Stała równowagi brzmi poważnie, a zadania z równowagi sprowadzają się do jednej sztuczki: tabelki „początek, zmiana, koniec”. Wpisujesz co masz, oznaczasz zmianę literką x, odczytujesz stan równowagi i podstawiasz. Serio, tyle. Weźmiemy cztery prawdziwe zadania, każde na filmie. Lecimy.
Zanim wskoczymy w zadania, jeden nawyk
Zawsze rysuj tabelkę z trzema wierszami: ile było na początku, o ile się zmieniło (przez x, ze współczynnikami z równania) i ile zostało w stanie równowagi. Do wyrażenia na stałą równowagi wstawiasz stężenia (albo ciśnienia) ze stanu równowagi. I dwie rzeczy, które ratują na maturze: ciała stałe nie wchodzą do wyrażenia na K, a gdy z równania kwadratowego wyjdą dwa wyniki, odrzucasz ten, który daje ujemną ilość substancji. To co, sprawdzamy?
Jeden mol etanolu reaguje z jednym molem kwasu octowego (A + B ⇄ C + D). W stanie równowagi 25% wyjściowej ilości kwasu przekształciło się w ester. Oblicz stałą równowagi.
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Startujemy z 1 mola A i 1 mola B. Przereagowało 25% z 1 mola = 0,25 mola. Tabelka:
| A | B | C | D | |
|---|---|---|---|---|
| początek | 1 | 1 | 0 | 0 |
| zmiana | −0,25 | −0,25 | +0,25 | +0,25 |
| równowaga | 0,75 | 0,75 | 0,25 | 0,25 |
W tej reakcji liczba cząsteczek gazu po obu stronach jest równa, więc objętości się skracają i można podstawić same liczby moli:
Mutarotacja to przekształcanie α-D-glukozy w β-D-glukozę (stosunek 1 : 1). Stała równowagi wynosi 1,8. Jaki procent glukozy występuje w postaci anomeru α w stanie równowagi?
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Zapiszmy jako A ⇄ B (A to forma α, B to forma β). Startujemy z 1 mola A. W równowadze: A = 1 − x, B = x.
Stąd x = 1,8 · (1 − x), czyli 2,8x = 1,8 i x = 0,643. To udział formy β.
Forma α to reszta: 1 − 0,643 = 0,357.
Skoro K > 1, równowaga jest przesunięta w prawo, w stronę produktu (formy β), więc formy α musi być mniej niż połowa. Wynik się zgadza z intuicją.
W fazie gazowej zachodzi reakcja A ⇄ 2B. Na początku był tylko substrat A o ciśnieniu 1,32 bara. W stanie równowagi ciśnienie A spadło do 0,39 bara. Oblicz ciśnieniową stałą równowagi Kp (T, V = const).
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Spadek ciśnienia A to x: 1,32 − x = 0,39, czyli x = 0,93 bara. Z równania na każdy mol A powstają 2 mole B, więc ciśnienie B rośnie o 2x:
pB = 2 · 0,93 = 1,86 bara.
Do naczynia o pojemności 110 dm3 wprowadzono 4 mole gazu obojętnego oraz 5 moli PCl5 i ogrzano do 250 °C. Całkowite ciśnienie w stanie równowagi wynosiło 4,678 atm (1 atm = 1013 hPa). Oblicz całkowitą liczbę moli reagentów w równowadze oraz stopień dysocjacji PCl5.
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Całkowitą liczbę moli gazu w naczyniu liczymy z równania Clapeyrona (p = 4,678 · 1013 ≈ 4738,8 hPa, V = 110 dm3, T = 523 K):
Z tego 4 mole to gaz obojętny, więc reagentów jest 12 − 4 = 8 moli. Tabelka:
| PCl5 | PCl3 | Cl2 | |
|---|---|---|---|
| początek | 5 | 0 | 0 |
| zmiana | −x | +x | +x |
| równowaga | 5−x | x | x |
Suma moli reagentów w równowadze: (5 − x) + x + x = 5 + x = 8, więc x = 3.
Stopień dysocjacji to część, która przereagowała: α = x / 5 = 3 / 5.
To dopiero wycinek
Stan równowagi rozłożony na tabelkę, reszta to podstawienie.
Skoro tabelka „początek, zmiana, koniec” masz już w głowie, w kursie dochodzi reszta: równowagi z równaniem kwadratowym, stała ciśnieniowa a stężeniowa oraz reguła przekory. Wszystko po ludzku: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami, krok po kroku, aż po maturę.
To wycinek z lekcji o klasycznych zadaniach z równowagi chemicznej. W kursie omawiam też równowagi wymagające równania kwadratowego, powiązanie stałej ciśnieniowej ze stężeniową i regułę przekory Le Chateliera, wraz z pełnym zestawem zadań maturalnych.
Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku
Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.