9i10 Seminar Stehiometrija

Embed Size (px)

Citation preview

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    1/110

    5/7/2013 1

    Kemijska ravnotea

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    2/110

    5/7/2013 2

    Dinamika ravnotea :

    Stanje pri kojem se dva procesaodvijaju istim brzinama.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    3/110

    5/7/2013 3

    Kemijska ravnotea:

    uspostavlja se kad se suprotnereakcije odvijaju istim brzinama a

    koncentracije produkata i reaktanata

    se s vremenom vie ne mijenjaju.

    brzinaf = brzinar

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    4/110

    5/7/2013 4

    Kemijska ravnotea

    Da bi se uspostavila, sustav mora biti

    zatvoren; ni produkti niti reaktanti

    ne smiju pobjei iz sustava.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    5/110

    5/7/2013 5

    Za reakciju: ABNapredna reakcija:

    AB Rate = kf[A]kf= brzina napredne reakcije

    Povratna reakcija:

    BA Rate = kr[B]kr= brzina povratne reakcije

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    6/110

    5/7/2013 6

    S odvijanjem napredne reakcije,

    [A] se smanjuje a brzina naprednereakcije pada.

    [B] raste a brzina povratnereakcije se poveava.

    Naposljetku se brzine napredne ipovratne reakcije izjednaavaju.(kemijska ravnotea)

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    7/110

    5/7/2013 7

    kf[A]=

    kr[B]

    Kada se jednom uspostavi

    ravnotea koncentracije A i B sevie ne mijenjaju.

    konstantaAB

    r

    f

    kk

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    8/110

    5/7/2013 8

    Izraz za ravnoteu

    K = [produkti]

    [reaktanti]

    ! [u ravnotei]

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    9/110

    5/7/2013 9

    Primjer:

    aA + bB cC + dD

    Kc = [C]c[D]d

    [A]a[B]b

    Zakon o djelovanju masa

    (Guldberg i Waage):izraava odnosizmeu koncentracije reaktanata iprodukata u kemijskoj ravnotei.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    10/110

    5/7/2013 10

    izraz za konstantu ravnotee. Kckonstanta ravnotee.

    indeks c ukazuje na koncentracijeizraene pomou molarnosti.

    Kc

    = [C]c[D]d

    [A]a[B]b

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    11/110

    5/7/2013 11

    Primjer:

    Napredna reakcija:2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)

    Povratna reakcija:2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g)

    Skupna reakcija:2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    12/110

    5/7/2013 12

    2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)

    222

    2

    3

    OSO

    SOK

    c

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    13/110

    5/7/2013 13

    primjer:

    Kc za reakciju:2SO2 + O2 2SO3

    iznosi 4.3 x 106.

    Koja je vrijednost Kc za ovureakciju?

    SO2 + 1/2O2 SO3

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    14/110

    5/7/2013 14

    2SO2 + O2 2SO3

    Kc = [SO3]2

    [SO2

    ]2[O2

    ]

    Kc = [SO3]

    [SO2

    ][O2

    ]1/2

    Kc

    ' K

    c 4.3x10

    6= 2.1 x 103

    SO2 + 1/2O2 SO3

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    15/110

    5/7/2013 15

    Primjer:H2(g) + I2(g) 2HI(g)Konstanta ravnotee za ovu reakciju pri400oC je 64.

    Kolika je vrijednost konstante ravnotee za

    povratnu reakciju?napredna Kc = [HI]

    2

    [H2][I2]

    povratna Kc = [H2][I2]

    [HI]

    2

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    16/110

    5/7/2013 16

    H2(g) + I2(g) 2HI(g)

    2HI(g) H2(g) + I2(g)

    Kc = 1

    Kc

    = 1

    64= 0.016

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    17/110

    5/7/2013 17

    N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)Proces stvaranja amonijaka odvija

    se pri visokoj temperaturi ivisokom tlaku.

    Po zavretku sve tri komponenteprisutne su u zatvorenomrezervoaru.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    18/110

    5/7/2013 18

    Bez obzira napoetnukoncentraciju, pri

    ravnotei surelativne

    koncentracije sva

    tri plina iste.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    19/110

    5/7/2013 19

    Konstanta ravnotee za

    Haberov proces

    Konstanta ravnoteeovisi samo ostehiometriji reakcije, a ne i o

    mehanizmu te reakcije.

    3

    22

    2

    3

    HN

    NHcK

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    20/110

    5/7/2013 20

    Slijedei ravnoteni proces prouavan

    je pri 230C:2NO(g)+ O2(g)2NO2(g)

    U jednom eksperimentu naeno je da su

    koncentracije reaktivnih specija pr iravnotei [NO]=0.0542M,

    [O2]=0.127M i [NO2]=15.5M.

    Izraunajte Kc za ovu reakciju prieksperimentalnoj temperaturi.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    21/110

    5/7/2013 21

    6.44 x 105

    Kc nema jedinice

    22

    2

    2

    ONO

    NO

    c

    K

    0.1270.0542

    15.52

    2

    cK

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    22/110

    5/7/2013 22

    Kcizraena pomou parcijalnih tlakova

    primjer:

    aA + bB cC + dD

    ba

    dc

    pKBA

    DC

    PPPP

    PA je parcijalni tlak tvari Azadan u atmosferama (atm)

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    23/110

    5/7/2013 23

    Vrijednosti za Kc i Kpsu obino

    razliite. Mogue je izraziti jednu

    vrijednost ako znamo drugu.

    ncp RTKK

    n je promjena u broju molova plina.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    24/110

    5/7/2013 24

    N2

    O4(g)

    2NO2(g)

    n = 2-1 = 1Za gore navedenu reakciju,Kp=Kc(RT)

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    25/110

    5/7/2013 25

    Za ravnoteu

    2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) pritemperaturi od 1000K, Kc iznosi

    4.08 x 10-3

    . Izraunajte vrijednost za Kp.

    13 1000x0821.01008.4 xKp

    0.335

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    26/110

    5/7/2013 26

    Kada je Kc jako velika brojnik jepuno vei od nazivnika.

    Ravnotea lei udesno, odnosno nastrani produkata u kemijskoj

    jednadbi.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    27/110

    5/7/2013 27

    Kada je konstanta ravnoteejako mala ravnotea leiulijevo, odnosno na strani

    rektanata. K>>1 favorizirani su produkti.

    K

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    28/110

    5/7/2013 28

    Ravnotea se moe uspostavitiiz oba smjera reverzibilne

    reakcije.

