έχει μια σταθερή τιμή που συμβολίζεται με K c.

Transcript

1 Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών 4.3 Σταθερα χημικη ς ισορροπι ας Κ - Kp Τι ονομάζεται σταθερά χημικής ισορροπίας Κ και τι νόμο χημικής ισορροπίας; Ποιες χημικές ουσίες δεν συμπεριλαμβάνοντ αι στο νόμο της χημικής ισορροπίας; Τι σχέση έχει η τιμή της K με την απόδοση της αντίδρασης; Για την αμφίδρομη χημική αντίδραση που περιγράφεται από τη χημική εξίσωση: αα + ββ γγ + δδ Aποδεικνύεται ότι στην κατάσταση χημικής ισορροπίας η παράσταση γ δ Γ Δ Α α Β β έχει μια σταθερή τιμή που συμβολίζεται με K. Η σταθερά αυτή ονομάζεται σταθερά χημικής ισορροπίας και μεταβάλλεται μόνο με τη θερμοκρασία. Η παραπάνω σχέση μεταξύ των συγκεντρώσεων των αντιδρώντων και προϊόντων εκφράζει το νόμο χημικής ισορροπίας: K γ δ Γ Δ Α α Β β Η συγκέντρωση του στερεού παραλείπεται από την έκφραση της Κ, καθώς αυτή είναι ανεξάρτητη από την ποσότητά του. Επίσης από την έκφραση της Κ παραλείπονται και οι χημικές ουσίες που στις συνθήκες της αντίδρασης είναι υγρές. Δηλαδή για την ισορροπία: CaCO 3 (s) έχουμε: Κ = [CO ] CaO(s)+ CO (g) Επίσης για την ισορροπία: PCl 5 (l) K = [Cl ]. PCl 3 (l) + Cl (g) Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της Κ τόσο μεγαλύτερο ποσοστό των αντιδρώντων μετατρέπεται σε προϊόντα (=μεγάλη απόδοση αντίδρασης), δηλαδή τόσο περισσότερο η χημική ισορροπία είναι μετατοπισμένη προς τα δεξιά και Όσο μικρότερη είναι η τιμή της Κ τόσο περισσότερο η χημική ισορροπία είναι μετατοπισμένη προς τα αριστερά (=μικρή απόδοση αντίδρασης). Πότε αλλάζει η τιμή της Κ ; Η τιμή της K δεν αναφέρεται στη χημική ισορροπία (δηλ. στο χημικό φαινόμενο) που πραγματοποιείται, αλλά στη χημική εξίσωση που περιγράφει την ισορροπία. 78

2 Παναγιώτης Αθανασόπουλος Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών. Γι αυτό και η τιμή της αλλάζει, όταν αλλάξει ο τρόπος που γράφεται η χημική εξίσωση, ανεξάρτητα αν περιγράφεται πάντα η ίδια ισορροπία. Η K μιας ορισμένης χημικής εξίσωσης (με συγκεκριμένη φορά και συντελεστές) αλλάζει τιμή, μόνο αν αλλάξει η θερμοκρασία. Τι μονάδες έχει η Κ; Τι ονομάζουμε πηλίκο αντίδρασης Q; Οι μονάδες της K εξαρτώνται από τη μορφή της χημικής εξίσωσης. Συνήθως όμως αυτές παραλείπονται. Για την αμφίδρομη χημική αντίδραση που περιγράφεται από τη χημική εξίσωση: αα + ββ γγ + δδ Στη θέση χημικής ισορροπίας η τιμή του κλάσματος ισούται με K. Το παραπάνω κλάσμα, που ονομάζεται πηλίκο αντίδρασης και συμβολίζεται με Q, έχει τιμή διάφορο της K σε κατάσταση μη ισορροπίας. Με βάση την τιμή της Q μπορούμε να προβλέψουμε προς ποια κατεύθυνση οδεύει μια αντίδραση (δεξιά ή αριστερά), ώστε να αποκατασταθεί η ισορροπία. Μπορούμε δηλαδή να διακρίνουμε τις εξής περιπτώσεις: 1. Αν Q = K το σύστημα βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας. Αν Q < K τότε η αντίδραση πηγαίνει προς τα δεξιά, ώστε η τιμή του Q να μεγαλώσει (μικραίνει ο παρανομαστής του κλάσματος και μεγαλώνει ο αριθμητής). Κατ αυτό τον τρόπο το σύστημα προσεγγίζει τη θέση ισορροπίας, Να αποδείξετε το νόμο της χημικής ισορροπίας. όπου Q = K. 3. Αν Q > K, τότε η αντίδραση οδεύει προς τα αριστερά, ώστε το σύστημα να φτάσει σε ισορροπία. Έστω η αμφίδρομη αντίδραση: αα + ββ γγ + δδ η οποία λαμβάνει χώρα σε ένα στάδιο και προς τις δύο κατευθύνσεις, είναι δηλαδή απλή αντίδραση και προς τις δύο κατευθύνσεις. Με βάση το νόμο της ταχύτητας, η ταχύτητα της αντίδρασης προς τα δεξιά είναι: υ 1 = k 1 [A] [B], και αντίστοιχα προς τα αριστερά είναι: υ = k [A B]. Στην ισορροπία όμως έχουμε: υ 1 = υ k 1 [A] [B] = k [A B] ή οπότε, 79

