stała równowagi reakcji zadania maturalne

1. Szybkość reakcji − prawie jak w fizyce. Wiesz już, że są Dwie perspektywy reakcji chemicznej . Zaczynamy naszą przygodę z kinetyczną perspektywą, a więc postaramy się przede wszystkim określić jak szybko zachodzi reakcja. Przypomnijmy z fizyki wzór, który zna dosłownie każdy. Szybkość ( v ), to droga ( s ), podzielona na Chemia - Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. W czystej wodzie ustala się stan równowagi reakcji autoprotolizy, która zachodzi zgodnie z równaniem: Tę reakcję opisuje stała równowagi nazywana iloczynem jonowym wody. Wyraża się ona równaniem: Zdolność autoprotolizy charakteryzuje nie tylko wodę, lecz Stopień dysocjacji dla słabych kwasów/zasad wynosi mniej niż 100%. 5. Stężenie związku, a jego stopień dysocjacji, czyli prawo rozcieńczeń Ostwalda. 1. Stopień dysocjacji = wydajność. Przerabiając stechiometrię natknęliśmy się na wydajność reakcji, która pokazywała nam, że nie każda reakcja przebiega zgodnie z naszym Równowaga chemiczna w określonych warunkach, oznacza dla danego układu stan o największej trwałości. Zapotrzebowanie energii jest wtedy niewielkie. Stała równowagi chemicznej K, to współczynnik, który opisuje równowagę dwóch odwracalnych reakcji. Definiowana jest, jako iloraz iloczynów stężeń produktów i substratów Zadanie 2. Reakcja w warunkach izobaryczno-izotermicznych przebiega zgodnie ze schematem: 2NO (g) + 2H 2 (g) →N 2 (g) + 2H 2 O (g) Wyznacz równanie kinetyczne wykorzystując dane zamieszczone w poniższej tabeli, która podaje zależności. Subskrybuj nasz kurs chemii online, aby uzyskać dostęp do tego i wielu innych zadań z rozwiązaniami! Frauen Aus Dem Ausland Kennenlernen Kostenlos. Powiadom mnie o nowych komentarzach Zaloguj sięPowiadom o Zgadzam się na wykorzystanie podanych przeze mnie danych w celu informowania o nowych wpisach. Zaloguj się, aby komentować0 komentarzy Inline FeedbacksZobacz wszystkie komentarze Kategoria: Kinetyka chemiczna Napisane przez: Zadania dotyczą obliczeń związanych z równaniem kinetycznym. Polecam do nauki przed sprawdzianem, oraz przed maturą. Podstawowe wiadomości do zrozumienia tematu: Załóżmy, że mamy reakcję: A + 2 B = C + D Równanie kinetyczne przyjmuje wówczas postać: V = k * [A][B]² k – stała szybkości reakcji [A] – stężenie molowe substratu A [B] – stężenie molowe substratu B Jak obliczyć rząd reakcji: Rząd reakcji jest to suma wykładników potęg w równaniu kinetycznym. n = 1 + 2 = 3 rząd reakcji Zadanie 1 Dana jest reakcja: A + B = C + D Oblicz rząd reakcji. Odpowiedź Równanie kinetyczne przyjmuje postać: V = k * [A]¹[B]¹ = k * [A][B] Rząd reakcji jest to suma wykładników potęg w równaniu kinetycznym: n = 1 + 1 = 2 rząd reakcji Zadanie 2 Oblicz szybkość reakcji syntezy amoniaku: N₂ + 3 H₂ = 2 NH₃ wiedząc, że stężenie [N₂] wynosi 0,2 mol/dm3, oraz [H₂] wynosi 0,5 mol/dm3, a stała szybkości reakcji wynosi 1. Odpowiedź