    Konstanta ravnotee za

    jednadbu napisanu u jednomsmjeru reciprona je onoj zajednadbu u suprotnom smjeru.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    29/110

    5/7/2013 29

    N2O4(g)2NO2(g)Za naprednu:

    C)100(at212.0K42

    22

    c ON

    NO

    C)100(at4.72

    212.0

    1K

    2

    2

    42c

    NO

    ONZa povratnu:

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    30/110

    5/7/2013 30

    Kemijske tvari su u ravnotei ali u

    razliitim agregatnim stanjima.CaCO3(s)CaO(s)+ CO2(gas)Konstanta ravnotee

    3

    2

    CaCO

    COCaOcK

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    31/110

    5/7/2013 31

    Koncentracija iste krutine ili

    tekuine je konstantna. 2konstanta

    1konstanta 2COKc 2'

    1konstanta

    2konstantaCOKK cc

    Ako je ista krutina ili istatekuinaukljuena u heterogenuravnoteu, njena koncentracija nije

    ukljuena u izraz za konstanturavnotee.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    32/110

    5/7/2013 32

    Ova jednadba pokazuje da e, nadanoj temperaturi, ravnotea izmeu

    CaO,CaCO3, & CO2 uvijek rezultiratiistom koncentracijom CO2.

    iste krutine ili iste tekuine morajubiti prisutne da bi se uope ravnoteauspostavila.

    2'

    1konstanta

    2konstantaCOKK cc

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    33/110

    5/7/2013 33

    Napiite izraz za Kc i Kp zaslijedeu reakciju:

    3Fe(s)+ 4H2O(g)Fe3O4(s) + 4H2(g)

    42

    4

    24

    2

    3

    4

    243

    OHH

    OHFeHOFe cK

    4 OH

    4

    H4

    OH

    3

    Fe

    4

    H

    1

    OFe

    2

    2

    2

    243

    PP

    PPPP pK

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    34/110

    5/7/2013 34

    Koja od slijedeih specija:H2(g),H

    2O

    (g), O

    2(g)-ako se doda uz

    Fe3O4(s) u zatvoreni rezervoar na

    povienoj temperaturi, dovodi do

    uspostave ravnotee za gorenavedenu reakciju

    3Fe(s)+ 4H2O(g)Fe3O4(s) + 4H2(g)

    Samo H2

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    35/110

    5/7/2013 35

    Multiplaravnoteakada produktijedne ravnotene reakcije postajureaktanti slijedee ravnotenereakcije.

    primjer:

    A + B C + DC + D E + F

    K1K2KcA + B E + F

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    36/110

    5/7/2013 36

    A + B C + D

    C + D E + FA + B E + F

    Kc = [E][F][A][B] = [C][D] x [E][F][A][B] [C][D]

    Kc = K1K2

    i j

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    37/110

    5/7/2013 37

    primjer:

    NO2 NO + 1/2O2K1 = 0.012

    Slijedi reakcija:

    SO2 + 1/2O2 SO3K2 = 20

    Ukupna reakcija:

    NO2 + SO2 SO3 + NOKc = K1K2 = (0.012)(20) = 0.24

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    38/110

    5/7/2013 38

    Ravnotene su koncentracijeuglavnom nepoznate.

    Ako je poznata jedna ravnotenakoncentracija, stehiometrija namomoguava da odredimoravnotene koncentracije ostalihsudionika reakcije.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    39/110

    5/7/2013 39

    Ravnotena koncentracijaPoetna koncentracija

    Promjena koncentracije

    Ravnotena koncentracija

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    40/110

    5/7/2013 40

    Raun ravnotene koncentracije:

    a) Tabelirati sve poznate poetne i ravnotenekoncentracije.b) Za one specije za koje poznate i poetna i

    ravnotena konc. izraunati promjenu

    koncentracije.c) Iskorititi stehiometriju za raunpromjena

    koncentracije svih sudionika u izrazu zakonstantu ravnotee.

    d) Upotrijebiti poetne koncentracije ipromjene koncentracija za raunanjeravnotenih koncentracija.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    41/110

    5/7/2013 41

    Ako se 3.0 mola I2 i 4.0 mola Br2

    stave u reaktor 2.0 L pri 150o

    C,dogodit e se slijedea reakcija sve douspostave ravnotee:

    I2(g) + Br2(g) 2IBr(g)Kemijska analiza pokazuje da reaktor

    sadri 3.2 mola IBr. Koja jevrijednost konstante ravnotee Kc zaovu reakciju?

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    42/110

    5/7/2013 42

    Kc = [IBr]2

    [I2][Br2]

    Ovo su ravnotene

    koncentracije!

    I2(g) + Br2(g) 2IBr(g)

    Poetnekonc. 3.0 mol

    4.0 mol 0 mol

    Pri

    ravnotei3.2 mol? ?

    promjena x x 2x

    2x =

    x = 1.6

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    43/110

    5/7/2013 43

    Kc = [IBr]2

    [I2][Br2]

    Ovo moraju biti

    ravnotene koncentracije!

    I2(g) + Br2(g) 2IBr(g)

    Poetnekonc. 3.0 mol 4.0 mol

    0 mol

    Pri

    ravnotei3.2 mol

    promjene 2x1.6 mol1.6 mol

    1.4 mol 2.4 mol

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    44/110

    5/7/2013 44

    Veliina Kodreuje kojaje reakcijafavorizirana.

    Pomou Kmoemo predvidjeti:

    1. Smjer reverzibilne reakcije

    2. Veliinu koncentracije reaktanata iprodukata pri ravnotei.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    45/110

    5/7/2013 45

    Reakci jski kvoci jent(Q)

    Uvrtavanjem poetnih koncentracijareaktanata i produkata u izraz za

    konstantu ravnotee dobije sereakcijski kvocijent.N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

    322

    2

    3HN

    NHQ

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    46/110

    5/7/2013 46

    Reakcijski kvocijent (Q) i

    smjer reakcije

    Q=Ksustav je u ravnotei

    Q>K reakcija je pomaknuta ulijevo(prema reaktantima)

    Q

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    47/110

    5/7/2013 47

    Smjer reakcije

    1. korak: izraunati reakcijski kvocijent, Qc

    2. korak: usporediti Qc i Kc

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    48/110

    5/7/2013 48

    sluaj 1: Qc > Kc

    sluaj 2: Qc = Kc

    sluaj 3: Qc < Kc

    previe produkata!

    Stanje ravnotee

    previe reaktanata!

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    49/110

    5/7/2013 49

    N2(g)+ 3H2(g) 2 NH3(g) Na poetku reakcije bilo je 0.249 mola N2,

    3.21 x 10-2 mola H2, i 6.42 x 10-4 mola NH3

    u reakcijskom rezervoaru od 3.50 L pri 200C. Akoje konstanta ravnotee (Kc) 0.65 nazadanoj temperaturi,je li sustav u ravnotei?

    Ako nije, u kojem je smjeru ravnoteapomaknuta?

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    50/110

    5/7/2013 50

    Poetne koncentracije

    M0.0711L3.50

    mol0.24902

    N

    M10x9.17L50.3

    10x3.21 3--2

    02 molH

    M10x1.83L50.3mol10x42.6

    NH4-

    -4

    03

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    51/110

    5/7/2013 51

    N2(g)+ 3H2(g) 2 NH2(g)

    30

    20

    2

    203

    HN

    NHQc

    611.010x17.90711.0

    10x83.133-

    24-

    cQ

    Qc je manja Kc. Sustav nije u ravnoteinego je reakcija pomaknuta slijeva u

    desno.