3 Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών A B A B k k 1 K Αν πάρουμε μια αντίδραση της ίδιας μορφής, που είναι όμως πολύπλοκή, δηλαδή γίνεται σε περισσότερα ενδιάμεσα στάδια : Κ 1 1 o ο στάδιο : στάδιο : K1 A A Κ Α Β Β Α Β K1 Α AΒ Κ Τότε η σταθερά χημικής ισορροπίας για κάθε στάδιο είναι : Κ 1 A A k k 1 και Κ A k Β 1 A k Β Αν πολλαπλασιάσουμε κατά μέλη τις δύο σχέσεις έχουμε: K A A B A A B A B A B k1k k k 1 Κ Τι ονομάζεται σταθερά χημικής ισορροπίας Κ ρ και πως γράφεται γι αυτήν ο νόμος χημικής ισορροπίας; Ποια σχέση συνδέει την K p με την K ; Αν στο σύστημα ισορροπίας συμμετέχουν αέρια, τότε ο νόμος χημικής ισορροπίας μπορεί να εκφραστεί σε συνάρτηση με τις μερικές πιέσεις των αερίων. Η αντίστοιχη σταθερά συμβολίζεται Κ p και εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία. Δηλαδή για τη χημική εξίσωση: N (g) + 3H (g) NH 3 (g) έχουμε: K p p pnh 3 3 N p H Έστω η αμφίδρομη αντίδραση: αα + ββ γγ + δδ Κ p = K (RT) Δn Δn = γ + δ α β Απόδειξη Γνωρίζουμε ότι: K γ δ Γ Δ Α α Β β Όμως για καθεμία από τις μερικές πιέσεις P i των αερίων ισχύει: 80

4 Πότε ισχύει Κ =K ρ ; P V nrt i n Pi RT V και για την Molarity κάθε συστατικού Σ ισχύει: n [ ] V οπότε: K p p γ δ Γ Δ p α β pa pb δηλαδή: όπου, Δ n = γ+δ (α+β), γ δ [ ] RT [ ] RT α β [ ] RT [ ] RT K Κ p = K (RT) Δn RT Παναγιώτης Αθανασόπουλος Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών. γδ αβ Αν Δ n = 0, τότε Κ p = K Στην περίπτωση αυτή η K και η Κ p είναι καθαροί αριθμοί. Προσοχή!! Να διαβάσεις Ο Λ Α τα λυμένα παραδείγματα του βιβλίου. Καθένα από αυτά αποτελεί μια σημαντική κατηγορία προβλημάτων. 81

5 Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών Ερωτη σεις κατανο ησης 4-5. Για την ισορροπία αa + βb γγ + δδ μεταξύ των αερίων Α, Β, Γ, Δ, η σταθερά Κ C δίνεται από τη σχέση: [ A] [ B] [ A] [ B] α. KC γ. KC [ ] [ ] [ ] + [ ] β. K C [ ] [ ] [ ] [B] δ. K ] + ] C [ [ [A] + [B], όπου [Α], [Β], [Γ], [Δ] οι συγκεντρώσεις των σωμάτων Α, Β, Γ και Δ αντίστοιχα μετά την αποκατάσταση της χημικής ισορροπίας Για την ισορροπία αa + ββ γγ +δδ μεταξύ των αερίων Α, Β, Γ, Δ, η σταθερά Κ p η σχετική με τις μερικές πιέσεις δίνεται από τη σχέση: P P P P α. K P γ. KP P P P P β. K P P P A P P δ. K P A P P B P P όπου P Α, P Β, P Γ, P Δ οι μερικές πιέσεις των σωμάτων Α, Β, Γ και Δ αντίστοιχα μετά την αποκατάσταση της χημικής ισορροπίας Για την ισορροπία Ν (g) + 3H (g) NH 3 (g), η σχέση που συνδέει τις σταθερές Κ και Κ p είναι: α. K p K γ. K p K RT) β. K K RT) ( p ( δ. K K (RT) p Μετά την αποκατάσταση της χημικής ισορροπίας, που αποδίδεται με τη στοιχειομετρική εξίσωση CaO (S) + CO (g) CaCO 3(S) συνυπάρχουν σε ένα δοχείο όγκου V: α mol CaO, β mol CO, και γ mol CaCO 3. Η σταθερά K C της χημικής ισορροπίας δίνεται από τη σχέση: γ V α. K γ. K α β V β V V γ β β. K δ. K α β V Αν στους θ 0 C για την ισορροπία: Η Ο (g) H (g) + O (g), είναι Κ C = 4 και για την ισορροπία: H (g) + O (g) Η Ο (g είναι Κ = λ, θα ισχύει: α. λ = 4 β. λ > 4 γ. λ = 1 / 4 δ. 1 / 4 < λ < 4. B, Η τιμή της σταθεράς K C της ισορροπίας που περιγράφεται με τη χημική εξίσωση αa + βb γγ + δδ,διαπιστώθηκε ότι αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Η διαπίστωση αυτή μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η αντίδραση με φορά προς τα δεξιά: α. είναι εξώθερμη β. είναι ενδόθερμη γ. δεν είναι ούτε εξώθερμη, ούτε ενδόθερμη 8

