥푛 = 0, ο όγκος V απλοποιείται στην έκφραση

της σταθεράς ισορροπίας 훫 .

2. Σε κενό δοχείο σταθερού όγκου 10 L εισάγονται 8 mol 푺푶ퟑ και θερμαίνονται

στους ퟐퟐퟕ℃, οπότε διασπώνται σύμφωνα με τη χημική εξίσωση:

2푺푶ퟑ(품) ⇌ ퟐ푺푶ퟐ(품) + 푶ퟐ(품)

Το αέριο μίγμα ισορροπίας ασκεί πίεση 41 atm. Να υπολογιστούν:

α. ο βαθμός διάσπασης του 푺푶ퟑ,

β. η τιμή της σταθεράς ισορροπίας 휥풄, στους ퟐퟐퟕ℃.

Λύση

α. Έστω ότι διασπώνται 2 x mol 푆푂 .

Στην κατάσταση ισορροπίας είναι 푛 . = (8 + 푥)푚표푙. Εφαρμόζοντας την

καταστατική εξίσωση έχουμε :

푃 .푉 = 푛 .푅푇 ή

41 · 10 = (8 + 푥) · 0,082 · 500 ή 푥 = 2

Ο βαθμός διάσπασης του 푆푂 είναι

훼 ά . = .

. ή 훼 ά . = = = 0,5 ή 50%

β. Η τιμή της σταθεράς ισορροπίας 훫 , στους 227℃, είναι

훫 = [ ] [ ][ ]

ή 훫 =( ) ·

( ) ή 훫 = 0,2

Πηλίκο αντίδρασης – Ετερογενής ισορροπία

1. Σε δοχείο σταθερού όγκου εισάγονται 2 mol 푯ퟐ, 2 mol 푰ퟐ και 4 mol 휢휤. Το μίγμα

θερμαίνεται στους 휽℃, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία:

푯ퟐ(품) + 푰ퟐ(품) ⇌ ퟐ푯푰(품)

με 휥풄 = ퟑퟔ, στους 휽℃.

α. Να εξηγήσετε προς ποια κατεύθυνση εκδηλώνεται αντίδραση και να

υπολογίσετε τη σύσταση του μίγματος ισορροπίας.

β. Να γίνει η καμπύλη αντίδρασης για τα τρία σώματα από την αρχική κατάσταση

μέχρι να αποκατασταθεί ισορροπία.

γ. Πώς μεταβάλλεται η ολική πίεση στο δοχείο κατά τη διάρκεια της αντίδρασης;

Λύση

α. Ελέγχουμε αν το αρχικό μίγμα βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας. Με βάση τις

αρχικές συγκεντρώσεις υπολογίζουμε την τιμή του πηλίκου αντίδρασης 푄 :

푄 = [ ][ ][ ]

ή 푄 =( )

·= 4 < 퐾

Άρα το σύστημα αρχικά δεν βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας.

Επειδή 푄 < 퐾 , για να καταλήξει να γίνει 푄′ = 퐾 . Για να συμβεί αυτό, η

αντίδραση οδεύει προς τα δεξιά, οπότε θα αυξηθεί ο αριθμητής στο 푄 ([훨훪]), ενώ

ταυτόχρονα θα ελαττωθεί ο παρανομαστής στο 푄 ([퐻 ]και[퐼 ]).

Αντικαθιστώντας τις συγκεντρώσεις ισορροπίας στην έκφραση 퐾 έχουμε:

훫 = [ ][ ][ ]

ή 36 =( )

· ή 6 = ή 푥 = 1

Άρα στην κατάσταση ισορροπίας οι ποσότητες των σωμάτων είναι:

푛 = 푛 = 2 − 푥 = 1푚표푙 και 푛 = 4 + 2푥 = 6푚표푙

β. Έστω V L ο όγκος του δοχείου. Η καμπύλη αντίδρασης

για το 퐻 , το 훪 και το ΗΙ από την αρχική κατάσταση μέχρι

να αποκατασταθεί ισορροπία φαίνεται στο διπλανό σχήμα.

γ. Η συγκεκριμένη αντίδραση δεν συνοδεύεται από

μεταβολή του συνολικού αριθμού moles των αερίων, δηλαδή 훥푛 ί = 0 (από

1 + 1 = 2푚표푙 παράγονται 2푚표푙). Επειδή ο όγκος και η θερμοκρασία διατηρούνται

σταθερά, συμπεραίνουμε ότι κατά τη διάρκεια της αντίδρασης και η ολική πίεση

στο δοχείο παραμένει σταθερή.