    Kc= 0.65

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    52/110

    5/7/2013 52

    Napredovanje reakcije

    Kc >> 1

    Kc

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    53/110

    5/7/2013 53

    esto su Kci poetnekoncentracije poznate.

    Tada se mogu izraunati i

    ravnotene koncentracije.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    54/110

    5/7/2013 54

    H2(g) + I2(g) 2HI(g) Smjesa od 0.500 mola H2 i 0.500

    mola I2 stavi se u tikvicu od inoxa

    od 1.00L pri 430C. Izraunajteravnotene koncentracije H2, I2, iHI. Ravnotena konstanta Kc za tureakciju je 54.3 na zadanoj

    temperaturi.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    55/110

    5/7/2013 55

    H2(g) + I2(g)2HI(g)Poetnamolarnost (M)

    0.500 0.500 0.00

    Promjena (M) -x -x +2x

    Ravnotea

    (M)

    0.500-x 0.500-x 2x

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    56/110

    5/7/2013 56

    22

    2

    IH

    HIKc

    xx

    x

    500.0500.0

    23.54

    2

    xx

    x

    500.0500.0

    23.54

    2

    0.393Mxili

    500.0

    237.7

    x

    x

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    57/110

    5/7/2013 57

    Pri ravnotei koncentracije su:

    [H2]= (0.500-0.393) = 0.107M

    [I2] = (0.500-0.393) = 0.107M [HI] = 2(0.393) = 0.786M

    Odgovori se mogu provjeritiraunanjem Kc uz ravnotenekoncentracije.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    58/110

    5/7/2013 58

    H2(g) + I2(g)2HI(g) Ako su za istu reakciju i na istoj

    temperaturi poetne koncentracijeHI, H2, i I2 0.0224M, 0.00623M, &

    0.00414M. Izraunajte ravnotene

    koncentracije.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    59/110

    5/7/2013 59

    H2(g) + I2(g) 2HI(g)Poetnamolarnost (M)

    0.00623 0.00414 0.0224

    Promjena (M) -x -x +2x

    Ravnotea (M) 0.00623-x 0.00414-x 0.0224+

    2x

    2

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    60/110

    5/7/2013 60

    22

    2

    IH

    HIK

    c

    xx

    x

    00414.000623.0

    20224.03.54

    2

    2425 40896.01002.5)0104.01058.2(3.54 xxxxxx

    01098.8654.03.50 42 xxx

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    61/110

    5/7/2013 61

    Ovo je kvadratna jednadba oblika:

    ax2 + bx + c = 0

    Rjeenje je:

    01098.8654.03.50 42 xxx

    a

    acbbx

    2

    42

    )3.50(2

    )1098.8)(3.50(4)654.0(654.0 42

    xx

    a= 50.3; b = -0.654; c = 8.98x10

    -4

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    62/110

    5/7/2013 62

    Pri ravnotei koncentracije su:

    [H2]= (0.00623-0.00156) = 0.00467M

    [I2] = (0.00414-0.00156) = 0..00258M

    [HI] = (0.0224+2(0.00156)= 0.0255M

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    63/110

    5/7/2013 63

    Ako se na sustav u ravnotei primjeni nekioblik stresa, ravnotea e se pomaknuti uonom smjeru u kojem e neutralizirati dani

    stres.A + B C + D

    Stres moe biti npr. promjena:

    temperature tlaka koncentracije jedne komponente.

    P j k ij

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    64/110

    5/7/2013 64

    Promjena koncentracije

    reaktanata ili produkataDodatkom tvari sustavu u ravnoteipomaknut e reakciju troenjemdodane komponente.

    Oduzimanjem tvari iz sustava u

    ravnotei pomaknut e reakcijunastajanjem vie odvedenog produkta.

    Uinak tlaka i volumena

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    65/110

    5/7/2013 65

    Uinak tlaka i volumena

    Smanjenjem volumenaplinskogravnotenog sustava (pri konstantnojT) uzrokovat e pomak u smjerusmanjenja broja molova plina u

    ravnotei.N2O4 2NO2

    Koji smjer favorizira smanjenjevolumena?

    Smjer nastanka reaktanata

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    66/110

    5/7/2013 66

    H2(g) + I2(g) 2HI(g)

    Kakvu e promjenu uzrokovatismanjenje volumena ili tlaka u

    ovom sustavu?

    Nee biti promjene.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    67/110

    5/7/2013 67

    Vrijednosti konstanti ravnoteegotovo se uvijek mijenjaju s

    promjenom temperature. Entalpija reakcije ima glavnu

    ulogu u nainu uinka topline naravnoteu.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    68/110

    5/7/2013 68

    Povienjem temperature reakcija

    se pomakne u smjeru apsorpcijetopline.

    Endotermna r.: +

    (udesno)reaktnati + toplina produkti Egzotermna r.: - (ulijevo)reaktanti produkti + toplina

    P i j

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    69/110

    5/7/2013 69

    Primjer:

    Haberov proces. Hr = - 485 J/molN2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

    [N2]

    Stres Rezultat

    vie produkata[NH3] manje produkata

    P vie produkata

    T manje produkata

    + toplina

    R i lij d i i

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    70/110

    5/7/2013 70

    Razmotrite slijedei ravnotenisustav i predvidite smjer ukupne

    reakcije za svaki sluaj ako tlake( volumen) sustava pri konstantnoj

    temperaturi.

    2PbS(s) + 3 O2(g)2PbO(s) + 2SO2(g)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    71/110

    5/7/2013 71

    Uinak katalizatora

    Katalizatori sniavaju energetskubarijeru izmeu produkata i rektanata.

    Ease sniava za isti iznos u oba sluaja (zanaprednu i za povrtanu reakciju).

    Katalizatori ubrzavaju uspostavljanje

    ravnotee. NE mijenjaju sastav ravnotene smjese.

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    72/110

    5/7/2013 72

    3O2(g) 2O3(g) =284kJKada je gornja reakcija u ravnotei

    1. Koji je uinak tlaka uz volumen?

    2. tlaka dodatkom O2?3.

    temperature?4. dodatka katalizatora?

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    73/110

    5/7/2013 73

    U otopinama elektrolita dolazi do disocijacije

    (proces raspadanja molekula na manje

    molekule, atome ili ione).Stupanj disocijacije (a)pokazuje udio

    molekula koje disociraju na ione.

    jedisocijaciprijemolekulabroj

    molekulahdisociranibroj

    ___

    __a

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    74/110

    5/7/2013 74

    Aktivi tet iona

    Izmeu suprotno nabijenih iona u otopinamaelektrolita djeluju jake Coulombove privlanesile pa se u raun uzima aktivitet iona.

    aBaktivitet iona B (bezdimenzijska veliina)gBkoeficijent aktiviteta iona B (nalazi se u tablicama)cBkoncentracija iona B

    BBB c*ga

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    75/110

    5/7/2013 75

    Konstanta disocijaci je(K)

    soli

    anionakationa

    aaaK *

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    76/110

    5/7/2013 76

    ZADACI ZA VJEBU

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    77/110

    5/7/2013 77

    1. Uzorak plinske smjese uzet pri 700 oC sadravao je 0.37 M amonijak, 2 M

    duik i 3 M kisik. Izraunajte koncentracijsku konstantu ravnotee za reakciju

    raspada amonijaka!

    cr(NH3) = 0.37 moldm-3

    cr(N2) = 2 moldm-3

    cr(O2) = 3 moldm-3

    ------------------------------------------

    Kc =?

