Równowaga reakcji chemicznej

Transkrypt

1 Rówowaga reakcji chemiczej Sta i stała rówowagi reakcji chemiczej (K) Reakcje dysocjacji Stopień dysocjacji Prawo rozcieńczeń Ostwalda utodysocjacja wody p roztworów p roztworów. p roztworów mocych elektrolitów -p f(c elektrolitu ) -c elektrolitu f(p). p roztworów słabych elektrolitów -p f( elektrolitu ) -c elektrolitu f(p). p roztworów buforowych: - uforów kwasowych: a) {c kb, c sb, K a } ; b) { c kp, c sp, K a } ; c) { c kp, c zp, K a } - uforów zasadowych: a) {c zb, c sb, K b } ; b) { c zp, c sp, K b } ; c) { c kp, c zp, K b } c) Pojemość buforowa (β) 4. p roztworów soli hydrolizujących -Soli słabego kwasu i mocej zasady - Soli mocego kwasu i słabej zasady -Soli słabego kwasu i słabej zasady 5. p roztworów z admiarem mocego elektrolitu - k - z

2 Sta i stała rówowagi reakcji chemiczej (K) Szybkość reakcji chemiczej (v) V + C + D v dc pr dc sub V dt dt Prawo działaia mas Guldberga i Waage`go: v k c c

3 Sta rówowagi reakcji chemiczej Sta rówowagi reakcji chemiczej jest to pukt przestrzei wielowymiarowej, którego parametrami są wartości stężeń reagetów tej reakcji: {[], [], [C], [D]} V V V + C + D V V V W staie rówowagi reakcji: V V > k c c k c C c D V 0 0 t x t Dzieląc stroami przez k c C c D, otrzymuje się: K k cc cd cost. k c c

4 Stała rówowagi reakcji chemiczej (K) Stała rówowagi reakcji (K) jest wielkością stałą, charakterystyczą dla daej reakcji i zależą tylko od temperatury Reguła przekory Le Chateliera Możliwa jest zmiaa stau rówowagi reakcji wywołaa zmiaą stężeia któregoś z reagetów, spowodowaa: K k cc cd cost. k c c V + C + D Dodaiem do układu reageta Odebraiem z układu reageta V Zmiaą objętości lub ciśieia układu (dla reakcji, w których sumarycza liczba moli reagetów gazowych po stroie produktów i substratów jest róża)

5 Reguła przekory Le Chateliera V Jeżeli do układu w staie rówowagi: {[], [], [C], [D] } + C + D V dodać lub odjąć któryś z reagetów, p. - tak, że jego stężeie zmiei się przyjmując wartość [], to stężeia pozostałych reagetów tej reakcji też się zmieią. Zmiei się sta rówowagi reakcji: {[], [], [C], [D] } Wartość stałej rówowagi reakcji ie ulegie zmiaie: K [ C] [ D] [ ] [ ] [ C] [ D] [ ] [ ]

6 Przykład. Jakie były stężeia początkowe substratów reakcji otrzymywaia amoiaku z pierwiastków, jeżeli stężeia rówowagowe reagetów w warukach przebiegu reakcji (p,t) były sobie rówe i wyosiły 0,5 mol/dm. Oblicz stałą rówowagi tej reakcji w tych warukach (K). Dae: c( ) c(n ) c(n ) 0,5 mol/dm K Należy obliczyć: c p ( )? c p (N )? Poieważ: Stężeia początkowe: c c + x pn, rn, c c + x p, r, + N N Przereagowało: x x x crn, 05, mol / dm x x 05, mol / dm zatem: K [ N ] [ ] [ N Stężeia rówowagowe: cr, 05, mol/ dm crn, 05, mol / dm crn, 05, mol / dm cp, cr, + x 05, + 05, 5, mol / dm cpn, crn, + x 05, + 05, 075, mol/ dm ]

7

8 Stechiometria I. Obliczeia w aalizie chemiczej II. Wydajość reakcji chemiczej III. Reakcje współbieże II. Wydajość reakcji chemiczej (w r ) w r p t p 00 p liczba moli produktu otrzymaa w wyiku reakcji p,t liczba moli produktu teoretycza (obliczoa z rówaia reakcji) Typy zadań a wydajość reakcji chemiczej. w r f( sub ). sub f(w r )

9 Przykład. W reakcji przebiegającej w mieszaiie zawierającej 0g N i 0 dm (waruki ormale), powstaje 0,5 mola N. Oblicz w r. Dae: m(n ) 0 g V( ) 0 dm V( ),4 dm /mol p 0,5 mola N + N Rozwiązaie: w r p t p 00 Obliczyć: w r? I. Sprawdzeie, który z substratów jest w admiarze? N 0, N 0,4 0, N II. Obliczeie p.,t N 0,4 0,595 0,5 0,595 t N w r 84%

