Ravnotežne reakcije

Uvod

Napredovanje kemijske reakcije od reaktanata prema produktima označava se strelicom: $\longrightarrow$ . No, je li kod nekih kemijskih reakcija istovremeno moguća i reakcija napredovanja od produkata prema reaktanktima?

Napredovanje kemijske reakcije

od reaktanata prema produktima označava se strelicom: $\longrightarrow$ .

Je li kod nekih kemijskih reakcija istovremeno moguća

i reakcija napredovanja u suprotnom smijeru,

od produkata prema reaktanktima?

Nepovratne ili ireverzibilne reakcije

Prikazane su neke kemijske promjene koje su vam poznate iz svakodnevnoga života, a koje su ireverzibilne. Pozorno proučite slike i obrazložite zašto te promjene svrstavamo u ireverzibilne.

Gorenje papira kao i pečenje jaja, vama dobro poznate kemijske promjene, su ireverzibilne kemijske reakcije. Iz nastalog pepela kao produkta reakcije gorenja, ne može više nastati papir, kao što niti iz pečenog jajeta ne možemo dobiti svježe jaje.

Mnoge kemijske reakcije napreduju do kraja, sve dok se u reakcijskoj smjesi jedan od reaktanata potpuno ne utroši.

Pogledajte videozapis Vulkan i potom odgovorite na pitanja.

Video 1.

Vulkan

0

Pitanja uz videozapis

Zbog čega se pokus naziva Vulkan? Pažljivo proučite jednadžbu kemijske reakcije i zaključite što je razlog burnoj reakciji razlaganja amonijeva dikromata?

Jednadžba kemijske reakcije:

$\left(NH_4\right)_2Cr_2O_7\left(s\right)\longrightarrow Cr_2O_3\left(s\right)+N_2\left(g\right)+4H_2O\left(g\right)$

Promatrana reakcija je vrlo burna i egzotermna te izgledom podsjeća na erupciju vulkana. Iz jednadžbe se može zaključiti da se 1 mol amonijeva dikromata razlaže osim na kromov(III) oksid ukupno na 5 molova plina, 1 mol dušika i 4 mola vodene pare.

Zbog čega se pokus naziva Vulkan?

Pažljivo proučite jednadžbu kemijske reakcije.

Zaključite što je razlog burnoj reakciji razlaganja amonijeva dikromata?

Jednadžba kemijske reakcije:

$\left(NH_4\right)_2Cr_2O_7\left(s\right)\longrightarrow Cr_2O_3\left(s\right)+N_2\left(g\right)+4H_2O\left(g\right)$

Promatrana reakcija je vrlo burna i egzotermna.

Izgledom podsjeća na erupciju vulkana.

Iz jednadžbe se može zaključiti da se

1 mol amonijeva dikromata razlaže na

kromov(III) oksid i ukupno 5 molova plina,

1 mol dušika i 4 mola vodene pare.

Razlaganje amonijeva dikromata je:

Razlaganjem amonijeva dikromata, (NH₄)₂Cr₂O₇ nastaju nove tvari: kromov(III) oksid, Cr₂O₃ dušik i vodena para. Jednadžba kemijske reakcije:

$\left(NH_4\right)_2Cr_2O_7\left(s\right)\longrightarrow Cr_2O_3\left(s\right)+N_2\left(g\right)+4H_2O\left(g\right)$

Nastali produkti ne mogu međusobno reagirati, prema tome reakcija se odvija samo u jednom smjeru, dok sav amonijev dikromat nije prešao u navedene produkte. Takve reakcije nazivamo nepovratne ili ireverzibilne reakcije. Između reaktanata i produkata ireverzibilnih reakcija piše se strelica samo u jednome smjeru, od reaktanata prema produktima ( $\longrightarrow$ ).

Razlaganjem amonijeva dikromata, (NH₄)₂Cr₂O₇ nastaju nove tvari:

kromov(III) oksid, Cr₂O₃ dušik i vodena para.