    Koncentracijska konstanta ravnotee je 394.44 mol2dm-6.

    2 NH3 (g) N2(g) + 3 H2(g)

    2

    3

    3

    22

    NH

    HNKC

    23

    333

    37.0

    32

    moldm

    moldmmoldmKC

    6244.394 dmmolKC

    ZADACI ZA VJEBU2 Staklena posuda volumena 2 litre sadri 2 mola vodika 20 mola

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    78/110

    5/7/2013 78

    2. Staklena posuda volumena 2 litre sadri 2 mola vodika, 20 mola

    ugljik-dioksida i 16 mola ugljik-monoksida. Izraunaj konstantu ravnotee za

    reakciju koja sadri ove komponente u ravnotei!

    nr(H2) = 2 mola

    nr(CO2) = 20 mola

    nr(CO) = 16 mola

    V = 2 dm3

    ------------------------------------------

    Kc

    =?

    Koncentracijska konstanta

    ravnotee je 1.6.

    H2 (g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)

    22

    2

    COH

    COOHKC

    33

    33

    101

    82

    moldmmoldm

    moldmmoldmKC

    6.1CK

    V

    nc

    332

    12

    2 moldmdm

    molaHc

    332

    102

    20 moldm

    dm

    molaCOc

    332

    22

    4 moldmdm

    molaOHc

    33

    82

    16 moldmdm

    molaCOc

    ZADACI ZA VJEBU3 Konstanta ravnotee za reakciju nastajanja estera octene kiseline s alkoholo

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    79/110

    5/7/2013 79

    3. Konstanta ravnotee za reakciju nastajanja estera octene kiseline s alkoholo

    pri 25 oC iznosi 4. Izraunajte koliine svih komponenata u ravnotei ako su

    poetne koline tvari u smjesi bile 1 mol octene kiseline, 1 mol etanola,

    1 mol etilacetata i 1 mol vode.

    n(CH3COOH) = 1 mol

    n(C2H5OH) = 1 mol

    n(CH3COOC2H5) = 1 mol

    n(H2O) = 1 mol

    K = 4

    ------------------------------------------ravnotene koncentracije = ?

    CH3COOH + C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O

    OHHCCOOHCH

    OHHCOOCCHKC

    523

    2523

    Iz vrijednosti K vidimo da se koncentracija estera i vode poveava prema poetnoj koncentraciji,a koncentracije kiseline i alkohola smanjuju. Kako se ukupne koliine tvari ne mijenjaju u smjesitako umjesto koliine tvari moemo pisati koncentracije.

    Poetna konc. U tijeku U ravnotei

    CH3COOH 1 1-x 1-x

    C2H5OH 1 1-x 1-x

    CH3COOC2H5 1 1+x 1+x

    H2O 1 1+x 1+x

    ZADACI ZA VJEBUn(CH COOH) = 1 mol

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    80/110

    5/7/2013 80

    n(CH3COOH) = 1 mol

    n(C2H5OH) = 1 mol

    n(CH3COOC2H5) = 1 mol

    n(H2

    O) = 1 mol

    K = 4

    ------------------------------------------

    ravnotene koncentracije = ?

    CH3COOH + C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O

    OHHCCOOHCHOHHCOOCCH

    KC523

    2523

    2

    2

    1

    1

    11

    11

    4 x

    x

    xx

    xx

    2

    2

    21

    21

    xx

    xx

    03103

    21484

    )21()21(*4

    2

    22

    22

    xx

    xxxx

    xxxx

    6

    810

    6

    36100102,1

    x

    3

    33.0

    1

    1

    x

    x Realna promjena

    Nemogue jer je poetna 1

    nr(CH3COOH) = 0.67 mol

    nr(C2H5OH) = 0.67 mol

    nr(CH3COOC2H5) = 1.33 mol

    nr(H2O) = 1.33 mol

    ZADACI ZA VJEBUn(CH COOH) = 1 mol C COO C O C COOC O

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    81/110

    5/7/2013 81

    n(CH3COOH) = 1 mol

    n(C2H5OH) = 1 mol

    n(CH3COOC2H5) = 1 mol

    n(H2

    O) = 1 mol

    K = 4

    ------------------------------------------

    ravnotene koncentracije = ?

    CH3COOH + C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O

    OHHCCOOHCHOHHCOOCCH

    KC523

    2523

    2

    2

    1

    1

    11

    11

    4 x

    x

    xx

    xx

    2

    2

    21

    21

    xx

    xx

    03103

    21484

    )21()21(*4

    2

    22

    22

    xx

    xxxx

    xxxx

    6

    810

    6

    36100102,1

    x

    3

    33.0

    1

    1

    x

    x Realna promjena

    Nemogue jer je poetna 1

    nr(CH3COOH) = 0.67 mol

    nr(C2H5OH) = 0.67 mol

    nr(CH3COOC2H5) = 1.33 mol

    nr(H2O) = 1.33 mol

    ZADACI ZA VJEBU4. Ugljik i 1 g vodika stave su u staklenu posudu volumena 5 litara koja je

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    82/110

    5/7/2013 82

    4. Ugljik i 1 g vodika stave su u staklenu posudu volumena 5 litara koja je

    zatim zataljena i zagrijana na 1000oC. U ravnotei je nastalo 0.22 g metana.

    Izraunajte konstantu ravnotee pri toj temperaturi za reakciju nastajanja metana

    m(H2) = 1 g

    m(CH4) = 0.22 g

    V = 5 dm3

    ------------------------------------------

    Kc =?

    Koncentracijska konstanta ravnotee je 0.332dm3/mol.

