V případě plynných látek mohu tuto rovnovážnou konstantu přepočítat na rovnovážnou konstantu tlakovou (dosazuji relativní parciální tlaky):

Transkript

1 1 vičení 9 hemiká ovnováh Definie ovnovážné konstnty: A + B + D B A D ] [ ] [ ] [ ] [ Toto je konentční ovnovážná konstnt, oszuji ovnovážné eltivní molání konente látek, tey konente, kteé mjí látky ve hvíli, ky systém osáhl ovnováhy eltivní molání konenti získám tk, že molání konenti oělím jenotkovou konentí: [A] = MA 1 mol/m 3. V říě lynnýh látek mohu tuto ovnovážnou konstntu řeočítt n ovnovážnou konstntu tlkovou oszuji eltivní iální tlky: B A D Reltivní iální tlk ostnu tk, že iální tlk vyělím stním tlkem 0 = P. Po vzájemný řeočet ostnu vzth: B A D RT, ke +-+ je tzv. molové číslo eke P RT R je molání lynová konstnt, T je temoynmiká telot. Po ovození se oívejte o řenášek.

2 1. Náo o ojemu 1 lit oshuje 2 moly voíku 2 moly jóu. Vyočítejte složení ovnovážné směsi ři 719, víte-li, že ovnovážná konstnt eke H 2 g + I 2 g 2HI g je ři této telotě ovn 50. Postu: 1 Zíšu si ovnii, vyčíslím ji je-li nutné o tulky vylním vše, o je známo: látková množství si řeveu n molání konente. Potože je ojem náoy 1l, jsou molání konente číselně ovné látkovým množstvím. Poznámk vylnění tulky v konentíh není nezytně nutné, mohu si tulku vylnit i omoí látkovýh množství, le nesmím ři oszení o ovnovážné konstnty osit v konentíh! V tomto říě to číselně vyhází stejně, neoť mám ojem 1l: H2 g + I2 g 2HIg [H 2] / M [I 2] / M [HI] / M Initilly ůvoně hnge změn Equiliium ovnováh 2 Změny v konentíh, kteé oěhnou ekí vztáhnu k jené zvolené slože, ze si volím nř H 2. Jestliže uye - x voíku eguje s joem v oměu 1:1, je zřejmé, že uye ovněž -x jou. Nok z 1 molekuly voíku vzniknou 2 molekuly HI, oto o HI íšu říustek +2x. H2 g + I2 g 2HIg [H 2] / M [I 2] / M [HI] / M Initilly ůvoně hnge změn -x -x +2x Equiliium ovnováh 3 Dolním tulku, t.j. oočítám ovnovážné konente E = I+: H2 g + I2 g 2HIg [H 2] / M [I 2] / M [HI] / M Initilly ůvoně hnge změn -x -x +2x Equiliium ovnováh 2-x 2-x 2x 4 Do ovnie o ovnovážnou konstntu si osím ovnovážné konente tj. řáek E otože znám mohu z kvtiké ovnie vyočítt x: = 50 = 2x 2 2 x2 x 46x 2 200x = 0 x 1,2 = 2,79 1,56 vní z kořenů 2,79 vyloučíme, neoť oszením z ovnovážné konente yhom u voíku jou ostli záoné honoty, ož je nesmysl. Poto oužijeme uhý kořen 1,56 oočítáme honoty: [HI] ov= 3.12 M, [H 2] ov = [I 2] ov =0.44 M 2