10 Przykład. Oblicz masę, jaką ależy wziąć do reakcji, przebiegającej z wydajością 65%, aby otrzymać 0 m N w przeliczeiu a waruki stadardowe. Dae: V(N ) 0 m V( ) 4,4 dm /mol w r 65% Obliczyć: m( )? N + N I. Obliczeie t (N ) II. Obliczaie m( ) potrzebej do otrzymaia t (N ) w r t 00 N 4 t N 0 N 00 00, 76kmola w 4,4 65 r N N m M N m,76 4, kg

11 Przykład 4 Reakcje współbieże Na zredukowaie 40 g zużyto 6,7 g C. W wyiku reakcji otrzymao mieszaię CO i CO. Oblicz ile % uległo redukcji z wytworzeiem CO. Dae: m 40 g, m C 6,7 g, M 7 g/mol. + C Fe + CO. + C Fe + CO Obliczyć: %? Zakładając, że: zatem: m m C x m 40 x y m 6, 7 C m y % m + m x 4,04 g m % m + m C m M M m C C C m M x 7 y (40 x) 7 (6,7 y) 4, % M m 00 C C

12 Reakcje współbieże Przykład 5 Mieszaia związków i całkowicie przereagowała w stosuku molowym: : 0:9. W mieszaiie rówolegle przebiegały dwie reakcje:. + C. 5 + D Jaki % substacji przereagował wg pierwszego rówaia? 0,9 00 % + Zakładając, że: mol, to 0,9 mola + 0,9 + ) ( ,9 ) ( 5 0,9 + + % 5 0,5

13 Reakcje dysocjacji: - Termiczej N 4 Cl N + Cl - Elektrolityczej CaCO CaO + CO (N 4 ) CO N + CO + O N 4 Cl woda N 4+ + Cl CaCO,s woda Ca + + CO (N 4 ) CO woda N 4+ + CO - Mikrobiologiczej C 6 O 6 drożdże C 5 O + CO

14 Reakcje dysocjacji elektrolityczej: - Jaka jest rola wody w procesie dysocjacji elektrolityczej? Dipole wody O E d-d - eergia oddziaływaia dipol - dipol E w - eergia wiązaia chemiczego E d-d < E w > Nieelektrolity: C 4, N, beze E d-d > E w > Elektrolity moce: NaCl,, SO 4, KO E d-d E w > Elektrolity słabe: SO, CO, N 4 O

15 S + + S K N 4 O N O K S + + S >K K PO PO 4 K NaO Na + + O PO PO 4 PO PO 4 K K >K >K CaCO,s Ca + + CO K Stopień dysocjacji (α) C COO + O C COO + O + [C COO] p c α C COO p, C COO α c c C COO pccoo, α N N C COO pccoo, Jaki jest przedział wartości α? 0 α I. α 0 > Nieelektrolity: C 4, N, beze II. 0 < α < > Elektrolity słabe: SO, CO III. α > Elektrolity moce: NaCl, SO 4

16 Stała dysocjacji (K): K a, K b K a [ C COO O + ] [ ] [ C COO] Stała a dysocjacji kwasowa (K ): a C COO + O C COO + O + K b [ N + O 4 ] [ ] [ N O] k z z k Stała a dysocjacji zasadowa (K ): b N + O N O z k k z 4 Przykład Ile elemetów substacji rozpuszczoej zawiera cm roztworu kwasu octowego o stężeiu c m 0, mol/dm? α 0,0. Rozwiązaie: N N + + N + N cz V r 0 dm c m 0, mol/dm α 0,0 C COO C COO + +

17 Przykład (c.d.) Ile elemetów substacji rozpuszczoej zawiera cm roztworu kwasu octowego o stężeiu c m 0, mol/dm? α 0,0. C COO C COO + + V r 0 dm N N N V r c m c m 0, mol/dm α 0,0 [C COO ] [ + ] c α > N + N N V r c + N V r c α [C COO] c - α c c(- α) > N cz N V r c cz N V r c(- α) N N + + N + N cz N V r c α + N V r c(- α) N N V r c( α +- α) N V r c(+ α) 6, ,0 6,0 0 9

18 . Jak wyzacza się liczbę elemetów substacji rozpuszczoej w roztworze?. Co to są wielkości koligatywe?. Jak wyzacza się stopień dysocjacji (α)? 4. Jak wyzacza się stałą dysocjacji (K)? Przykład Oblicz stopień dysocjacji NO w roztworze o stężeiu c m mol/dm, wiedząc, że cm tego roztworu zawiera 6,5 0 0 elemetów substacji rozpuszczoej. Rozwiązaie: α c c NO p, NO c c V r 0 dm c m mol/dm N N + + N + N cz 6,5 0 0 N 0 N 6,5 0 N Vr c( + α) > α N V c 6,0 0 0 r m α ,0

19 Prawo rozcieńczeń Ostwalda Stała dysocjacji (K): + + K [ + ] [ [ ] ] Jaki jest przedział wartości K? 0 K Stopień dysocjacji (α): α + [ ] [ ] [ ] [ ] p p Jaki jest przedział wartości α? 0 α Dla α > 0, α c α K Dla α < 0, α K c Gdy c > α