6 Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών. δ. είναι εξώθερμη ή ενδόθερμη, ανάλογα με τη θερμοκρασία στην οποία πραγματοποιείται Σε ένα κενό δοχείο εισάγεται φωσγένιο (COCl ), οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: COCl (g) CO (g) + Cl (g), ΔΗ > 0. Να αντιστοιχήσετε την κάθε μεταβολή του συστήματος που περιγράφεται στη στήλη (Ι) με όσα από τα αίτια την προκαλούν και αναφέρονται στη στήλη (ΙΙ). (Ι) Α. αύξηση της τιμής της Κ C α. εισαγωγή Cl Β. αύξηση του βαθμού διάσπασης β. αύξηση της ολικής πίεσης Γ. αύξηση της ποσότητας του Cl γ. αύξηση του όγκου του δοχείου Δ. αύξηση της ποσότητας του COCl δ. αύξηση της θερμοκρασίας. (ΙΙ) Μείγμα τριών αερίων Α, Β και Γ θερμοκρασίας θ 0 C (θ0) και όγκου V βρίσκεται σε ισορροπία που περιγράφεται από την εξίσωση: Α + Β Γ, ΔΗ = 4Kal. Στις συνθήκες αυτές η τιμή της σταθεράς της χημικής ισορροπίας Κ C. είναι β. Να αντιστοιχήσετε την κάθε μία από τις τιμές α, β, γ της K C οι οποίες περιλαμβάνονται στη στήλη (Ι) με τους συνδυασμούς τιμών θερμοκρασίας - όγκου του συστήματος που αναγράφονται στη στήλη (ΙΙ), λαμβάνοντας υπ όψη ότι α β γ. (I) α β γ Ασκη σεις K (II) 1. θερμοκρασία θ, όγκος δοχείου V. θερμοκρασία θ, όγκος δοχείου V 3. θερμοκρασία θ, όγκος δοχείου V 4. θερμοκρασία θ/, όγκος δοχείου V 5. θερμοκρασία θ, όγκος δοχείου V/ Σε κλειστό δοχείο όγκου lt διοχετεύουμε mol Ν και 8 mol Η, οπότε πραγματοποιείται η αντίδραση: Ν + 3Η ΝΗ 3. Αν η απόδοση της αντίδρασης είναι 50%, να υπολογιστούν: α) η σταθερά ισορροπίας Κ στη θερμοκρασία του πειράματος β) η % κ.ό. σύσταση του μίγματος Το διχλωρίδιο του θειικού οξέος (SO Cl ) στους 50 0 C διασπάται σύμφωνα με την αντίδραση : SO Cl (g) SO (g) + Cl (g) για την οποία η Κ είναι 10-3 mol /lt στους 50 0 C. Σε κλειστό δοχείο εισάγονται 0,09mol lt -1 SO Cl και θερμαίνονται στους 50 0 C. Να υπολογιστεί ο βαθμός διάσπασης του SO Cl Σε δοχείο όγκου V στους Θ 0 C περιέχονται σε κατάσταση ισορροπίας 0,1molSO, 0,08mol O και 0,mol SO 3 σύμφωνα με την αντίδραση: SO + O SO 3. Σε κενό δοχείο όγκου V στους Θ 0 C περιέχονται 64g SO. Πόσα g O πρέπει να διοχετευθούν στο δοχείο, ώστε όταν αποκατασταθεί η ισορροπία η μισή ποσότητα SO, να έχει μετατραπεί σε SO 3 ; 83

7 Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών Ατμοί COCl θερμαίνονται, οπότε διασπώνται μερικώς σύμφωνα με την εξίσωση: COCl CO + Cl. Το μίγμα ισορροπίας έχει πυκνότητα 1,98 g/lt και περιέχει ίσους όγκους από τα τρία σώματα. Να υπολογιστεί η σταθερά ισορροπίας για την αντίδραση διάσπασης Για το σχηματισμό SO 3 σύμφωνα με την αντίδραση: SO +O SO 3 είναι Κ =4mol -1 lt στους 800Κ. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να εισαχθούν σε κλειστό δοχείο στους 800Κ SO και O, ώστε το μίγμα να περιέχει ισομοριακές ποσότητες των συστατικών του; Ποια θα είναι η ολική πίεση του μίγματος ισορροπίας; Σε δοχείο όγκου 0,6lt προσθέτουμε ισομοριακό μίγμα SO και O μάζας 48g. Το σύστημα θερμαίνεται στους Θ 0 C, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: SO +O SO 3. Αν η απόδοση της αντίδρασης είναι 80% να υπολογιστεί η σταθερά ισορροπίας Κ Σε δοχείο σταθερού όγκου θερμαίνεται στους 77 0 C ορισμένη ποσότητα COCl, οπότε διασπάται και αποκαθίσταται η ισορροπία: COCl (g) CO (g) + Cl (g). Αν ο βαθμός διάσπασης του COCl είναι 0, και η ολική πίεση του μίγματος ισορροπίας είναι 4,6atm να υπολογιστούν: α) η σταθερά ισορροπίας Κ για την αντίδραση διάσπασης β) η σχετική πυκνότητα του μίγματος ισορροπίας ως προς το Η Σε κενό δοχείο εισάγεται ΗΙ το οποίο διασπάται και αποκαθίσταται η ισορροπία : HI (g) H (g) + I (g). Αν το μίγμα ισορροπίας περιέχει 79,975%κ.