Równanie kinetyczne przyjmuje postać: V = k * [N₂]¹[H₂]³ = k * [N₂][H₂]³ Obliczamy szybkość reakcji: V = 1 * [0,2] * [0,5]³ = 0,025 mol/(dm3 * s) Zadanie 3 Szybkość reakcji syntezy jodowodoru w reaktorze o objętości 2 dm3 wynosi 0,024 mol/(dm3 * s). Do reakcji użyto 0,3 mola wodoru, oraz 0,32 mola jodu. Oblicz stałą szybkości reakcji. Odpowiedź Synteza jodowodoru: H₂ + I₂ = 2 HI Równanie kinetyczne przyjmuje postać: V = k * [H₂][I₂] Obliczamy stężenia molowe substratów: [math][H_{2}] = \frac{0,3}{2} = 0,15 \ mol/dm3 \newline [I_{2}] = \frac{0,32}{2} = 0,16 \ mol/dm3[/math] Obliczamy stałą szybkości reakcji na podstawie równania kinetycznego. 0,024 = k * 0,15 * 0,16 0,024 = k * 0,024 k = 1 Zadanie 4 W naczyniu o objętości 6 dm3 zachodzi reakcja chemiczna: 2 AB = A₂ + B₂ Oblicz liczbę moli substratu wprowadzonego do naczynia, wiedząc że stała szybkości reakcji wynosi 1, a szybkość reakcji wynosi 0,25 mol/(dm3 * s) Odpowiedź Równanie kinetyczne przyjmuje postać: V = k * [AB]² Obliczamy stężenie molowe substratu: 0,25 = 1 * x² x = 0,5 mol/dm3 Obliczamy liczbę moli: n = 0,5 * 6 = 3 mole AB Zadanie 5 W reaktorze o objętości 1 dm3 stężenie azotu wynosi 0,6 mol/dm3, stężenie wodoru wynosi 1,5 mol/dm3, oraz stała szybkości reakcji wynosi 1. Oblicz szybkość reakcji syntezy amoniaku w momencie, gdy przereagowało 60% azotu. Odpowiedź Synteza amoniaku: N₂ + 3 H₂ = 2 NH₃ Równanie kinetyczne przyjmuje postać: V = k * [N₂][H₂]³ Obliczamy ile moli azotu bierze udział w reakcji: 60% = 0,6 0,6 * 0,6 = 0,36 moli azotu bierze udział w reakcji [N₂] = 0,6 – 0,36 = 0,24 mol/dm3 Z reakcji wynika, że 1 mol azotu reaguje z 3 molami wodoru, zatem przereaguje 3 * 0,36 = 1,08 mola wodoru [H₂] = 1,5 – 1,08 = 0,42 mol/dm3 Obliczamy szybkość reakcji: V = 1 * [0,24][0,42]³ = 0,0178 mol/(dm3 * s) UWAGA! Objętość reaktora wynosi 1 dm3, zatem zgodnie ze wzorem na stężenie molowe liczba moli wynosi tyle samo, co stężenie. Zadanie 6 Przeprowadzono reakcję chemiczną: … A + … B = C + D Ustal i wpisz do równania reakcji współczynniki stechiometryczne wiedząc, że stała szybkości reakcji wynosi 1. Odpowiedź Równanie kinetyczne przyjmuje postać: [math]V = k * [A]^{\alpha}[B]^{\beta}[/math] Naszym zadaniem jest obliczenie α oraz β. Wybierzmy takie stężenia, które się skrócą i pozostanie jedna niewiadoma: [math]\frac{4x}{x} = \frac{1 * 0,2^{\alpha} * 0,1^{\beta}}{1 * 0,1^{\alpha} * 0,1^{\beta}} \newline 4 = 2^{\alpha} \newline \alpha = 2 \newline \frac{2x}{x} = \frac{1 * 0,1^{\alpha} * 0,2^{\beta}}{1 * 0,1^{\alpha} * 0,1^{\beta}} \newline 2 = 2^{\beta} \newline \beta = 1[/math] Równanie kinetyczne przyjmuje postać: V = k * [A]²[B] Reakcja chemiczna: 2 A + B = C + D Zadanie 7 Dana jest reakcja: 2 A + B = C + D Oblicz jak zmieni się szybkość reakcji, gdy stężenia substratów wzrosną dwukrotnie. Odpowiedź Równanie kinetyczne przyjmuje postać: V₁ = k * [A]²[B] Po zmianie stężenia substratów: V₂ = k * [2 * A]² * [2 * B] V₂ = 8 * k * [A]²[B] V₂ = 8V₁ Szybkość reakcji wzrośnie 8-krotnie. Zadanie 8 Dana jest reakcja: A + 2 B = C + D Oblicz jak zmieni się szybkość reakcji, gdy ciśnienie substratów zmaleje 3-krotnie. Odpowiedź Równanie kinetyczne przyjmuje postać: V₁ = k * [A][B]² Ciśnienie jest wprost proporcjonalne do stężenia, zatem gdy rośnie ciśnienie – rośnie również stężenie. Po zmianie ciśnienia substratów: [math]V_{2} = k * [\frac{1}{3} * A] * [\frac{1}{3} * B]^{2} \newline V_{2} = \frac{1}{27} * k * [A][B]^{2} \newline V_{2} = \frac{1}{27} V_{1}[/math] Szybkość reakcji zmaleje 27-krotnie. Zadanie 9 Dana jest reakcja syntezy amoniaku: N₂ + 3 H₂ = 2 NH₃ Oblicz jak zmieni się szybkość reakcji, gdy objętość substratów zmaleje 2-krotnie. Odpowiedź Równanie kinetyczne przyjmuje postać: V₁ = k * [N₂][H₂]³ Objętość jest odwrotnie proporcjonalna do stężenia, zatem gdy rośnie objętość – maleje stężenie. Po zmianie objętości substratów: V₂ = k * [2 * N₂] * [2 * H₂]³ V₂ = 16 * k * [N₂][H₂]³ V₂ = 16V₁ Szybkość reakcji wzrośnie 16-krotnie. Zbiór zadań maturalnych:kinetyka chemiczna zadaniaszybkosc reakcji zadaniakinetyka zadania Zadanie ze stałej równowagi chemicznej Dzisiaj, przerobimy przykład, na którym nauczymy się jak wyliczyć stężenia w stanie równowagi, mając tylko początkowe stężenia reagentów i stała równowagi. Podobne obliczenia w rozmaitych zadań często sprawia problem, więc właśnie dziś omówimy krok po kroku dojście do wyniku i ewentualnie pułapki, jakie czekają na nas. Przed rozpoczęciem czytania warto powtórzyć sobie pojęcie delty z matematyki i jak ją wyliczyć. Reakcja tlenku węgla(II) z parą wodną przebiega zgodnie z równaniem:CO(g) + H2O(g) ⇌ H2(g) + CO2(g)W temperaturze T stężeniowa stała równowagi tej reakcji jest równa 2, zamkniętym reaktorze o stałej pojemności zmieszano mol tlenku węgla(II) z parą wodną ilości trzykrotnie większej od ilości stechiometrycznej. Mieszaninę utrzymywano temperaturze T aż do osiągnięcia stanu równowagi dynamicznej przez liczbę moli każdej substancji znajdującej się w reaktorze po ustaleniu się stanu równowagi opisanej reakcji. Na początku musimy ustalić, od czego zaczynamy. Z równania wynika, że objętość jest stała, to znaczy, że możemy założyć jej wartość. Na potrzeby obliczeń możemy założyć, że objętości jest tyle, że liczba moli reagenta jest równa stężeniu molowemu tego reagenta. Rozpiszmy sobie dane: n₀ oznacza ilość moli na początku reackji jakie miały poszczególne reagenty. W zadaniu mamy wprost napisane, że w reaktorze jest 1,5 mola CO. Mam również podane, że pary wodnej jest 3 razy więcej niż jej ilości stechiometrycznej. W równaniu widzimy, że przed H2O nie ma żadnej liczby, więc liczba stechiometryczna pary wodnej jest równa 1. Mnożąc tę liczbę przez 3, otrzymujemy wynik równy 3 molom. W zadania również nie jest wspomniane ile jest moli H2 i CO2, więc uznajemy, że ich nie ma na początku