    2H2 (g) + C (s) CH4(g)

    33

    3

    00274.0*20992.0

    00274.0

    moldmmoldm

    moldmKC

    V

    nc

    3312

    0992.05*016.2

    1

    moldmdmgmol

    gHc

    22

    4

    H

    CHKC

    U izrazu za K izuzmemo ugljik jer je u krutom stanju

    3314

    00274.05*042.16

    22.0

    moldmdmgmol

    gCHc 31332.0 dmmolKC

    ZADACI ZA VJEBU5 Analizom ravnotenog sustava izmeu triklorooksofosfora i fosfonilklorida:

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    83/110

    5/7/2013 83

    5. Analizom ravnotenog sustava izmeu triklorooksofosfora i fosfonilklorida:

    POCl3 POCl + Cl2pri odreenoj temperaturi utvrene su slijedee ravnotene koncentracije svih

    sudionika reakcije:

    cr(POCl3) = 2.25 M; cr(POCl) = 0.75 M; cr(Cl2) = 0.75 M

    Ako se zbog poveanja vanjskog tlaka pri stalnoj temperaturi volumen smanji na

    polovicu poetne vrijednosti izraunajte nove ravnotene koncentracije sudionik

    2211 ** VcVc

    V

    n

    c

    Ako se volumen smanji na polovicu, onda je

    c1*V1=c2*V1/2 jer je V2=V1/2 pa je2c1*V1=c2*V 2c1=c2

    c2(POCl3) = 2.25 M * 2 = 4.5 M

    c2(POCl) = 0.75 M * 2 = 1.5 M

    c2(Cl

    2) = 0.75 M * 2 = 1.5 M

    Nove vrijednosti ravnotenih koncentracija su:

    c2(POCl3) = 4.5 M

    c2(POCl) = 1.5 M

    c2(Cl2) = 1.5 M

    ZADACI ZA VJEBU6 Kako na ravnoteu reakcije:

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    84/110

    5/7/2013 84

    6. Kako na ravnoteu reakcije:

    N2 + O2 NOutjeu dolje navedene promjene reakcijskih uvjeta, ako je entalpija te reakcije

    90.5 kJmol-1?

    a) povienje temperature!Ravnotea se pomie udesno (budui da entalpija ima pozitivan

    predznak, ovo je endotermna reakcija u kojoj se troi toplina).

    c) povienje koncentracije duik(II)-oksida!Ravnotea se pomie ulijevo.

    b) smanjenje temperature!Ravnotea se pomie ulijevo (budui da entalpija ima pozitivan

    predznak, ovo je endotermna reakcija u kojoj se troi toplina).

    d) povienje koncentracije kisika!Ravnotea se pomie udesno.

    e) smanjanje koncentracije duika!Ravnotea se pomie ulijevo.

    f) prisutnost katalizatora!Ne utjee na ravnoteu.

    ZADACI ZA VJEBU7 Kako na ravnoteu reakcije:

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    85/110

    5/7/2013 85

    7. Kako na ravnoteu reakcije:

    CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)utjeu dolje navedene promjene reakcijskih uvjeta?

    a) povienje koncentracije ugljik-monoksida!

    Ravnotea se pomie udesno.

    c) povienje koncentracije ugljik-dioksida!

    Ravnotea se pomie udesno.

    b) smanjanje koncentracije vodene pare!

    Ravnotea se pomie ulijevo.

    Ravnotea se pomie ulijevo.

    d) smanjanje koncentracije vodika!

    ZADACI ZA VJEBU8 Kako se smanjuje brzina prirasta koncentracije tvari pri reakciji nastajanja

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    86/110

    5/7/2013 86

    8. Kako se smanjuje brzina prirasta koncentracije tvari pri reakciji nastajanja

    amonijaka:

    3 H2(g) + N2(g) 2 NH3(g)ako se tlak povea 4 puta?

    Brzina prirasta koncentracije amonijaka

    prije promjene tlaka.

    Ako se tlak povea 4 puta, brzina prirasta e se

    poveati 256 puta.

    22

    3

    2 NH cckv

    Poveanjem tlaka 4 puta poveava se i koncentracija plinova prema poetnoj

    koncentraciji 4 puta.

    )4()4(22

    3

    2 NH cckv

    22

    3

    2

    256N

    H cckv

    ZADACI ZA VJEBU9 Konstanta ravnotee za reakciju:

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    87/110

    5/7/2013 87

    9. Konstanta ravnotee za reakciju:

    CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)pri 100 oC iznosi 0.52. Izraunajte volumen CO koji se dobije pri toj temperaturi

    ako se za reakciju uzme 100 ml CO2

    i 50 ml H2

    !

    Iz 2 mola reaktanata nastaje 2 mola produkata, to znaida je tlak konstantan pa u izrazu za konstantu ravnoteeumjesto koncentracija smijemo pisati volumene plinova.

    K = 0.52

    V(CO2) = 100 ml = 0.1 dm3

    V(H2) = 50 ml = 0.05 dm3

    ---------------------------------

    V(CO) = ?

    Pri reakcijama koje teku u homogenim sredinama i pri kojima se ukupna

    koliina tvari ne mijenja, molarne koncentracije se prilikom izraunavanjamogu zamijeniti koliinama reagirajuih tvari, odnosno volumenima,

    volumnim, masenim i koliinskim udjelima, parcijalnim tlakovima ako suposrijedi plinovi.

    ZADACI ZA VJEBU9 Konstanta ravnotee za reakciju:

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    88/110

    5/7/2013 88

    9. Konstanta ravnotee za reakciju:

    CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)pri 100 oC iznosi 0.52. Izraunajte volumen CO koji se dobije pri toj temperaturi

    ako se za reakciju uzme 100 ml CO2

    i 50 ml H2

    !

    K = 0.52

    V(CO2) = 100 ml = 0.1 dm3

    V(H2) = 50 ml = 0.05 dm3

    ---------------------------------

    V(CO) = ?

    Ako pretpostavimo da x ml CO2reagira, reagirat e istotoliko ml H2, a dobit emo jednake volumene CO ivodene pare, ako su temperatura i tlak konstantni.

    U ravnotei imamo slijedee volumene pojedinih plinova:

    poetak promjena ravnotea

    CO2 100 -x 100-x

    H2 50 -x 50-x

    CO 0 +x x

    H2O 0 +x x

    22

    2

    HCO

    OHCO

    VV

    VVK

    xxx

    5010052.0

    2

    026007848.0

    150500052.0

    2

    22

    xx

    xxx

    ZADACI ZA VJEBU9. Konstanta ravnotee za reakciju:

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    89/110

    5/7/2013 89

    9. Konstanta ravnotee za reakciju:

    CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)pri 100 oC iznosi 0.52. Izraunajte volumen CO koji se dobije pri toj temperaturi

    ako se za reakciju uzme 100 ml CO2

    i 50 ml H2

    !

    026007848.0

    150500052.0

    2

    22

    xx

    xxx

    96.0

    24.10578

    96.0

    260048.047878

    2,1

    2

    2,1

    x

    x

    mlx

    mlx

    875.190

    375.28

    2

    1

    realno

    nije mogue

    V(CO) = 28.375 ml

    ZADACI ZA VJEBU10. U prazni posudu iji je volumen 1 dm3 stavljeno je pri odreenoj temperaturi 10 mola

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    90/110

    5/7/2013 90

    10. U prazni posudu iji je volumen 1 dm stavljeno je pri odreenoj temperaturi 10 moladuik(II)-oksida i 6 mola kisika. Nakon uspostavljanja ravnotee analizom je utrveno

    da je nastalo 8.8 mola duik(IV)-oksida. Odredite vrijednost konstante ravnotee prije

    eksperimenta i zakljuite je li reakcija znaajnije povratna ili polazna:

    2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)

    V = 1 dm3

    nr(NO2) = 8.8 mola cr(NO2) = 8.8 moldm-3n(NO) = 10 mola c(NO) = 10 moldm-3

    n(O2) = 6 mola c(O2) = 6 moldm-3-------------------------------

    K = ?