β. Ι, να υπολογιστεί η Κ της αντίδρασης στη θερμοκρασία του πειράματος Σε δοχείο σταθερού όγκου εισάγεται στους 77 0 C ορισμένη ποσότητα ΗΙ, οπότε διασπάται και αποκαθίσταται η ισορροπία: HI (g) H (g) + I (g). Αν η ολική πίεση του μίγματος ισορροπίας είναι 4,1atm να υπολογιστεί η πυκνότητα του αερίου μίγματος ισορροπίας Σε δοχείο περιέχεται σε ορισμένη θερμοκρασία μίγμα N O 4 και NO σε κατάσταση ισορροπίας. Αν η πυκνότητα του μίγματος είναι 9,6g/lt και η σχετική πυκνότητά του ως προς το Η είναι 34,5,να υπολογιστεί η Κ της αντίδρασης: N O 4(g) NO (g) Σε δοχείο όγκου 1lt εισάγουμε 4mol Ν, 10mol Η και θερμαίνουμε στους C, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: Ν (g) + 3Η (g) ΝΗ 3(g). Αν το ποσοστό μετατροπής του Η είναι 90% να υπολογιστεί η τιμή της Κ στους C. Αν η Κ της ίδιας αντίδρασης στους 00 0 C είναι 5, τι συμπεραίνετε για την αντίδραση; Σε δοχείο σταθερού όγκου εισάγεται ποσότητα H S στους 1000Κ, οπότε διασπάται σε ποσοστό 0% και αποκαθίσταται η ισορροπία: H S (g) H (g) + S (g) με K= mol lt -1. α) να υπολογιστούν οι συγκεντρώσεις των αερίων στην κατάσταση ισορροπίας β) να βρεθεί η αναλογία μερικών πιέσεων των αερίων και να υπολογιστεί η ολική πίεση του μίγματος ισορροπίας Σε δοχείο σταθερού όγκου εισάγεται ορισμένη ποσότητα N O 4 και θερμαίνεται στους Θ 0 C οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: N O 4(g) NO (g), με K = 0,1 mol.lt -1. Αν η πυκνότητα του μίγματος ισορροπίας είναι d=4,6g/lt να υπολογιστεί ο βαθμός διάσπασης του N O 4 στους Θ 0 C. 84

8 Q Παναγιώτης Αθανασόπουλος Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών Η σταθερά χημικής ισορροπίας Κ για την αντίδραση: H (g) + I (g) HI (g) είναι ίση με 36 σε ορισμένη θερμοκρασία. Σε κλειστό δοχείο που βρίσκεται στη θερμοκρασία αυτή εισάγουμε 1 mol Η, 1 mol Ι και 4 mol ΗΙ. Να βρεθεί η % κ.ό. σύσταση του αερίου μίγματος στην κατάσταση ισορροπίας Για την διάσπαση του PCl 5 σύμφωνα με την εξίσωση: PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl (g) η Κ είναι 3,9 mol.lt -1 στους Θ 0 C. Σε κενό δοχείο όγκου 1lt στους Θ 0 C εισάγεται αέριο μίγμα 1 mol PCl 5 και mol PCl 3. Να βρεθεί η σύσταση του μίγματος ισορροπίας Ένα δοχείο περιέχει 1 mol Ν, 3 mol Η, και 6 mol ΝΗ 3 σε κατάσταση ισορροπίας σε ορισμένη θερμοκρασία Θ 0 C. Σε ένα άλλο δοχείο, που έχει τριπλάσια χωρητικότητα από το προηγούμενο, διοχετεύονται 0,7 mol Ν, 1 mol Η και 0, mol ΝΗ 3. Αν το μίγμα στο δεύτερο δοχείο θερμανθεί στους Θ 0 C, πόσα moles από κάθε αέριο θα περιέχονται στο δοχείο, όταν αποκατασταθεί η ισορροπία; Για την ισορροπία: SO + NO SO 3 + NO η σταθερά χημικής ισορ-ροπίας έχει τιμή 4 σε ορισμένη θερμοκρασία Θ 0 C. Αν ένα μίγμα περιέχει 1 mol SO και mol NO, πόσα mol NO πρέπει να προσθέσουμε στο μίγμα ώστε, αν θερμάνουμε το σύνολο των τριών αερίων στους Θ 0 C, να προκύψει ένα μίγμα ισορροπίας στο οποίο η ποσότητα του SO 3 να είναι 0,5 mol; Η σταθερά χημικής ισορροπίας για την αντίδραση: N + 3H NH 3 έχει τιμή 100 σε ορισμένη θερμοκρασία. Ποια πρέπει να είναι η χωρητικότητα ενός δοχείου ώστε αν διοχετεύσουμε στο δοχείο αυτό 1 mol Ν,4 mol Η και mol ΝΗ 3 και θερμάνουμε το μίγμα των τριών αερίων στη θερμοκρασία που αναφέραμε, να μην αλλάξουν οι ποσότητες των αερίων αυτών; Ο βαθμός διάσπασης του ΗΙ στους C είναι 0,. Σε δοχείο σταθερού όγκου διοχετεύονται 1 mol ΗΙ, 3 mol Ι και 8 mol Η. Αν το μίγμα θερμανθεί στους C ποιοι θα είναι οι αριθμοί moles των τριών αερίων στην τελική κατάσταση ισορροπίας; Όταν διοχετεύουμε 1 mol φωσγένιο (COCl ), mol CO και 3 mol Cl σε δοχείο με χωρητικότητα 0lt, οι ποσότητες των τριών αερίων μένουν αμετάβλητες. Αν διοχετεύσουμε 1 mol COCl, mol CO και 3 mol Cl σε δοχείο με χωρητικότητα 40lt, πόσα mol από κάθε αέριο θα περιέχονται τελικά στο δεύτερο δοχείο; Όλα τα πειράματα γίνονται στην ίδια θερμοκρασία Για την αντίδραση: H (g) + I (g) HI (g) στους C η Κ είναι 50. Σε κενό δοχείο στους C εισάγεται μίγμα 3 mol Η και mol ΗΙ. Να βρεθεί η % κ.