3 2. Reke Pl 5 g Pl 3 g + l 2 g má ři jisté telotě ovnovážnou konstntu 5,5. Vyočítejte složení ovnovážné směsi:. yl-li n očátku konente Pl5 0,30 M, Pl3 0,00 M l2 0,00 M.. yl-li n očátku konente Pl 5 0,000 M, Pl 3 0,300 M l 2 0,300 M Postu: yl-li n očátku konente Pl5 0,30 M, Pl3 0,00 M l2 0,00 M. 1 Postuuji stejně, jko v říě 1 tulku vylním násleovně: Pl5 g Pl3 g + l2 g [Pl 5] / M [Pl 3] / M [l 2] / M Initilly ůvoně 0, hnge změn -x +x +x Equiliium ovnováh 0,30-x x x 2 Do ovnie o ovnovážnou konstntu si osím ovnovážné konente tj. řáek E otože znám mohu z kvtiké ovnie vyočítt x: = 5,5 = x 2 0,30 x x 2 + 5,5x 1,65 = 0 x 1,2 = 0,285 5,785 3 Oět jeen z kořenů vyloučím: tentokát -5,785 neoť y oět vel k záoným konentím. Duhý kořen oužiji o výočet ovnovážného složení ostnu: [Pl 5] ov= 0,015 M, [Pl 3] ov = [l 2] ov =0.285 M Postu: yl-li n očátku konente Pl 5 0 M, Pl 3 0,30 M l 2 0,30 M. 1 Postuuji stejně, jko v říě 1 tulku vylním násleovně: Tentokát nám ěží eke zv olev, t.j. uývá hlo hloi fosfoitý tvoří se hloi fosfoečný: Pl5 g Pl3 g + l2 g [Pl 5] / M [Pl 3] / M [l 2] / M Initilly ůvoně 0 0,30 0,30 hnge změn +x -x -x Equiliium ovnováh x 0,3-x 0,3-x 2 Do ovnie o ovnovážnou konstntu si osím ovnovážné konente tj. řáek E otože znám mohu z kvtiké ovnie vyočítt x: = 5,5 = 0,3 x2 x 3

4 x 2 6,1x + 0,09 = 0 x 1,2 = 0,015 6,08 3 Oět jeen z kořenů vyloučím: tentokát 6,08 neoť y oět vel k záoným konentím. Duhý kořen oužiji o výočet ovnovážného složení ostnu: [Pl 5] ov= 0,015 M, [Pl 3] ov = [l 2] ov =0.285 M osěli jsme tey o stejné ovnováhy, jko v říě 3. Uvžujme ovnováhu N 2g + 3H 2g 2 NH 3g. Při telotě 400 yly zjištěny násleujíí honoty ovnovážnýh konentí: N 2g = 0,15 mol m 3, H 2g = 0,80 mol m 3, NH 3g = 0,20 mol m 3. Vyočtěte honotu ovnovážné konstnty, též honotu Rovnii vyčíslím. V tomto říě si neotřeuji vylňovt žánou tulku, neoť znám římo ovnovážné konente. Dosím tey římo o vzthu o výočet oté řeočítám n : Nyní mohu řeočítt n : = RT 0 = [NH 3] 2 [N 2 ][H 2 ] 3 = 0,20 2 0,150,80 3 = = 0, , = 1,

5 4. Směs řivená z 6,22 mol voíku 5,71 molu joovýh yl onehán ři 357 konstntním ojemu 50 m 3 tk louho, ž eke H 2g + I 2g 2 HIg oěhl o ovnováhy. V ovnovážné směsi ylo nlezeno 0,91 molu nezegovného jou. Vyočtěte stueň konveze jou ovnovážnou konstntu. Postu: 1 Postuů, jk řešit tuto úlohu je ř, ze je uveen ostu, ole kteého si nejve vyočítáme ovnovážnou konstntu konentční oté ji řeočítáme n tlkovou. Stueň konveze jou sočítáme n závě. 2 Zíšu si ovnii, vyčíslím ji je-li nutné o tulky vylním vše, o je známo. Dříve, nežli zčnu vylňovt tulku, je vhoné si řeočítt látková množství n molání konente ojem je 50 l. Dolním si i známou ovnovážnou konenti jou. H2 g + I2 g 2HIg [H 2] / M [I 2]/ M [HI] / M Initilly ůvoně 0,1244 0, hnge změn Equiliium ovnováh 0, Změny v konentíh, kteé oěhnou ekí vztáhnu k jené zvolené slože, ze si volím nř I 2: H2 g + I2 g 2HIg [H 2] / M [I 2]/ M [HI] / M Initilly ůvoně 0,1244 0, hnge změn -x -x +2x Equiliium ovnováh 0, Dolním tulku, t.j. oočítám ovnovážné konente E = I+: H2 g + I2 g 2HIg [H 2] / M [I 2]/ M [HI] / M Initilly ůvoně 0,1244 0, hnge změn -x -x +2x Equiliium ovnováh 0,1244-x 0,1142-x=0,0182 2x 5 V olože uávjíí ovnouvážnou konenti jou jsme získli lineání ovnii,ze kteé můžeme vyočítt konentční úytek x: 0,1142-x=0,0182 x=0,096 6 Nyní, kyž známe honotu x můžeme oočítt všehny ovnovážné konente: H2 g + I2 g 2HIg 5