    Cpoetna/moldm-3 cizreagirano/moldm

    -3 cravnotena/moldm-3

    NO2 0 + 8.8 8.8O2 6 - 8.8 : 2 1.6

    NO 10 - 8.8 1.2

    ZADACI ZA VJEBU10. U prazni posudu iji je volumen 1 dm3 stavljeno je pri odreenoj temperaturi 10 mola

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    91/110

    5/7/2013 91

    10. U prazni posudu iji je volumen 1 dm stavljeno je pri odreenoj temperaturi 10 moladuik(II)-oksida i 6 mola kisika. Nakon uspostavljanja ravnotee analizom je utrveno

    da je nastalo 8.8 mola duik(IV)-oksida. Odredite vrijednost konstante ravnotee prije

    eksperimenta i zakljuite je li reakcija znaajnije povratna ili polazna:

    2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)

    Cpoetna/moldm-3 cizreagirano/moldm

    -3 cravnotena/moldm-3

    NO2 0 + 8.8 8.8

    O2 6 - 8.8 : 2 1.6

    NO 10 - 8.8 1.2

    93

    62

    323

    23

    304.2

    44.776.12.1

    8.8

    dmmol

    dmmolK

    moldmmoldm

    moldmK 3161.33 dmmolK

    Konstanta u iznosu 33.61 pokazuje da je

    reakcija znaajnije u smjeru stvaranjaduik(IV)-oksida tj. prevladava polazna

    reakcija.

    ZADACI ZA VJEBU11. Pri 27 oC fosfor(V)-klorid , fosfor(III)-klorid i klor nalaze se u ravnotei prema

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    92/110

    5/7/2013 92

    ( ) , ( ) p

    jednadbi:

    PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)

    Ako se u posudu od 10 dm3 unese 2 mola PCl5 te po 1 mol PCl3 i Cl2, kolike e

    biti ravnotene koncentracije svih komponenata u smjesi ako je vrijednost

    K = 0.59 moldm-3?

    V = 10 dm3

    n(PCl5) = 2 mola cr(PCl5) = 0.2 moldm-3n(PCl3) = 1 mol c(PCl3) = 0.1 moldm-3n(Cl2) = 1 mol c(Cl2) = 0.1 moldm-3-------------------------------

    Ravnotene koncentracije = ?

    Cpoetna/moldm-3 cizreagirano/moldm

    -3 cravnotena/moldm-3

    PCl5 0.2 - x 0.2xPCl3 0.1 + x 0.1 + x

    Cl2 0.1 + x 0.1 + x

    ZADACI ZA VJEBU11. PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    93/110

    5/7/2013 93

    Cpoetna/moldm-

    3cizreagirano/moldm

    -3 cravnotena/moldm-3

    PCl5

    0.2 - x 0.2x

    PCl3 0.1 + x 0.1 + x

    Cl2 0.1 + x 0.1 + x

    523

    PCl

    ClPClK

    3

    333

    2.0

    1.01.059.0

    moldmx

    moldmxmoldmxmoldm

    0108.079.0

    1.01.001.059.0118.0

    1.02.059.0

    2

    2

    2

    xx

    xxxx

    xx

    2

    028.179.0

    2

    )108.0(1479.079.0

    2,1

    2

    2,1

    x

    x

    91.0

    12.0

    2

    1

    x

    x c(PCl5) = 0.08 moldm-3

    c(PCl3) = 0.22 moldm-3

    c(Cl2) = 0.22 moldm-3

    ZADACI ZA VJEBU12. Izmjereni su parcijalni tlakovi plinova HI u iznosu 3.65*10-3 atm i H2S u iznos

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    94/110

    5/7/2013 94

    9.96*10-1atm u ravnotei za slijedeu reakciju

    H2S(g) + I2(g) 2 HI(g) + S(s)

    Pri 60 oC. Kolika je konstanta ravnotee Kp za tu reakciju?

    SH

    HIp

    p

    pK

    2

    2

    Konstanta ravnotee Kp za ovu reakciju je 1.34*10-5

    pHI = 3.65*10-3 atm

    pH2S = 9.96*10-1 atm

    ------------------------

    Kp = ?

    1

    23

    10*96.9

    10*65.3

    pK510*34.1

    ZADACI ZA VJEBU13. Razmotrite jednadbu reakcije:

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    95/110

    5/7/2013 95

    j j

    S(s) + O2(g) SO3(g) rH = -396 kJ/molOdredite hoe li ravnotena koncentracija sumpor(IV)-oksida smanjiti se,

    poveati se ili ostati nepromijenjena ako se:

    a) povea koncentracija kisika?Ravnotena koncentracija SO3(g) e se poveati jer se uspostavlja

    nova ravnotea kojom se smanjuje utjecaj dodadnog kisika.

    c) snizi temperatura reakcijske smjese?

    b) povea koncentracija sumpora?

    d) povea volumen reakcijske posude?

    e) doda platina kao katalizator reakcije?

    Ravnotena koncentracija SO3(g) se nee promijeniti jer je sumpor u vrstom

    stanju, pa se njegovim dodatkom ne mijenja koncentracija sumpora uplinskoj fazi.

    Ravnotena koncentracija SO3(g) e se poveati jer je ovo egzotermna

    reakcija pa se poveanjem temperature reakcija pomie ulijevo odnosno

    poveanjem koncentracije SO3(g) smanjuje se utjecaj povienja temperature.

    Ravnotena koncentracija SO3(g) e se smanjiti jer se poveanjem ukupnog

    volumena smanjuju sve ravnotene koncentracije.

    Ravnotena koncentracija SO3

    (g) nee se promijeniti!

    ZADACI ZA VJEBU14. Uzorak plinske smjese uzet pri 700 oC sadravao je 0.37 moldm-3 NH3,

    3 3

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    96/110

    5/7/2013 96

    2 moldm-3 N2 i 3 moldm-3 H2. Izraunajte konstante ravnotee Kp , Kc i Kx

    za reakciju:

    N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

    322

    23

    ][*][

    ][

    HN

    NHKc

    Ako zamijenimo ravnotene koncentracije parcijalnim tlakom pojedinih komponenatamoemo izraunati Kp.

    c(NH3) = 0.37 moldm-3

    c(N2) = 2 moldm-3

    c(H2) = 3 moldm-3

    ------------------------

    Kp = ? Kc = ? Kx = ?