β. σύσταση του μίγματος ισορροπίας Σε δοχείο όγκου V στους Θ 0 C περιέχεται σε κατάσταση ισορροπίας αέριο μίγμα 1 mol PCl 5, 0,5 mol PCl 3 και 5 mol Cl. Σε άλλο δοχείο όγκου V εισάγεται αέριο μίγμα που περιέχει mol PCl 5, 1 mol PCl 3 και mol Cl και θερμαίνεται στους Θ 0 C. Να βρεθεί η σύσταση του μίγματος στην κατάσταση ισορροπίας Σε δοχείο όγκου 1lt στους 500K εισάγονται 1 mol αερίου Α, 1 mol αερίου Β 4 mol αερίου Γ, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: A (g) + B (g) Γ (g) με Κ = 18 mol -1.lt. Να υπολογιστεί η μερική πίεση του Α στην κατάσταση ισορροπίας. 85

9 Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών Mετατόπιση της θέσης χημικής ισορροπίας Σε δοχείο όγκου 4lt περιέχονται σε κατάσταση ισορροπίας 6 mol SO 3, 0,4 mol ΝΟ, 0,1 mol ΝΟ και 0,8 mol SO 3 σύμφωνα με την εξίσωση: SO 3 + NO NO + SO. Διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία προσθέτουμε στο μίγμα ισορροπίας 1 mol ΝΟ. Να υπολογιστεί η συγκέντρωση του SO στη νέα κατάσταση ισορροπίας Σε δοχείο περιέχονται σε κατάσταση ισορροπίας 1,5 mol CO, mol Η Ο, 4 mol CO και,5 mol Η σύμφωνα με την αντίδραση : CO (g) + H O (g) CO (g) + H (g). α) ποια ποσότητα υδρατμών πρέπει να προσθέσουμε στο μίγμα ισορροπίας ώστε να αυξηθεί η ποσότητα του CO κατά 0, mol; β) για να επιτύχουμε την ίδια αύξηση στην ποσότητα του CO μπορούμε να απομα-κρύνουμε Η. Ποια ποσότητα πρέπει να απομακρύνουμε; Ο όγκος και η θερμοκρασία του δοχείου παραμένουν σταθερά Σε δοχείο όγκου V βρίσκονται σε κατάσταση ισορροπίας mol COCl, mol CO και mol Cl σύμφωνα με την εξίσωση: COCl CO + Cl. Προσθέτουμε στο δοχείο mol COCl ενώ συγχρόνως συμπιέζουμε και ο όγκος μειώνεται κατά 50 %. Αν η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή να βρεθεί η σύσταση του μίγματος στην τελική κατάσταση ισορροπίας Σε δοχείο όγκου 5lt περιέχονται σε θερμοκρασία Θ 0 C σε κατάσταση ισορροπίας 5 mol ΝΗ 3, 1 mol Ν και 5 mol Η σύμφωνα με την αντίδραση: NH 3 N + 3H. Μετακινώντας το έμβολο ελαττώνεται ο όγκος στο δοχείο σε 1lt και ταυτόχρονα διοχετεύεται στο δοχείο Ν υπό σταθερή θερμοκρασία. Στην νέα ισορροπία περιέχονται στο δοχείο 7 mol ΝΗ 3. Να βρεθεί η ποσότητα του Ν που διοχετεύτηκε στο δοχείο Σε δοχείο σταθερού όγκου περιέχονται στους C σε κατάσταση ισορροπίας 1 mol Η, 1 mol Ι και 8 mol ΗΙ σύμφωνα με την εξίσωση: H + I HI. Όταν η θερμοκρασία αυξηθεί στους C, η σταθερά ισορροπίας K είναι ίση με 36. α) τι συμπεραίνετε για την αντίδραση αυτή; Είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη; β) να υπολογιστεί η σύσταση του αερίου μίγματος, όταν αποκατασταθεί ισορροπία στους C Σε κλειστό δοχείο προσθέτουμε COCl και θερμαίνουμε σε θερμοκρασία Θ 1 0 C οπότε διασπάται σε CO και Cl σε ποσοστό 0%. Αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία σε Θ 0 C,το ποσοστό διάσπασης αυξάνεται σε 50%. Να υπολογιστεί ο λόγος των τιμών της σταθεράς Κ στις δύο θερμοκρασίες Θ 1 και Θ Σε δοχείο όγκου lt περιέχονται σε κατάσταση ισορροπίας mol Η, 1 mol Ν και 8 mol ΝΗ 3 σύμφωνα με την εξίσωση : N + 3H NH 3 + Q. Προσθέτουμε στο δοχείο mol Η και συγχρόνως μεταβάλλουμε τη θερμοκρασία. Στην τελική κατάσταση ισορροπίας περιέχονται στο δοχείο 8 mol ΝΗ 3. α) να υπολογιστεί η σταθερά Κ στη νέα θερμοκρασία β) η τελική θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη από την αρχική; Σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από C και πίεση 1atm, το NO διασπάται σύμφωνα με την εξίσωση: NO NO + 1/ O. 86