Jednadžba kemijske reakcije:

$\left(NH_4\right)_2Cr_2O_7\left(s\right)\longrightarrow Cr_2O_3\left(s\right)+N_2\left(g\right)+4H_2O\left(g\right)$

Nastali produkti ne mogu međusobno reagirati.

Reakcija se odvija samo u jednom smjeru.

Sve dok sav amonijev dikromat nije prešao u navedene produkte.

Takve reakcije nazivamo nepovratne ili ireverzibilne reakcije.

Između reaktanata i produkata ireverzibilnih reakcija

piše se strelica samo u jednome smjeru, od reaktanata prema produktima ( $\longrightarrow$ ).

Neke ireverzibilne reakcije

Video 2.

Reakcija cinka i klorovodične kiseline

0

Video 3.

Reakcija mramora i klorovodične kiseline

0

Video 4.

Reakcija olovova(II) nitrata i kalijeva jodida

0

Video 5.

Gorenje crvenoga fosfora

0

Povratne ili reverzibilne reakcije

Kemijske reakcije koje napreduju u oba smjera su povratne ili reverzibilne reakcije. Za reverzibilne reakcije u kemijskoj jednadžbi pišu se dvije suprotno usmjerene strelice ( $\rightleftharpoons$ ).

Video 6.

Reverzibilna kemijska reakcija

0

Nakon što ste pozorno odgledali videozapis, odgovorite na pitanja.

U padajućem izborniku navedene su četiri jednadžbe kemijskih reakcija. Od navedenih jednadžbi kemijskih reakcija, zaključite koje su točno zapisane?

$2CrO^{2–}_4\left(aq\right)\space +\space 2H^+\left(aq\right)\space \rightleftarrows \space \space Cr_2O^{2–}_7\left(aq\right)\space +H_2O\left(l\right)\space$

$2K_2CrO^{}_4\left(aq\right)\space +\space H_2SO_4^{}\left(aq\right)\space \rightleftarrows \space \space K_2Cr_2O^{}_7\left(aq\right)\space +K_2SO^{}_4\left(aq\right)\space +\space H_2O\left(l\right)\space$

$2CrO^{2–}_4\left(aq\right)\space +\space 2OH^–\left(aq\right)\space \rightleftarrows \space \space Cr_2O^{2–}_7\left(aq\right)\space +H_2O\left(l\right)\space$

$Cr_2O^{2–}_7\left(aq\right)\space +\space 2H^+\left(aq\right)\space \rightleftarrows \space \space 2CrO^{2–}_4\left(aq\right)\space +H_2O\left(l\right)\space$

Neke reverzibilne reakcije

Većina je kemijskih reakcija reverzibilna, tj. pri određenim uvjetima mogu se odvijati u oba smjera. Primjerice, poznate reverzibilne reakcije u kemijskom laboratoriju su zagrijavanje modre galice i reakcija esterifikacija. No, reverzibilne reakcije omogućuju nam i život. Tako reakcijom fotosinteze biljke pretvaraju pomoću Sunčeve energije i klorofila ugljikov(IV) oksid i vodu u kisik i ugljikohidrate, koji ljudima i životinjama služe za disanje i hranu.

Slici pridružite odgovarajuću jednadžbu kemijske reakcije

Fotografija prikazuje fotosintezu močvarne trave s UV lampom.

$6CO_2\left(g\right)+6H_2O\left(l\right)\space \rightleftarrows \space$

$\space \rightleftarrows \space C_6H_{12}O_6\left(s\right)+6O_2\left(g\right)$

Fotografija prikazuje shemu reverzibilne reakcije. Karboksilna kiselina i alkohol daju ester i vodu .Ta se reakcija zove esterifikacija. Ester i voda daju karboksilnu kiselinu i alkohol. Ta se reakcija zove hidroliza.