    333

    23

    3*2

    37.0

    moldmmoldm

    moldmKc

    62310*53.2 dmmol

    322

    23

    )]([*)]([

    )]([

    HpNp

    NHpKp

    p*V = n*R*T 1 Pa = 1 Nm-2

    p = n/V*R*T 1 bar = 105 Pa

    ZADACI ZA VJEBU14. N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    97/110

    5/7/2013 97

    3

    2

    7.242*8.161

    9.29

    barbar

    barKp

    2710*9.3 mol

    3

    22

    23

    )]([*)]([

    )]([

    HpNp

    NHpKp

    barPaKmolJKm

    molpNH 9.29109.29973314.8

    001.0

    37.0 51133

    barPaKmolJKm

    mol

    pN 8.161108.161973314.8001.0

    2 51132

    barPaKmolJKm

    molpH 7.242107.242973314.8

    001.0

    3 51132

    ZADACI ZA VJEBU14. N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    98/110

    5/7/2013 98

    32

    559.0*372.0069.0xK 210*3.7

    069.037.5

    37.03

    3

    3

    moldm

    moldmxNH

    Ako ravnotene koncentracije zamijenimo koliinskim udjelimadobivamo Kx. Kako je u smjesi prisutno ukupno (0.37+2+3)moldm

    -3 =

    5.37 moldm-3

    slijedi:372.0

    37.5

    23

    3

    2

    moldm

    moldmxN

    559.037.5

    33

    3

    2

    moldm

    moldmxH

    Za reakciju sinteze amonijaka pri 700 oC

    ravnotene konstante su:Kc = 2.53*10-3 mol-2dm6

    Kp = 3.9*10-7 bar-2

    Kx = 7.3*10-2

    ZADACI ZA VJEBU15. Izraunajte konstantu disocijacije za otopinu nitratne kiseline sko je koncentracija

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    99/110

    5/7/2013 99

    otopine 0.1 M a kiselina je 6.5 % disocirana:

    HNO2(aq) H+(aq) + NO2

    -(aq)

    c(HNO2) = 0.1 moldm-3a = 6.5 %

    -------------------------------

    Ka = ?

    Cpoetna/moldm

    -3

    cizreagirano/moldm

    -3

    cravnotena/moldm

    -3

    HNO2 0.1 - x 0.1x

    H+ 0 + x 0 + x

    NO2- 0 + x 0 + x

    2

    2

    HNO

    NOHK

    a

    xx

    Ka

    1.0

    2 Kako je 0.1 mola iona u 100% disociranoj otopini,

    to je x iona u 6.5% disociarnoj otopini, odnosno

    6.5*10-3 moldm-3.

    ZADACI ZA VJEBU15. Izraunajte konstantu disocijacije za otopinu nitratne kiseline sko je koncentracija

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    100/110

    5/7/2013 100

    otopine 0.1 M a kiselina je 6.5 % disocirana:

    HNO2(aq) H+(aq) + NO2

    -(aq)

    333333

    10*5.61.0

    10*5.6*10*5.6

    moldm

    moldmmoldmK

    a

    Kako je stupanj disociajcije 6.5% to 93.5% od poetnog broja molekula nije

    disocirano, te je u praksi eksperimentalno nemogue utvrditi tu promjenu ubrojnosti. Zbog toga se u svakom takvom sluaju, kad je stupanj disocijacije malen,moe uzeti da je ravnotena koncentracija molekula jednaka poetnoj koncentracijiodnosno promjena koncentracije se moe zanemariti.

    c(HNO2) = (0.1-6.5*10-3) moldm-3 = 0.0935 moldm-3 0.1 moldm-3

    3

    233

    1.0

    )10*5.6(

    moldm

    moldmKa

    3410*2.4 moldm

    Konstanta disocijacije je 4.2*10

    -4

    moldm

    -3

    .

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    101/110

    5/7/2013 101

    JAKOST KISELINA ILI BAZA

    Odreuje se prema veliini konstante disocijacije:K

    a< 10-7 moldm-3vrlo slabe kiseline

    Ka od 10-7 - 10-2 moldm-3slabe kiseline

    Ka od 10-2 - 103 moldm-3jake kiseline

    Ka > 103 moldm-3vrlo jake kiseline

    ZADACI ZA VJEBU16. Pri 37 oC koncentracija amonijevih iona u krvi nalazi se oko 4*10-8M. Izraunajte

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    102/110

    5/7/2013 102

    koncentraciju hidroksidnih iona u krvi pri toj temperaturi ako znate da ionski produkt vode

    pri toj temp. iznosi 2.39*10-14 mol2dm-6!

    c(H+) = 4*10-8 moldm-3

    Kw = 2.39*10-14 mol2dm-6

    -------------------------------

    c(OH-) = ?

    H

    KOH

    OHHK

    w

    w

    38

    6214

    10*4

    10*39.2

    moldm

    dmmolOH 3710*98.5 moldm

    Krv je bazina jer je koncentracija hidroksidnih iona vea odkoncentracije vodikovih iona.

    ZADACI ZA VJEBU17. Izraunajte pH otopine dobivene mijeanjem 16 mL 0.16M NaOH, 15 mL 0.32 M

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    103/110

    5/7/2013 103

    NaOH i 95 mL 0.08 M HCl!

    c(NaOH)1 = 0.16 moldm-3

    V(NaOH)1

    = 16 cm3 = 0.016 dm3

    c(NaOH)2 = 0.32 moldm-3

    V(NaOH)2 = 15 cm3 = 0.015 dm3

    c(HCl) = 0.08 moldm-3

    V(HCl) = 95 cm3 = 0.095 dm3

    -------------------------------

    pH = ?

    V

    nc

    NaOH + HCl Na+ + Cl- + H2O

    n(NaOH) = c(NaOH)1 * V(NaOH)1 + c(NaOH)2 * V(NaOH)2 =

    = 0.16 moldm-3 * 0.016 dm3 + 0.32 moldm-3 * 0.015 dm3 =

    = 0.00736 mola u 31 cm3 otopine

    n(HCl) = c(HCl) * V(HCl) = 0.08 moldm-3 * 0.095 dm3 = 0.0076 mola u 95 cm3 otopine

    U suviku je HCl, odnosno, 0.00736 mola HCl reagira s 0.00736 mola NaOH te nastaje

    0.00736 mola NaCl, a (0.00760.00736) mola HCl = 0.00024 mola ostaje u otopini.

    333

    10905.1)095.0015.0016.0(

    00024.0)(

    moldmdm

    mola

    V

    HClnHCl

    ukupno

    3

    3 10905.1loglog OHpH 72.2

    ZADACI ZA VJEBU18. Izraunajte pH 0.01 M sulfatne kiseline pri 25 oC, ako je ka2 = 0.012!

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    104/110

    5/7/2013 104

    2

    10*8.410*84.4022.044

    2,1

    x

    c(H2SO4) = 0.01 moldm-3

    ka2

    (H2

    SO4

    ) = 0.012

    -------------------------------

    pH = ?

    H2SO4 + H2O H3O+ + HSO4

    -

    HSO4-

    + H2O

    H3O

    +

    + SO42-

    23 1045.1loglog OHpH 84.1

    1. disocijacija je potpuna dok se 2. odvija djelomino.