푃 .푉 = 푛 .푅푇 , 푛 . σταθερός, άρα 푃 . σταθερή (V και Τ σταθερά)

Πολλαπλές ισορροπίες

1. Σε δοχείο σταθερού όγκου 6 L και σε θερμοκρασία 휽℃ εισάγονται 4 mol 푪푶푪풍ퟐ

και 3 mol 푷푪풍ퟓ, οπότε αποκαθίστανται οι παρακάτω ισορροπίες:

푪푶푪풍ퟐ(품) ⇌ 푪푶(품) + 푪풍ퟐ(품), 푲풄 = ퟎ, ퟓ

푷푪풍ퟓ(품) ⇌ 푷푪풍ퟑ(품) + 푪풍ퟐ(품), 푲′풄

Στην κατάσταση ισορροπίας περιέχονται στο δοχείο 3 mol 푪풍ퟐ. Να υπολογιστούν:

α. η σύσταση του μίγματος ισορροπίας,

β. η τιμή της 푲′풄, στους 휽℃, και οι βαθμοί διάσπασης του 푪푶푪풍ퟐ και του 푷푪풍ퟓ

στις παραπάνω συνθήκες.

Λύση

α. Έστω ότι διασπώνται x mol 퐶푂퐶푙 και y mol 푃퐶푙

Στην κατάσταση χημικής ισορροπίας που αποκαθίσταται οι συγκεντρώσεις των

σωμάτων είναι :

[퐶푂퐶푙 ] = 푚표푙/퐿, [퐶푂] = 푚표푙/퐿 [퐶푙 ] = 푚표푙/퐿

[푃퐶푙 ] = 푚표푙/퐿 , [푃퐶푙 ] = 푚표푙/퐿

Από την ποσότητα του 퐶푙 στην κατάσταση ισορροπίας έχουμε:

푛 = 3푚표푙 ή 푥 + 푦 = 3 (1)

Οι τιμές των συγκεντρώσεων στην κατάσταση ισορροπίας πρέπει να επαληθεύουν

τις τιμές των σταθερών ισορροπίας 퐾 και 퐾′ . Έτσι έχουμε:

퐾 = [ ][ ][ ]

ή 0,5 =· ( )

·

, οπότε 푥 = 2 (2)

Αντικαθιστώντας στη σχέση (1) προκύπτει 푦 = 1. Άρα στην κατάσταση ισορροπίας

έχουμε:

퐶푂퐶푙 : 2푚표푙 , 퐶푂: 2푚표푙, 퐶푙 : 3푚표푙, 푃퐶푙 : 2푚표푙 και 푃퐶푙 : 1푚표푙

β. 퐾′ = [ ][ ][ ] ή 퐾′ =

· = 0,25

Για τους βαθμούς διάσπασης του 퐶푂퐶푙 και του 푃퐶푙 είναι:

훼 =

=

= 0,5 ή 50% και 훼 = = ή 33,3%

Μετατόπιση της θέσης της χημικής ισορροπίας…

1. Σε δοχείο σταθερού όγκου 2 L βρίσκονται σε κατάσταση ισορροπίας 1 mol 푪푶ퟐ, 1

mol 푯ퟐ, 2 mol 푪푶 και 2 mol 푯ퟐ휪, σύμφωνα με τη χημική εξίσωση:

푪푶ퟐ(품) + 푯ퟐ(품) ⇌ 푪푶(품) +푯ퟐ푶(품)

Πόσα mol 푯ퟐ πρέπει να προσθέσουμε στο μίγμα ισορροπίας, ώστε η

συγκέντρωση του 푪푶 να γίνει 1,2 Μ;

Η θερμοκρασία παραμένει σταθερή.

Λύση

Από τις ποσότητες των σωμάτων στην αρχική θέση ισορροπίας υπολογίζουμε την

τιμή της σταθεράς ισορροπίας 퐾 στη θερμοκρασία του πειράματος.

퐾 = [ ][ ][ ][ ]

ή 퐾 =·

·= 4

Σύμφωνα με την αρχή Le Chatelier, η προσθήκη 퐻 στο μίγμα ισορροπίας προκαλεί

μετατόπιση της θέσης ισορροπίας προς τα δεξιά. Έστω ότι η ποσότητα του 훨 που

προσθέτουμε είναι x mol.

Επειδή η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή, η τιμή της 퐾 παραμένει σταθερή.

Έτσι, οι συγκεντρώσεις των σωμάτων στην τελική θέση ισορροπίας πρέπει να

ικανοποιούν την τιμή της σταθεράς ισορροπίας (퐾 = 4).

퐾 = [ ][ ][ ][ ] ή 4 =

·

·= ( )

( )( ) (1)

Εξάλλου δίνεται ότι η συγκέντρωση του CO στην τελική θέση ισορροπίας είναι 1,2

Μ, οπότε έχουμε:

[퐶푂] = ή 1,2 = ή 푦 = 0,4

Αντικαθιστώντας την τιμή του 푦 στη σχέση (1) προκύπτει ότι 푥 = 1,8. Άρα πρέπει να

προσθέσουμε 1,8푚표푙퐻 στην αρχική ισορροπία.

Η ποσότητα του 퐻 στην τελική θέση ισορροπίας 푛 = 1 + 푥 − 푦 = 2,4푚표푙

είναι μεγαλύτερη από την ποσότητα του 퐻 στην αρχική θέση ισορροπίας

(푛 = 1푚표푙). Αυτό συμβαίνει για τι σύμφωνα με την αρχή Le Chatelier, η αύξηση

της συγκέντρωσης του 퐻 δεν αναιρείται πλήρως (푦 < 푥).