10 Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών. Σε θερμοκρασία C το μίγμα ισορροπίας έχει σχετική πυκνότητα ως προς το υδρογόνο 19,57, ενώ η αντίστοιχη σχετική πυκνότητα του μίγματος ισορροπίας στους C είναι 18,04. Να εξεταστεί αν ο σχηματισμός NO από NO και O είναι εξώθερμη ή ενδόθερμη αντίδραση Ένα δοχείο περιέχει σε κατάσταση ισορροπίας mol CH 3 COOH, 4 mol C H 3 OH, 5 mol CH 3 COOC H 3 και 6,4 mol H O. Σε ένα άλλο δοχείο, που περιέχει τα τέσσερα πιο πάνω σώματα, βρέθηκε ότι σε μια χρονική στιγμή υπήρχαν 1 mol CH 3 COOH, 8 mol C H 3 OH, mol CH 3 COOC H 3 και 16 mol H O. Να εξεταστεί αν τη στιγμή αυτή το σύστημα στο δεύτερο δοχείο ήταν ή όχι σε κατάσταση ισορροπίας. Αν αναμίξουμε τα περιεχόμενα των δύο δοχείων πόσα mol από κάθε σώμα θα υπάρχουν τελικά, όταν το σύστημα καταλήξει σε ισορροπία; 4-9. Σε δοχείο σταθερού όγκου περιέχονται σε κατάσταση ισορροπίας 0,6 mol H O (g), 0, mol H, 0,4 mol CO και 1, mol CO σύμφωνα με την αντίδραση: CO + H CO + H O. Πόσα mol CO πρέπει να αφαιρέσουμε από το δοχείο ώστε όταν αποκατασταθεί πάλι η ισορροπία στην ίδια θερμοκρασία, η μερική πίεσή του CO να είναι ίση με τη μερική πίεση του Η Σε δοχείο όγκου V διοχετεύονται 3 mol CO και 3 mol υδρατμών, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία που περιγράφεται από την παρακάτω εξίσωση: CO + H O CO + H. Στην κατάσταση ισορροπίας περιέχεται στο δοχείο 1 mol CO. α) Πόσα mol CO πρέπει να προσθέσουμε στο μίγμα ισορροπίας ώστε όταν αποκα-τασταθεί νέα ισορροπία, να διπλασιαστεί η ποσότητα του CO; β) Πόσα mol υδρατμών πρέπει να προσθέσουμε στο μίγμα της αρχικής ισορροπίας ώστε να μειωθεί η ποσότητα του CO κατά 30%; Η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή Σε δοχείο όγκου 1lt διοχετεύονται 0,8 mol ισομοριακού μίγματος PCl 3 και Cl οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: PCl 3(g) + Cl (g) PCl 5(g) σε ορισμένη θερμοκρασία Θ 0 C. α) Αν η σταθερά ισορροπίας K είναι 5, να υπολογιστεί η σύσταση του μίγματος ισορροπίας. β) Στο μίγμα ισορροπίας προσθέτουμε 0,3 mol Cl και 0,3 mol PCl 3 ενώ συγχρόνως αφαιρούμε 0,1 mol PCl 5. Να υπολογιστεί η σύσταση του αερίου μίγματος, όταν αποκατασταθεί νέα ισορροπία στην ίδια θερμοκρασία Η σταθερά ισορροπίας K για την αντίδραση: H (g) + I (g) HI (g) είναι 36 στους 47 0 C. Σε δοχείο όγκου V=0lt εισάγουμε 1 mol Η και 1 mol Ι και θερμαίνουμε στους 47 0 C α) Να υπολογιστεί η ολική πίεση του μίγματος ισορροπίας β) Πόσα mol ΗΙ πρέπει να προσθέσουμε στο μίγμα ισορροπίας, ώστε όταν αποκατα-σταθεί πάλι ισορροπία στην ίδια θερμοκρασία η μερική πίεση του Ι να είναι 0,86atm Σε δοχείο όγκου 100lt στους Θ 0 C, περιέχονται σε κατάσταση ισορροπίας 0,5 mol CO, 0,5 mol Cl και 1 mol COCl σύμφωνα με την αντίδραση: COCl CO + Cl. Διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία αυξάνουμε τον όγκο του δοχείου σε 300lt. α) Να υπολογιστεί η σύσταση του αερίου μίγματος στη νέα θέση ισορροπίας β) Να υπολογιστεί η % μεταβολή στην πίεση του μίγματος ισορροπίας Σε δοχείο σταθερού όγκου περιέχονται στους Θ 0 C σε κατάσταση ισορροπίας COCl, CO και Cl σύμφωνα με την εξίσωση : COCl CO + Cl. Η πίεση του μίγματος είναι P atm. Διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία, διπλασιάζουμε τον όγκο του δοχείου. Να εξετάσετε αν η τελική πίεση στο δοχείο θα υποδιπλασιαστεί. 87