reakcji. nₚ oznacza ile przereagowało moli i ile ich powstało. Jeżeli w reaktorze na początku reakcji znajdowałyby się jeszcze produkty tej reakcji, czyli H2 i CO2 to musielibyśmy obliczyć współczynnik Q. Współczynnik ten wskazuje, w którą stronę przebiegnie reakcja. Więcej o nim powiemy w innym artykule, ponieważ teraz wiemy, że mamy tylko substraty, które przereagują. Stosunek substratów do produktów jest równy 1:1. Więc wiemy, że jeżeli przereaguje x substratów to powstanie x produktów. Jeżeli stosunek np. 1:2 to z x powstawało 2x produktów. nr oznacza ile jest moli w stanie równowagi. Od substratów odejmujemy ilość, która przereagowała. Dla ułatwienia podłóżmy do wzoru na stałą równowagi jak w ostatnim artykule. Teraz podstawmy do powyższą reakcję do wzoru. Pod stałą równowagi i odpowiednie reagenty podstawmy ich stężenia. Przekształćmy równanie i usuńmy niepotrzebne potęgi. Dokonajmy teraz obliczeń w mianowniku, żebyśmy mogli łatiwej przekształcić równanie. W celu usunięcia ułamka musimy równanie pomnożyć obustronnie o wartość mianownika, czyli o wartość 4,5 – 4,5x + x². Usuńmy nawias mnożąc jego wartość przez 2 i przenieśmy x² na drugą stronę równania tak, aby po prawej stronie zostało 0. Doprowadzanie do takiego równanie pozwoli nam z łatwością obliczyć deltę. a = 1b = -9c = 9 Przypomnij wzór na deltę Δ = b² – 4ac. Δ = (-9)² – 4 • 1 • 9Δ = 81 – 36Δ = 45 √Δ = ~ Wiemy, że delta jest większą od 0, więc możemy sobie przypomnieć 2 wzory na wyznaczenie miejsc zerowych. Podłóżmy dane pod oba wzory. x₁ = ~1,15x₂ = ~7,96 Powstaje tu pytanie, który teraz wynik jest prawdziwy? Łatwo to sprawdzić podstawiając pod x pod dowolne równanie. Jeżeli x₂ jest poprawny to jakie stężenie będzie miał przykładowo para wodna H2O. Jej początkowe stężenie wynosiło 3 więc jeżeli odejmiemy od niej 7,96, wyjdzie, że w stanie równowagi ma stężenie – To od razu nam mówi, że tylko drugie rozwiązanie jest prawidłowe. Sprawdźmy, jakie są więc stężenia: x = 1,15CO = 1,5 – 1,15 = H2O = 3,0 – 1,15 = 1,85H2 = 1,15CO2 = 1,15 Zgodnie z naszym założeniem o objętości w reaktorze te stężenia są również ilością moli. Tak więc podane wyniki są już gotową odpowiedzią do zadania. Podsumowanie Jest to jeden przykład z wielu zadań związanych ze stałą równowagi. W przyszłości poruszymy więcej wariantów takich zadań, jakie mogą nas spotkać. Możecie się również spodziewać w przyszłości aplikacji, która wam pomoże zrozumieć takie działania 🙂 Reakcja tlenku węgla(II) z parą wodną przebiega zgodnie z równaniem: CO (g) + H2O (g) ⇄ H2 (g) + CO2 (g) W temperaturze 800 K stężeniowa stała równowagi tej reakcji jest równa 4,0. Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013. W zamkniętym reaktorze o stałej pojemności zmieszano 1 mol tlenku węgla(II) z parą wodną w ilości trzykrotnie większej od ilości stechiometrycznej. Mieszaninę utrzymywano w temperaturze 800 K aż do osiągnięcia stanu równowagi dynamicznej przez układ. Oblicz liczbę moli każdej substancji znajdującej się w reaktorze po ustaleniu się stanu równowagi opisanej reakcji. Rozwiązanie Schemat punktowania 2 p. – za zastosowanie poprawnej metody (w tym poprawne zapisanie – w dowolnej postaci – wyrażenia na stałą równowagi opisanej reakcji), poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku w molach. 1 p. – zastosowanie poprawnej metody, ale – popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego lub – niepodanie wyniku w molach. 0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania. Przykładowe rozwiązanie Kc = [H2] ∙ [CO2][CO] ∙ [H2O] = nH2V ∙ nCO2VnCOV ∙ nH2OV = nH2 ∙ nCO2nCO ∙ nH2O = x ∙ x(1 – x) ∙ (3 – x) 4 = x2(1 – x) ∙ (3 – x) 3x2 – 16x + 12 = 0 Δ = 112 ⇒ Δ = 10,58 x1 = – b – Δ2a = 16 – 10,586 = 0,9 mol x2 = – b + Δ2a = 16 + 10,586 = 4,43 mol ⇒ sprzeczny, bo x nie może być ≥ 1 mol nH2 = nCO2 = 0,9 (mol) nCO = 1 – 0,9 = 0,1 (mol) nH2O = 3 – 0,9 = 2,1 (mol) biber Posty: 110 Rejestracja: 20 sty 2009, o 13:22 Zadania maturalne Witam, tak sobie pomyślałem, że nie każdy z nas chodzi na korki i nie ma możliwości rozpatrzyć z kimś osobiście zadań których sam nie może zrobić lub ma z nimi problemy. Tak więc pomyślałem że możemy zrobić tutaj taki podobny temat jak na dziale biologii. Ja robiąc Witowskiego natrafiłem dzisiaj na zadanie maturalne którego nie moge zrobić a na internecie też nie uzyskałem żadnej wskazówki. Oblicz maksymalną objętość SO2 jaka może być związana przez wodny roztwór 3moli NaOH w temp 25C i pod ciśnieniem p= 1013 hPa. Załóż że produktem jest sól obojętna R=83,14 Mi wyszło 73,37dm3 w Witowskim odpowiedź jest 36,68cm3 Jak ktoś zrobi niech zada kolejne Może sie rozkręci Zdrowia ar33k Posty: 538 Rejestracja: 29 gru 2009, o 12:45 Re: Zadania maturalne - pomoc Post autor: ar33k » 7 sty 2010, o 14:57 SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O 1 mol SO2 - 2 mol NaOH x - 3 mol NaOH x=1,5 mol SO2 p=1013hPa, R= 83,14 (hPadm3)/(Kmol), n= 1,5 mol, T=298K, V=? pV=nRT //:p V=nRT/p V=(1,583,14298)/1013 [pominąłem rachunek jednostek] = 36,69 dm3. Proszę bardzo. Moje zadanie: Podczas działania kwasu azotowego o średnim stężeniu wydziela się brunatny gaz, a w roztworze tworzy się sól trójwartościowego żelaza. Ułóż równanie i oblicz jaką objętość zajmie otrzymany gaz w warunkach normalnych. ar33k Posty: 538 Rejestracja: 29 gru 2009, o 12:45 Re: Zadania maturalne - pomoc Post autor: ar33k » 7 sty 2010, o 15:16 W poprzednim poście usunął mi się końcowy fragment. Powinno na końcu być W reakcji brało udział 0,25 mola żelaza" biber Posty: 110 Rejestracja: 20 sty 2009, o 13:22 Re: Zadania maturalne - pomoc Post autor: biber » 7 sty 2010, o 15:20 Dzięki wielkie, źle napisałem rekacje Fe + 6HNO3Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O mola Fe 3 x mola NO2 VNO2= x 22,4 = Chyba o to chodziło? 