Príklad príkladu rovnovážnej koncentrácie

Riešenie rovnovážnych koncentrácií pre reakcie s malými hodnotami pre K

Getty Images/Atomic Imagery

Tento príklad ukazuje, ako vypočítať rovnovážne koncentrácie z počiatočných podmienok a rovnovážnej konštanty reakcie. Toto príklad rovnovážnej konštanty sa týka reakcie s „malou“ rovnovážnou konštantou.

problém:

0,50 mol N_dvaplyn sa zmieša s 0,86 krtkov z O_dvaplyn v 2,00 l nádrži pri 2 000 K. Tieto dva plyny reagujú a vytvárajú plynný oxid dusnatý reakciu

N_dva(g) + O_dva(g) 2 NO (g).

Čo sú rovnovážne koncentrácie každého plynu?

Dané: K = 4,1 x 10^-4pri 2000 K

Riešenie:

Krok 1 - Nájdite počiatočné koncentrácie:

[N_dva]_O= 0,50 mol/2,00 l

[N_dva]_O= 0,25 M

[O_dva]_O= 0,86 mol/2,00 l

[O_dva]_O= 0,43 M

[NIE]_O= 0 M

Krok 2 - Nájdite rovnovážne koncentrácie pomocou predpokladov o K:

Rovnovážna konštanta K je pomer Produkty na reaktanty. Ak je K veľmi malé číslo, očakávali by ste, že bude viac reaktantov ako produktov. V tomto prípade K = 4,1 x 10^-4je malé číslo. V skutočnosti pomer ukazuje, že reaktantov je 2439-krát viac ako produktov.

Môžeme predpokladať veľmi málo N_dvaa O_dvabude reagovať na formu NO. Ak množstvo N_dvaa O_dvapoužitý je X, potom sa vytvorí len 2X NO.

To znamená, že pri rovnováhe by koncentrácie boli

[N_dva] = [N_dva]_O- X = 0,25 M - X
[O_dva] = [O_dva]_O- X = 0,43 M - X
[NIE] = 2X

Ak predpokladáme, že X je zanedbateľné v porovnaní s koncentráciami reaktantov, môžeme ignorovať ich účinky na koncentráciu

[N_dva] = 0,25 M - 0 = 0,25 M
[O_dva] = 0,43 M - 0 = 0,43 M

Tieto hodnoty dosaďte vo výraze za rovnovážnu konštantu

K = [NIE]^dva/[N_dva][O_dva]
4,1 x 10^-4= [2x]^dva/(0,25) (0,43)
4,1 x 10^-4= 4X^dva/0,1075
4,41 x 10^-5= 4X^dva
1,10 x 10^-5= X^dva
3,32 x 10^-3= X

Dosaďte X do výrazov rovnovážnej koncentrácie

[N_dva] = 0,25 M
[O_dva] = 0,43 M
[NO] = 2 x = 6,64 x 10^-3M

Krok 3 - Otestujte si svoj predpoklad:

Keď robíte predpoklady, mali by ste svoj predpoklad otestovať a skontrolovať svoju odpoveď. Tento predpoklad platí pre hodnoty X v rámci 5 % koncentrácií reaktantov.

Je X menšie ako 5 % z 0,25 M?
Áno – je to 1,33 % z 0,25 mil

je X menej ako 5 % z 0,43 M
Áno – je to 0,7 % z 0,43 mil

Vložte svoju odpoveď späť do rovnice rovnovážnej konštanty

K = [NIE]^dva/[N_dva][O_dva]
K = (6,64 x 10^-3M)^dva/(0,25 M) (0,43 M)
K = 4,1 x 10^-4

Hodnota K súhlasí s hodnotou uvedenou na začiatku problému.Predpoklad je dokázaný ako platný. Ak hodnota X bola väčšia ako 5 % koncentrácie, potom kvadratická rovnica by sa muselo použiť ako v tomto príklade problému.

odpoveď:

Rovnovážne koncentrácie reakcie sú

[N_dva] = 0,25 M
[O_dva] = 0,43 M
[NIE] = 6,64 x 10^-3M