6 [H 2] / M [I 2]/ M [HI] / M Equiliium ovnováh ,0182 0,192 7 Do ovnie o ovnovážnou konstntu si osím ovnovážné konente tj. řáek E vyočítám. = [HI]2 [I 2 ][H 2 ] = ,0182 0,0284 = 71,3 8 Zývá řeočítt konentční konstntu n tlkovou ole vzoe uveeného v zání vičení. Potože je molové číslo eke 0 je její honot totožná s honotou konentční ovnovážné konstnty. = 103 RT 0 0 = 71, , = 71, Stueň konveze jou I2 je oven oílu zegovného množství jou ku očátečnímu množství jou: I2 = n zeg n 0 = [I 2] zeg [I 2 ] 0 = [I 2] 0 [I 2 ] ovn = = 0,84 ~ 84% [I 2 ] Jiný, le tké sávný ostu řešení tohoto říklu: 1 Zíšu si ovnii, vyčíslím ji je-li nutné o tulky vylním vše, o je známo. Pooně jko v jenom z řehozíh říklů si uu o řehlenost vylňovt o tulky látková množství, le ře tím, než si uu oszovt o ovnovážné konstnty, je oělím ojemem 50 l, yh měl molání konente: H2 g + I2 g 2HIg nh 2 / mol ni 2 / mol nhi / mol Initilly ůvoně 6,22 5,71 0 hnge změn Equiliium ovnováh 0,91 2 Potože vím, jké ylo ovnovážné množství jou, mohu řesněji, musím si jeho úytek ekí řáek vyjářit omoí známýh monžství: N očátku jsem měl 5,71 molů, v ovnováze mám 0,91 molů. T.j. ekí mi uylo 5,71-0,91=4,8 molů. Potože jo s voíkem eguje v oměu 1:1, yl úytek voíku ekí ovněž 4,8 molů. Úytky íšu se znménkem -. Příustek HI ekí musel ýt tey vojnásoný tvoří se jej vojnásoné množství ooti zegovnému jou tj. 2x4,8=9,6 molů říustek íšu se znménkem +. H2 g + I2 g 2HIg nh 2 / mol ni 2 / mol nhi / mol Initilly ůvoně 6,22 5,71 0 hnge změn -4,8-4,8 +9,6 Equiliium ovnováh 0,91 6