11 Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών Σε δοχείο όγκου 4lt περιέχονται σε κατάσταση ισορροπίας 1,6 mol N O 4 και 0,4 mol NO σύμφωνα με την αντίδραση: N O 4 NO. Διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία μεταβάλλουμε τον όγκο του δοχείου, οπότε όταν αποκατασταθεί ισορροπία περιέχονται στο δοχείο 1,5 mol N O 4. Να υπολογιστεί η πυκνότητα του αερίου μίγματος στην τελική κατάσταση ισορροπίας Σε δοχείο όγκου 1lt στους 17 0 C βρίσκονται σε κατάσταση ισορροπίας 1 mol PCl 5, 0,5 mol PCl 3 και 0,4 mol Cl, σύμφωνα με την αντίδραση: PCl 5 PCl 3 + Cl. Αυξάνουμε τη θερμοκρασία του συστήματος στους 7 0 C και ταυτόχρονα μεταβάλλουμε τον όγκο του δοχείου, οπότε οι ποσότητες των σωμάτων δεν μεταβάλλονται. Να εξηγήσετε με βάση την αρχή Le Chatelier-Van t Hoff αν έγινε αύξηση ή μείωση του όγκου, αν η K στους 7 0 C είναι 0,5, και να υπολογιστεί ο τελικός όγκος Σε δοχείο όγκου 4lt στους C περιέχονται σε κατάσταση ισορροπίας 4 mol SO, mol O και 8 mol SO 3, σύμφωνα με την αντίδραση: SO (g) + O (g) (g) SO 3. Αυξάνοντας την θερμοκρασία του συστήματος στους C διπλασιάζεται η ποσότητα του O στη νέα χημική ισορροπία που αποκαθίσταται. Να υπολογιστεί η K στις δύο θερμοκρασίες. Τι συμπέρασμα προκύπτει για την αντίδραση συγκρίνοντας τις δύο τιμές; Σε δοχείο όγκου 10lt περιέχονται ισομοριακές ποσότητες από τα αέρια Α και Β. Το μίγμα θερμαίνεται στους 7 0 C οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: Α (g) + Β (g) Γ (g). Το αέριο μίγμα ισορροπίας έχει πίεση 8,atm και περιέχει 60% κ.ό. από το Γ. α) να υπολογιστεί η K της αντίδρασης στους 7 0 C β) διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία μειώνεται ο όγκος του δοχείου κατά 0% και συγχρόνως διοχετεύονται 0,3 mol Γ. Να υπολογιστεί η τελική πίεση στο δοχείο όταν αποκατασταθεί νέα ισορροπία Το CO όταν θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες διασπάται σύμφωνα με την αντίδραση: CO CO + 1/ O. Η σχετική πυκνότητα του μίγματος ισορροπίας ως προς το Η είναι 0 στους C και 18 στους C σε σταθερή ολική πίεση. Να εξεταστεί αν η αντίδραση διάσπασης του CO σε CO και O είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη Σε δοχείο όγκου 0lt στους 7 0 C εισάγονται 68g μίγματος N και H που περιέχει τα συστατικά του με στοιχειομετρική αναλογία. Τα συστατικά του μίγματος αντιδρούν και αποκαθίσταται η ισορροπία: N + 3H NH 3. Η πίεση του μίγματος ισορροπίας είναι 1,3 atm. α) να υπολογιστεί η μερική πίεση της NH 3 στην κατάσταση ισορροπίας β) το μίγμα ισορροπίας συμπιέζεται διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία οπότε τελικά περιέχει 60% κ.ό. NH 3. Να υπολογιστεί η πίεση του μίγματος στη νέα θέση ισορροπίας Διαλύεται 1 mol N O 4 σε ορισμένη ποσότητα διαλύτη και προκύπτει διάλυμα όγκου 1lt. Το διάλυμα θερμαίνεται στους Θ 0 C οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: N O 4 NO, με Κ=0,mol/lt. Το διάλυμα αραιώνεται σε διπλάσιο όγκο, Να υπολογιστεί η συγκέντρωση του NO στη νέα χημική ισορροπία που καταλήγει το σύστημα στους Θ 0 C Σε δοχείο σταθερού όγκου lt στους 1000Κ διοχετεύεται αέριο μίγμα CO και υδρατμών, το οποίο έχει σχετική πυκνότητα ως προς το Η ίση με 11,5. Όταν αποκατασταθεί η ισορροπία: CO + H O CO + H, το μίγμα ισορροπίας περιέχει 0%κ.ό. Η και έχει ολική πίεση 8, atm. Η θερμοκρασία 88