$Hb\left(aq\right)+O_2\left(aq\right)\space \rightleftarrows \space HbO_2\left(aq\right)$

Fotografija prikazuje ilustraciju crvenih krvnih zrnaca u krvotoku.

$CH_3COOH\left(aq\right)+C_2H_5OH\left(aq\right)\space \rightleftarrows \space$

$\rightleftarrows CH_3COOC_2H_5\left(aq\right)+H_2O\left(l\right)$

Fotografija prikazuje zagrijavanje bakrovog sulfata u epruveti.

$CuSO_4\cdot 5H_2O\left(s\right)\space \rightleftarrows$

$\rightleftarrows CuSO_4\left(s\right)+ 5H_2O\left(l\right)$

Ravnotežne reakcije

Za reverzibilne reakcije karakteristično je uspostavljanje ravnotežnog stanja. U stanju ravnoteže prisutni su svi reaktanti i produkti reakcije. Tijekom zbivanja neke kemijske reakcije;

$A_2+B_2\space \rightleftarrows \space 2AB$

brzina napredne reakcije s vremenom se smanjuje jer se smanjuju i koncentracija reaktanata, A₂ i B₂. Brzina povratne reakcije s vremenom raste, jer raste i koncentracija produkta reakcije, AB.

Slika 1.

Promjena koncentracije reaktanata i produkata s vremenom

Fotografija prikazuje graf promjene koncentracije reaktanata i produkata s vremenom.

Kemijska se reakcija nalazi u ravnoteži kada se reakcija na makroskopskoj razini više ne zbiva. Pri tome na mikroskopskoj razini reaktanti stalno prelaze u produkte i produkti u reaktante. U stanju ravnoteže, koncentracije reaktanata i produkata su stalne, ne mijenjaju se i nazivaju se ravnotežnim koncentracijama. Za zapis množinske koncentracije neke tvari u ravnoteži često se koristi uglata zagrada, [A₂], [B₂]...

Prema agregacijskom stanju tvari koje sudjeluju u kemijskoj reakciji, razlikuje se homogena i heterogena ravnoteža. Za homogenu ravnotežu karakteristično je da su svi reaktanti i produkti u istom, a za heterogenu ravnotežu u različitom agregacijskom stanju. U kemijskoj jednadžbi ravnotežne reakcije pišu se s dvije suprotno usmjerene polustrelice $\leftrightharpoons$ .

Kemijska se reakcija nalazi u ravnoteži

kada se reakcija na makroskopskoj razini više ne zbiva.

Na mikroskopskoj razini reaktanti stalno

prelaze u produkte i produkti u reaktante.

U stanju ravnoteže, koncentracije reaktanata i produkata su stalne.

Te koncentracije se ne mijenjaju i nazivaju se ravnotežnim koncentracijama.

Za zapis množinske koncentracije neke tvari u ravnoteži

često se koristi uglata zagrada, [A₂], [B₂]...

Prema agregacijskom stanju tvari koje sudjeluju u kemijskoj reakciji,

razlikuje se homogena i heterogena ravnoteža.

Za homogenu ravnotežu karakteristično je da su svi reaktanti i produkti u istom agregacijskom stanju.

Za heterogenu ravnotežu je karakteristično da su u različitom agregacijskom stanju.

U kemijskoj jednadžbi ravnotežne reakcije pišu se s dvije suprotno usmjerene polustrelice $\leftrightharpoons$ .

Konstanta kemijske ravnoteže

Konstanta kemijske ravnoteže opisuje sastav reakcijskog sustava u stanju dinamičke ravnoteže. Kemijska se ravnoteža može uspostaviti samo u zatvorenom sustavu, bez obzira na polazno stanje sustava, a određuje se eksperimentalno.

Kako brzina polazne i povratne reakcije utječe na uspostavljanje kemijske ravnoteže?

Slika 2.

Promjena koncentracije reaktanata i produkta s vremenom

Fotografija prikazuje graf promjene koncentracije reaktanata i produkta s vremenom.

Slika 3.