7 3 Dolním tulku, t.j. oočítám ovnovážné konente E = I+: H2 g + I2 g 2HIg nh 2 / mol ni 2 / mol nhi / mol Initilly ůvoně 6,22 5,71 0 hnge změn -4,8-4,8 +9,6 Equiliium ovnováh 1,42 0,91 9,6 4 Do ovnie o ovnovážnou konstntu si osím ovnovážné konente tj. řáek E vyočítám. Potože tulku jsem si vylnil v látkovýh množstvíh, musím kžé látkové množství oělit ojemem soustvy ze 50 l, yh získl místo ovnovážnýh látkovýh množství ovnovážné konente: 2 9,6 = [HI]2 [I 2 ][H 2 ] 3 = 50 1,42 = 71,3 50 0, Zývá řeočítt konentční konstntu n tlkovou ole vzoe uveeného v zání vičení. Potože je molové číslo eke 0 je její honot totožná s honotou konentční ovnovážné konstnty. = 103 RT 0 0 = 71, , = 71, Stueň konveze jou I2 je oven oílu zegovného množství jou ku očátečnímu množství jou: I2 = n zeg 5,71 0,91 = = 0,84 ~ 84% n 0 5,71 7

8 5. Rovnováh mezi hněým monomeem NO 2 ezvým imeem N 2O 4 je osán ovnií: 2 NO 2g N 2O 4g Při okusu yl 5litová náo nlněn 0,625 molu ezvého N 2O 4. Po osžení ovnováhy yl zjištěn ovnovážná konente evného NO 2, kteá činil 0,1 mol m 3. Učete honotu ovnovážné konstnty. Postu: 1 Zíšu si ovnii, vyčíslím ji je-li nutné o tulky vylním vše, o je známo. Potože mám jeen új uveen v moleh uhý v konentíh, je nutné je sjenotit. Potože o vzoe o ovnovážnou konstntu musím oszovt v konentíh, řeveu si ovnou látkové množství imeu N 2O 4 n konente: N2 O 4 = 0,625 =0,125 mol/l 5 2NO2 g N2O4g Initilly ůvoně hnge změn Equiliium ovnováh N očátku máme jen ime, jeho množství se ekí snižuje o -x nok nám řiývá monome ve vojnásoném množství o +2x : 2NO2 g N2O4g Initilly ůvoně hnge změn +2x -x Equiliium ovnováh Dolním tulku, t.j. oočítám ovnovážné konente E = I+: 2NO2 g N2O4g Initilly ůvoně hnge změn +2x -x Equiliium ovnováh 0.1=0+2x 0,125-x 10 4 V olože uávjíí ovnouvážnou konenti monomeu jsme získli lineání ovnii,ze kteé můžeme vyočítt konentční úytek x: 0,1=2x otu x=0,05 5 Nyní, kyž známe honotu x můžeme oočítt i ovnovážnou konenti imeu: 2NO2 g N2O4g Equiliium ovnováh Doočítám honotu ovnovážné konstnty: 8

9 = 0,075 0,1 2 = 7,5 Jiný ostu: 3 Zíšu si ovnii, vyčíslím ji je-li nutné o tulky vylním vše, o je známo. Potože mám jeen új uveen v moleh uhý v konentíh, je nutné je sjenotit. Potože o vzoe o ovnovážnou konstntu musím oszovt v konentíh, řeveu si ovnou látkové množství imeu N 2O 4 n konente: N2 O 4 = 0,625 =0,125 mol/l 5 2NO2 g N2O4g Initilly ůvoně hnge změn Equiliium ovnováh N očátku neyl ve směsi žáný NO 2, čili jeho konente se ekí musel zvýšit o 0,1 mol/l látk ekí řiyl, tkže znménko je +. 2NO2 g N2O4g Initilly ůvoně hnge změn Equiliium ovnováh Úytek konente imeu N 2O 4 nyní mohu vyjářit omoí říustku monomeu. Dimeu se ole stehiometikýh koefiientů tvoří oloviční množství ooti monomeu. Potože ime yl n očátku ve směsi sám, ekí uývá, tkže vylňuji jeho množství o řáku se znménkem - 2NO2 g N2O4g Initilly ůvoně hnge změn ,05 Equiliium ovnováh Zývá olnit ovnovážnou konenti imeu: I+=E 2NO2 g N2O4g Initilly ůvoně hnge změn ,05 Equiliium ovnováh Doočítám honotu ovnovážné konstnty: = 0,075 0,1 2 = 7,5 9