    Nakon disocijacije: H2SO4 + H2O H3O+ + HSO4

    -

    0 M 0.01 M 0.01M

    Nakon ravnotee: HSO4-

    + H2O H3O+

    + SO42-

    0.01Mx 0.01+x x

    012.04

    2

    43

    2

    HSO

    SOOHka

    012.0

    01.0

    01.0

    x

    xx

    0102.1022.0 42 xx

    3

    1 10*5.4x 22 10*7.2 x

    ZADACI ZA VJEBU19. Izraunajte koncentraciju S2-iona u zakiseljenoj otopini sumporovodika ija je

    k t ij 0 1 M k t i i H 1 K t t di ij ij dik

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    105/110

    5/7/2013 105

    koncentracija 0.1 M ako otopina ima pH = 1. Konstante disocijacije sumporovodika su

    5.7*10-8 moldm-3 i 1*10-14 moldm-3 !

    c(H2S) = 0.1 moldm

    -3

    k1(H2S) = 5.7*10-8 moldm-3

    k2(H2S) = 1*10-14 moldm-3

    pH = 1

    -------------------------------

    c(S2-) = ?

    HS

    SHK

    H

    KSHHS

    SH

    HSHK

    2

    2

    12

    2

    1

    *

    **

    H2S H+ + HS-

    HS- H+ + S2-

    H

    SHK

    SHK

    21

    2

    2

    SHSH

    2

    22 21 KK

    Konsekutivne konstante!

    Kumulativna konstanta!

    ZADACI ZA VJE BU19. Izraunajte koncentraciju S2-iona u zakiseljenoj otopini sumporovodika ija jekoncentracija 0 1 M ako otopina ima pH = 1 Konstante disocijacije sumporovodika su

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    106/110

    5/7/2013 106

    21 KK 6222107.5 dmmol

    koncentracija 0.1 M ako otopina ima pH = 1. Konstante disocijacije sumporovodika su

    5.7*10-8 moldm-3 i 1*10-14 moldm-3 !

    c(H2S) = 0.1 moldm-3

    k1(H2S) = 5.7*10-8 moldm-3k2(H2S) = 1*10

    -14 moldm-3

    pH = 1

    -------------------------------

    c(S2-) = ?

    H2S H+ + HS-

    HS- H+ + S2-

    SHSH

    2

    22

    2

    S

    22

    21 H

    SH

    KK

    1pH31.0 moldmH

    01.0

    107.51.0 22

    321

    107.5

    moldmSumporovodik je vrlo malo disociran

    to se moe vidjeti iz vrijednosti zaKa pa moemo pretpostaviti da jeravnotena koncentracija H2S jednaka

    ukupnoj koncentraciji.

    ZADACI ZA VJEBU20. Izraunajte koncentraciju vodikovih, hidrogenkarbonatnih i karbonatnih iona u otopinkarbonante kiseline ako je njena koncentracija 0.05 M a konstante disocijacije su

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    107/110

    5/7/2013 107

    x

    xK

    05.0

    2

    1

    j j j j j

    4.45*10-7 moldm-3 i 4.69*10-11 moldm-3 !

    c(H2CO3) = 0.05 moldm-3

    k1(H2CO3) = 4.45*10-7 moldm-3k2(H2CO3) = 4.69*10

    -11 moldm-3

    -------------------------------

    c(H+) = ? c(HCO3-) = ? c(CO3

    2-) = ?

    H2CO3 H+ + HCO3

    -

    332

    33

    3

    ).05.0(

    .

    .

    moldmxCOH

    moldmxHCO

    moldmxH

    x

    x

    05.01045.4

    27

    Ako u 1. stupnju disocijacije nastaje x mola H+iona istodobno nastaje jednaka koliina HCO3

    - ion

    32

    31

    *

    COH

    HCOHK

    Vrijednost za x je vrlo malena zbog slabe disocijacije

    H2CO3 pa je 0.05-x 0.05

    27 05.01045.4 x 41049.1 x

    332

    343

    34

    05.0

    10*49.1

    10*49.1

    moldmCOH

    moldmHCO

    moldmH

    ZADACI ZA VJEBU20. Izraunajte koncentraciju vodikovih, hidrogenkarbonatnih i karbonatnih iona u otopinkarbonante kiseline ako je njena koncentracija 0.05 M a konstante disocijacije su

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    108/110

    5/7/2013 108

    j j j j j

    4.45*10-7 moldm-3 i 4.69*10-11 moldm-3 !

    HCO3- H+ + CO3

    2-

    323

    343

    34

    .

    )10*49.1(

    )10*49.1(

    moldmyCO

    moldmyHCO

    moldmyH

    y

    yy

    4

    411

    1049.1

    )1049.1(1069.4

    3

    2

    32

    *

    HCO

    COHK

    111069.4 y

    3

    32

    31123

    343

    34

    05.0

    10*69.4

    10*49.1

    10*49.1

    moldmCOH

    moldmCO

    moldmHCO

    moldmH

    u 2. stupnju disocijacije nestaje y mola HCO3- iona a koncentracija H+iona se povea za y.

    Istodobno nastaje i y mola CO32- iona pa slijedi:

    Iz vrijednosti K2vidimo da je poveanje [H+]

    kao i smanjivanje [HCO3-] neznatno pa moemopisati:

    4

    411

    1049.1

    1049.11069.4

    y

    ZADACI ZA VJEBU21. Izraunajte koncentraciju OH-iona u vodenoj otopini amonijaka ija je koncentracija

    0 01 M k j k t ij k k t t di ij ij ij k 1 79*10 5 M?

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    109/110

    5/7/2013 109

    0.01 M, ako je koncentracijska konstanta disocijacije amonijaka 1.79*10-5 M?

    NH3(aq) + H2O NH4+(aq) + OH-(aq)

    010*79.110*79.1

    01.010*79.1

    752

    25

    xx

    x

    x

    2

    10*16.710*79.110*79.1 7255

    2,1

    x

    2

    10*5.8410*79.1 55

    4

    1

    10*1.4 x

    4

    2 10*4.4x

    33

    34

    34

    4

    01.0

    10*1.410*1.4

    moldmNH

    moldmOH

    moldmNH

    ZADACI ZA VJEBU22. Kolika je konstanta ravnotee HSO4

    -iona ako je ta otopina prireena tako da je pri

    istoj temperat ri poetna koncentracija HSO iona 0 1 M a ra notena koncentracija

  • 7/30/2019 9i10 Seminar Stehiometrija

    110/110

    istoj temperaturi poetna koncentracija HSO4-iona 0.1 M, a ravnotena koncentracija

    H+ iona 3.04*10-2 M?

    HSO4-(aq) H+(aq) + SO42-(aq)

    Cpoetna/moldm-3 cizreagirano/moldm

    -3 cravnotena/moldm-3

    HSO4-

    0.1 - 0.0304 0.010.0304H+ 0 + 0.0304 0.0304

    SO42- 0 + 0.0304 0.0304

    4

    2

    4

    HSOSOHKa

    3

    33

    )0304.01.0(

    0304.00304.0

    moldm

    moldmmoldmKa

    3210*3.1 moldm