Promjena brzine polazne i povratne reakcije s vremenom

Fotografija prikazuje graf promjene brzine polazne i povratne reakcije s vremenom.

Kako se može izvesti pojednostavljeni izraz za konstantu kemijske ravnoteže

Izraz za zapis neke jednadžbe kemijske reakcije sinteze:

${A_2\left(g\right)+B_2\left(g\right)\rightleftharpoons 2AB\left(g\right)}$

Brzina polazne reakcije između reaktanata A₂ i B₂ označi se s v₁, njihove koncentracije s [A₂] i [B₂] te konstanta proporcionalnosti s k₁ tada je:

$\mathit{v}_1\space =\space \mathit{k}_1\space \cdot \space [A_2]\cdot [B_2]$

Brzina povratne reakcije označi se s v₂, koncentraciju produkta s [AB], a konstantu proporcionalnosti s k₂ tada je:

$\mathit{v}_2\space =\space \mathit{k}_2\space \cdot \space \left[AB\right]\space \cdot \space \left[AB\right]\space \space$

$\mathit{v}_2\space =\space \mathit{k}_2\space \cdot \space [AB]^2$

U početku reakcije su koncentracije reaktanata A₂ i B₂ najveće, pa je i brzina v₁ najveća. Koncentracija produkta AB tada je jednaka nuli pa je i brzina v₂ jednaka nuli. Napredovanjem reakcije povećava se koncentracija produkta AB, a time i brzina v₂. U stanju dinamičke ravnoteže brzine polazne i povratne reakcije su izjednačene:

$\mathit{v}_1=\space \mathit{v}_2$

$\mathit{k}_1\space \cdot \space [A_2]\space \cdot \space [B_2]\space =\space \mathit{k}_2\space \cdot \space [AB]^2$

$\frac{\mathit{k}_1}{\mathit{k}_2}\space =\space \frac{[AB]^2_{^{}}}{[A_2]\space \cdot \space [B_2]}$

Koncentracijski omjer na desnoj strani jednadžbe jednak je omjeru dviju konstanti proporcionalnosti k₁ i k₂ označava se s K_c i njegova je vrijednost konstantna. Tu konstantu nazivamo koncentracijska konstanta ravnoteže.

$\mathit{K}_c\space =\space \frac{\mathit{k}_{\mathit{1}}}{\mathit{k}_{\mathit{2\space }}}\space$

$\mathit{K_{\mathit{c}}}=\space \frac{[AB]^2_{^{}}}{[A_2]\space \cdot \space [B_2]}$

Za povratnu reakciju;

$2AB\left(g\right)\space \rightleftharpoons A_2\left(g\right)\space +\space B_2\left(g\right)$

konstanta ravnoteže je:

$\mathit{K^{\mathit{,}}_{\mathit{c}}}^{^{}}\space =\space \frac{^{}_{^{}}[A_2]\space \cdot \space [B_2]}{\left[AB\right]^2}$ .

Prema tomu konstante ravnoteže napredne i povratne reakcije su recipročne vrijednosti.

$\mathit{K}_c\space =\space \frac{1}{\mathit{K^{\mathit{,}}}_{c\space }}$

Općenito, za bilo koju ravnotežnu reakciju izraz za koncentracijsku konstantu ravnoteže je:

$aA\space +\space bB\rightleftharpoons cC\space +\space dD$

$\mathit{K}_{\mathit{c}}=\space \frac{[C_{}]^c\space \cdot \space [D_{}]^d}{[A_{}]^a\space \cdot \space [B_{}]^b}$

Koncentracijska konstanta jednaka je omjeru umnožaka ravnotežnih množinskih koncentracija produkata i reaktanata potenciranih apsolutnim vrijednostima njihovih stehiometrijskih brojeva. Konstanta ravnoteže ima stalnu vrijednost pri određenoj temperaturi. Taj izraz poznat je kao zakon o djelovanju masa ili Guldberg-Waageov zakon. Mjerna jedinica konstante ravnoteže različita je za različite reakcije, a ovisi o stehiometrijskim brojevima reaktanata i produkata reakcije.