0,6g stopu żelaza z węglem spalono w strumieniu tlenu, w wyniku czego powstało CO. Jaki procent stanowi węgiel w tym stopie? biber Posty: 110 Rejestracja: 20 sty 2009, o 13:22 Re: Zadania maturalne - pomoc Post autor: biber » 7 sty 2010, o 15:30 Wieć produktem bedzię Na2SO4 i wodór ale wynik i tak sie nie zmieni Ostatnio zmieniony 7 sty 2010, o 15:31 przez biber, łącznie zmieniany 1 raz. Bree Posty: 130 Rejestracja: 1 paź 2009, o 10:44 Re: Zadania maturalne - pomoc Post autor: Bree » 7 sty 2010, o 15:57 to ja mam jedno zadanie z Maturalnie, że zdasz. Zmieszano kwas etanowy z alkoholem etylowym w ilościach stechiometrycznych i przeprowadzono reakcję. Stała równowagi wynosi oblicz wydajność reakcji. ułożyłam równanie estryfikacji,ale dalej nie wiem? i zakładając, że to reakcja przebiega 11 mogę obliczyć masę teoretyczną z równania, ale nie mam tej rzeczywistej. no i nie wiem po co mi stała. persil1991 Posty: 1673 Rejestracja: 22 maja 2008, o 22:21 Re: Zadania maturalne - pomoc Post autor: persil1991 » 7 sty 2010, o 16:30 co prawda nie obliczyłem tego sposobem chemicznym, ale bardziej matematycznym, to mimo wszystko wpiszę tutaj co mi wyszło może Ci się do czegoś przyda. piszemy wzór na stałą: K = [x][x] / [1-x][1-x] już tłumaczę skąd mi się to wzięło. Jeśli mamy wydajność np. 10% to oznacza, że powstanie nam z 1 mola substratów 0,1 mola produktów - to jest to nasze x. Jednocześnie oznacza to, że tyle (czyli 0,1) moli substratów ubyło - w tym przypadku byłoby to 0,9 i mielibyśmy wzór: K = [0,1][0,1] / [0,9][0,9] No ale wydajności nie znamy. Podstawiamy więc pod K wartość 2,25 i mamy równanie z jedną niewiadomą. Równanie jest trochę skomplikowane, pojawia się równanie kwadratowe plus wzór skróconego mnożenia. Ostatecznie otrzymujemy dwa wyniki: x1 = 3 x2 = 0,6 Odrzucamy ten pierwszy, ponieważ po podstawieniu do wzoru otrzymalibyśmy ujemną ilość substratu: 1 - x = ? 1 - 3 = -2 ŹLE! Pozostaje wartość 0,6, czyli W = 60% ar33k Posty: 538 Rejestracja: 29 gru 2009, o 12:45 Re: Zadania maturalne - pomoc Post autor: ar33k » 7 sty 2010, o 16:42 persil1991, pełny szacunek. Teraz jak na to patrze wydaję się łatwe, ale 10 minut temu, jak próbowałem to zrobić to hmm nie D vinnie Posty: 50 Rejestracja: 17 paź 2009, o 20:29 Re: Zadania maturalne Post autor: vinnie » 8 sty 2010, o 00:20 Dlaczego w jednym powyższych zadań, nie może wyjść nam sól Na2SO3 a akurat Na2SO4? Czy nie jest tak,że obie sole są obojętne? 1 Odpowiedzi 11583 Odsłony Ostatni post autor: oxyggenium 3 kwie 2014, o 20:22 5 Odpowiedzi 12067 Odsłony Ostatni post autor: Giardia Lamblia 25 kwie 2014, o 16:14 1 Odpowiedzi 4970 Odsłony Ostatni post autor: thegreentops 6 maja 2015, o 11:23 2 Odpowiedzi 1416 Odsłony Ostatni post autor: cordis 5 maja 2014, o 20:22 1 Odpowiedzi 6375 Odsłony Ostatni post autor: Penny+Lane 6 wrz 2019, o 17:40 Kto jest online Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 0 gości

stała równowagi reakcji zadania maturalne