1. Riješeni primjer

Zadatak:

Slika prikazuje ovisnost koncentracije četiriju različitih tvari u reakcijskoj smjesi stalnog volumena o vremenu, t.

Fotografija prikazuje graf ovisnost koncentracije četiriju različitih tvari u reakcijskoj smjesi stalnog volumena o vremenu, t.

U padajućem izborniku slijede pitanja s odgovarajućim odgovorima.

Pitanje:

a) Napišite odgovarajuću jednadžbu kemijske reakcije.

Odgovor:

Koncentracije reaktanta A smanjuje se s 4 mola/L na 2 mol/L pa je stehiometrijski broj reaktanta A jednak dva. Na isti način određeni su stehiometrijski brojevi reaktanta B i produkata C i D. Stehiometrijski broj reaktanta B je četiri, produkta C jedan, produkta D tri.

Prema tomu, zapis jednadžbe kemijske reakcije je:

$2A\space +\space 4B\space \space \leftrightharpoons C\space +\space 3D$

Pitanje:

b) Možete li iz grafičkog prikaza reakcije zaključiti je li reakcija reverzibilna ili ireverzibilna?

Odgovor:

Reakcija je reverzibilna jer se iz grafičkog prikaza vidi da se uspostavlja dinamička ravnoteža i koncentracije reaktanata i produkata više se ne mijenjaju.

Pitanje:

c) Izračunajte koncentracijsku konstantu kemijske ravnoteže.

Odgovor:

Iz grafičkog je prikaza moguće odčitati ravnotežne koncentracije na temelju kojih se može izračunati vrijednost koncentracijske konstante ravnoteže.

Prema tomu, ravnotežne koncentracije tvari u reakciji su: [A] = 2,0 mol/L, [B] = 1,0 mol/L, [C] = 1,0 mol/L, [D] = 3,0 mol/L.

$\mathit{K}_{\mathit{c}}=\space \frac{[C_{}]^{}\space \cdot \space [D_{}]^3}{[A_{}]^2\space \cdot \space [B_{}]^4}$

$\mathit{K}_{\mathit{c}}=\space \frac{\left(1,0\space \frac{mol}{L}_{}\right)^{}\space \cdot \space \left(3,0\space \frac{mol}{L}_{}\right)^3}{\left(2,0\space \frac{mol}{L}_{}\right)^2\space \cdot \space \left(1,0\space \frac{mol}{L}_{}\right)^4}$

$\mathit{K}_{\mathit{c}}=\space \space 6,8\space \frac{L^2}{mol^2}_{}^{}\space \space$

Koncentracijska konstanta ravnoteže je; $\space 6,8\space \frac{L^2}{mol^2}_{}$ .

2. Riješeni primjer

Zadatak:

Izračunajte vrijednost tlačne konstante kemijske reakcije raspada fosforova(V) klorida, PCl₅, pri temperaturi 250 °C, ako su zadani parcijalni tlakovi sudionika reakcije: p(PCl₅) = 87,5 kPa, p(PCl₃) = 46,3 kPa i p(Cl₂) = 198 kPa.

Zadano je:

p(PCl₅) = 87,5 kPa

p(PCl₃) = 46,3 kPa

p(Cl₂) = 198 kPa

Traži se:
K_p = ?

Izradak:

Jednadžba kemijske reakcije:

$PCl_5\left(g\right)\space \leftrightharpoons \space PCl_3\left(g\right)\space +\space Cl_2\left(g\right)$

Ako su u nekoj reakciji reaktanti i produkti plinovi, i ako su zadane vrijednosti njihovih parcijalnih tlakova, onda se računa vrijednost tlačne konstante, K_p.

Tlačna konstanta ravnoteže, K_p, za navedeni sustav glasi:

$\mathit{K}_p\space =\space \frac{\mathit{p}\left(PCl_3\right)\space \cdot \space \mathit{p}\left(PCl_2\right)\space \space }{\mathit{p}\left(PCl_5\right)\space }$

$\mathit{K}_p\space =\space \frac{46,3\space kPa\space \cdot \space 198\space kPa\space \space \space \space }{87,5\space kPa\space \ }$

$\mathit{K}_p\space =105\space kPa\space \space$

Tlačna konstanta navedene reakcije pri 250 °C je 105 kPa.

3. Riješeni primjer

Zadatak:

Izračunajte vrijednost tlačne konstante za reakciju:

$N_2O_4\left(g\right)\rightleftharpoons \space 2NO_2\left(g\right)$

ako je koncentracijska konstanta ravnoteže 4,76 dm³ mol^–1 pri 100 °C i tlaku od 10,1 bar.

Zadano je:

K_c = 4,76 mol dm^–3
t = 100 °C

Traži se:

K_p = ?

Izradak:

Prema tomu slijedi:

Tlačna konstanta ravnoteže, K_p, povezana je s koncentracijskom konstantom ravnoteže, K_c, izrazom:

$\mathit{K}_p\space =\space \mathit{K}_{\mathit{c}}\mathit{\space \cdot \space }\left(R\space \cdot \space T\right) ^{\Delta \mathit{n}}$

gdje je:

R = 8,314 × 10³ Pa dm³ mol⁻¹ K⁻¹

$\Delta \mathit{n}$ – razlika sume stehiometrijskih brojeva produkata i sume stehiometrijskih brojeva reaktanata

$\Delta \mathit{n\space }=\space \mathit{\nu }\left(NO_2\right)\space –\space \mathit{\nu}\left(N_2O_4\right)$

$\Delta \mathit{n}\space =\space 2\space –\space 1\space =\space 1$

Na temelju vrijednosti koncentracijske konstante i temperature izračuna se tlačna konstanta:

$\mathit{K}_p\space =\space \mathit{K}_{\mathit{c}}\mathit{\space \cdot \space }\left(R\space \cdot \space T\right) ^{\Delta \mathit{n}}$

$\mathit{K}_p\space =\space 4,76\space mol\space dm^{–3}\mathit{\space \cdot \space }\left(8,314\space \times \space 10^3\space Pa\space dm^3\space mol^{–1}\space K^{–1}\space \cdot \space 373,15\space K\right)^1$

$\mathit{K}_p\space =\space 14773186,2\space Pa$

$\mathit{K}_p\space =\space 148\space bar$

Tlačna konstanta K_p za reakciju iznosi 148 bar.

Tlačna konstanta ravnoteže za heterogeni sustav izračuna se tako da se za koncentraciju čvrstih tvari uzima vrijednost jedan. Primjerice;

$CaCO_3\left(s\right)\space \rightleftharpoons \space CaO\left(s\right)\space +\space CO_2\left(g\right)$

$\mathit{K}_p\space =\space \mathit{p}\left(CO_2\right)$

4. Riješeni primjer

Zadatak:

U zatvorenoj posudi volumena 1,00 litre nalazi se smjesa koja se sastoji od 5,00 mola dušikova(IV) oksida, NO₂ i 5,00 mola didušikova tetraoksida, N₂O₄. Nakon nekog vremena došlo je do uspostavljanja ravnoteže. Ravnotežna koncentracija didušikova tetraoksida iznosila je 3,74 mol/L. Izračunajte koncentracijsku konstantu ravnoteže pri 250 °C za reakciju:

$2NO_2\left(g\right)\rightleftharpoons \space N_2O_4\left(g\right)$

Zadano je:

$\mathit{V}=1,00\space L$

$\mathit{n}\left(N_2O_4\right)_{početna}=5,00\space mola$

$\mathit{n}_{}\left(NO_2\right)_{početna}= 5,00\space mola$

$\mathit{c}\left(N_2O_4\right)=3,74\space molL^{–1}$

Traži se:

$\mathit{K}_c\space =\space ?$

Izradak:

Za izračunavanje konstante ravnoteže potrebne su ravnotežne koncentracije reaktanata i produkata u reakciji.

jednadžba kemijske reakcije	$2NO_2\left(g\space \right)\rightleftharpoons \space N_2O_4\left(g\right)$
početna množina/mol	5,00	5,00
promjena / mol	+ 2X 2 · 1,26 = 2,52 5,00 + 2,52	– X X = 1,26 5,00 – 1,26
ravnotežna množina/mol	7,52	3,74

Početna množina N₂O₄(g) se smanjila sa 5,00 mola na 3,74 mola, za 1,26 mola.
Istovremeno množina reaktanta NO₂ se povećala za dvostruki iznos, što se vidi iz jednadžbe kemijske reakcije, tj. za 2,52 mola.
Budući je volumen posude 1,00 L, ravnotežne koncentracije jednake su njihovim množinama.
U ravnoteži reakcije došlo je do povećanja koncentracije NO₂ (za 2X) i smanjenja koncentracije N₂O₄ za X.
Ravnotežne koncentracije su prema tome: c(NO₂) = 7,52 mol L^–1; c(N₂O₄) = 3,74 mol L^–1

Konstanta ravnoteže navedene reakcije je:

$\mathit{K}_c\space =\frac{\mathit{c}\left(N_2O_4\right)}{\mathit{c}\left(NO_2\right)^2}\space$

$\mathit{K}_c\space =\frac{3,74\space mol\space L^{–1}}{\left(7,52\space mol\space L^{–1}\right)^2}\space$

$\mathit{K}_c\space =0,066\space L\space mol^{–1}\space$

Konstanta ravnoteže navedene reakcije je 0,066 L mol^–1.

1. Problemski zadatak

Pozorno proučite grafikon koji prikazuje ovisnost množinske koncentracije triju tvari u reakcijskoj smjesi stalna volumena o vremenu. Potom odgovorite na tri pitanja koja slijede.

Fotografija prikazuje graf koji prikazuje ovisnost množinske koncentracije triju tvari u reakcijskoj smjesi stalna volumena o vremenu. Graf je dio problemskog zadatka.

Napišite odgovarajuću jednadžbu kemijske reakcije:

Molimo koristite virtualnu tipkovnicu za unos kako bi osigurali ispravnu validaciju objekta.

Odredite ravnotežne množinske koncentracije sudionika A, B i C u reakciji.

c(A) =

mol dm^–3; c(B) =

mol dm^–3;
c(C) =

mol dm^–3

Izračunajte koncentracijsku konstantu ravnoteže. Rezultat iskažite na tri značajne znamenke.

K_c =

dm³mol^–1.

2. Problemski zadatak

Pozorno proučite interaktivni zadatak i zaključite u kojim je uvjetima moguća sinteza jodovodika, HI(g).

Simulacija sinteze jodovodika

Interaktivni zadatak sastoji se od dvije animacije. Na prvoj su jod i vodik prikazani kao odvojene molekule. Jod je prikazan kao veće, ljubičaste kugle, a vodik kao dvije bijele, manje kugle. Na drugoj animaciji su jod i vodik sljubljeni, sintetizirani.

Više molekula joda. Više molekula vodika.

Više molekula jodovodika. Nekoliko molekula joda. Nekoliko molekula vodika.

legenda: modeli atoma tvari: A Molekula vodika

, B

E = kinetička energija čestica reaktanataE_a = energija aktivacije

U rekaciji sinteze jodovodika pri 460 °C, ravnotežne koncentracije vodika i joda su jednake i iznose 0,222 mol dm^–3. Ravnotežna koncentracija jodovodika u smjesi je 1,56 mol dm^–3. Izračunajte koncentracijsku konstantu ravnoteže, K_c,za navedenu reakciju.

Rješenje: K_c =

Iz dobivene vrijednosti za koncentracijsku konstantu ravnoteže, K_c,zaključite je li značajnija polazna ili povratna reakcija. Značajnija je

reakcija.

Vrijednosti konstante ravnoteže

Vrijednost konstante kemijske ravnoteže, K_c, manje od 0,01 ukazuju da je ravnoteža reakcije pomaknuta na stranu reaktanata i da u ravnotežnoj reakcijskoj smjesi ima puno neizreagiranih reaktanata i neznatno produkata. Za vrijednosti konstante kemijske ravnoteže, K_c, između 0,01 i 100 u ravnotežnoj smjesi su prisutni i reaktanti i produkti u značajnoj količini. Ako je vrijednost konstante kemijske ravnoteže, K_c, veća od 100, onda je ravnoteža reakcije pomaknuta na stranu produkata. Tada u ravnotežnoj reakcijskoj smjesi ima malo neizreagiranih reaktanata i puno nastalih produkata.

3. Problemski zadatak

Odnos reaktanata i produkata u nekoj reakciji prikazan je tortnim dijagramima od 1. do 4. Pozorno proučite tortne dijagrame i potom odgovorite na pitanje.

Uz vrijednost koncentracijske ravnotežne konstante upišite broj ispred odgovarajućega dijagrama.

K_c= 0,25; tortni dijagram broj

K_c = 1,00; tortni dijagram broj

K_c = 1,75; tortni dijagram broj

K_c = 2,25; tortni dijagram broj

Promislite i odgovorite

Izračunajte vrijednost tlačne konstante za reakciju:

$H_2\left(g\right)\space +\space I_2\left(g\right)\space \leftrightharpoons \space 2HI\left(g\right)$

ako je koncentracijska konstanta ravnoteže 0,52 pri 20 ° C i tlaku od 10,1 bar.

Odgovor: K_p =

Od ponuđenih jednadžbi kemijskih reakcija u rješenju, odaberite ispravan zapis koji odgovara prikazanom grafikonu. Izračunajte koncentracijsku konstantu ravnoteže za odabranu reakciju.

Fotografija prikazuje graf koji je dio zadatka u jedinici "Ravnoteža kemijskih reakcija˝.

Rješenje:

K_c =

mol dm^–3.

Od ponuđenih jednadžbi kemijskih reakcija u rješenju, odaberite ispravan zapis koji odgovara prikazanom grafikonu. Izračunajte koncentracijsku konstantu ravnoteže za odabranu reakciju.

Rješenje:

K_c =

.

Odaberite izraz za tlačnu konstantu ravnoteže, K_p, za navedenu kemijsku reakciju:

$CO\left(g\right)\space +\space H_2O\left(g\right)\space \leftrightharpoons \space CO_2\left(g\right)\space +\space H_2\left(g\right)$

$\mathit{K}_p\space =\space \frac{\mathit{p}\left(CO)\space \cdot \space \mathit{p}\left(H_2O){}\right.\right.}{\mathit{p}\left(CO_2)\space \cdot \space \mathit{p}\left(H_2)\right.\right.}$

$\mathit{K}_p\space =\space \frac{\mathit{p}\left(CO_2)\space \cdot \space \mathit{p}\left(H_2){}\right.\right.}{\mathit{p}\left(CO_{})\space \cdot \space \mathit{p}\left(H_2O)\right.\right.}$

$\mathit{K}_p\space =\space \frac{\mathit{p}\left(CO_2)\space +\space \mathit{p}\left(H_2){}\right.\right.}{\mathit{p}\left(CO_{})\space +\space \mathit{p}\left(H_2O)\right.\right.}$

$\mathit{K}_p\space =\space \frac{\mathit{p}\left(CO_2)\space –\space \mathit{p}\left(H_2){}\right.\right.}{\mathit{p}\left(CO_{})\space –\space \mathit{p}\left(H_2O)\right.\right.}$