12 Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών. αυξάνεται στους 1100Κ, οπότε στη νέα κατάσταση ισορροπίας η μερική πίεση του CO είναι,55 atm. Να υπολογιστεί η Κ στους 1100Κ. Τι συμπέρασμα προκύπτει για την αντίδραση; Σε δοχείο 0,5lt διοχετεύονται ίσοι όγκοι CO και υδρατμών. Στους C τα σώματα αυτά αντιδρούν και δίνουν CO και H. Όταν αποκατασταθεί ισορροπία, ο συνολικός αριθμός γραμμομορίων όλων των σωμάτων είναι, ενώ η μερική πίεση του H είναι 97, atm. Πόσα gr CO πρέπει να προστεθούν στο μίγμα ισορροπίας ώστε όταν αποκατασταθεί πάλι ισορροπία στους C, η συγκέντρωση του H να είναι 1 mol/lt; Ποια είναι η μερική πίεση του H στη νέα κατάσταση ισορροπίας; Σε δοχείο όγκου V στους Θ 1 0 C, διοχετεύονται mol N O 4 και διασπώνται σύμφωνα με την εξίσωση: N O 4 NO. Το αέριο μίγμα ισορροπίας έχει σχετική πυκνότητα ως προς το Ο ίση με,3. Σε δοχείο όγκου V στους Θ 0 C διοχετεύονται mol N O 4 και αποκαθίσταται τελικά ισορροπία. Στο μίγμα ισορροπίας που προκύπτει η μερική πίεση του NO είναι διπλάσια της μερικής πίεσης του N O 4. Αν Θ 1 > Θ, να βρεθεί αν η αντίδραση διάσπασης είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη. Kp Για την αντίδραση: PCl 5 PCl 3 + Cl στους 7 0 C, η K είναι 0,04 mol.lt -1 Να υπολογιστεί η Kp της αντίδρασης στην ίδια θερμοκρασία Σε κλειστό δοχείο στους Θ 0 C έχει αποκατασταθεί η ισορροπία: H (g) + I (g) HI (g). Αν οι μερικές πιέσεις του Η και του I είναι 0, atm και η ολική πίεση του μίγματος είναι 1,8 atm, να υπολογιστούν οι σταθερές ισορροπίας Kp και K στην παραπάνω θερμοκρασία Σε δοχείο σταθερού όγκου θερμαίνεται ορισμένη ποσότητα PCl 5 στους 50 0 C, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: PCl 5 PCl 3 + Cl. Στην κατάσταση ισορροπίας η ολική πίεση είναι atm και το γραμμομοριακό κλάσμα του Cl στο αέριο μίγμα ισορροπίας είναι 0,4. Να υπολογιστεί η σταθερά Kp της αντίδρασης Σε δοχείο σταθερού όγκου στους Θ 0 C εισάγεται ποσότητα PCl 5, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: PCl 5 PCl 3 + Cl, με Kp = 0,05 στους Θ 0 C. Αν η ολική πίεση του μίγματος ισορροπίας είναι 1, atm να υπολογιστούν: α) ο βαθμός διάσπασης του PCl 5 β) η αναλογία όγκων των συστατικών του μίγματος ισορροπίας γ) η αρχική πίεση του PCl Σε δοχείο σταθερού όγκου στους Θ 0 C εισάγεται ποσότητα NO η οποία διασπάται και αποκαθίσταται η ισορροπία: NO NO + O. Στην κατάσταση ισορροπίας η ολική πίεση είναι 6 atm και το αέριο μίγμα ισορροπίας περιέχει 0% κ.ό.o. Να υπολογιστεί η σταθερά ισορροπίας Kp στην παραπάνω θερμοκρασία Το N O 4 διασπάται σε αέρια φάση σύμφωνα με την αντίδραση: N O 4 NO. Στους 7 0 C και για ολική πίεση του μίγματος ισορροπίας 1 atm, το ποσοστό διάσπασης είναι 0%. Να υπολογιστούν: α) οι σταθερές Kp και K στους 7 0 C β) το ποσοστό διάσπασης του N O 4 στους 7 0 C όταν η ολική πίεση είναι 0,1 atm Να ερμηνεύσετε την τιμή του ποσοστού διάσπασης με βάση την αρχή Le Chatelier Van Hoff Σε δοχείο σταθερού όγκου στους Θ 0 C εισάγεται ποσότητα SO 3 η οποία διασπάται σύμφωνα με την αντίδραση: SO 3(g) SO (g) + O (g). Στην κατάσταση ισορροπίας η μερική πίεση του O είναι 0,3 89

13 Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών atm και η ολική πίεση του μίγματος είναι 1,5 atm. Να βρεθεί ο βαθμός διάσπασης του SO 3, και η σταθερά Kp της αντίδρασης διάσπασης Σε κενό δοχείο σταθερού όγκου στους Θ 0 C εισάγουμε ποσότητα N O 4 η οποία ασκεί πίεση 0,6 atm. Διατηρώντας σταθερή θερμοκρασία αποκαθίσταται η ισορροπία: N O 4 NO. Η ολική πίεση στην κατάσταση ισορροπίας είναι 0,7 atm. Να υπολογιστεί ο βαθμός διάσπασης του N O 4 και η σταθερά ισορροπίας Kp στους Θ 0 C Σε κλειστό δοχείο στους Θ 0 C έχει αποκατασταθεί η ισορροπία: CO + H O CO + H. Στην κατάσταση ισορροπίας οι πιέσεις των αερίων είναι: 8 atm για το CO, 1 atm για το H O (g), 6 atm για το CO και 4 atm για το H. Προσθέτουμε στο μίγμα ορισμένη ποσότητα CO, οπότε στη νέα ισορροπία που αποκαθίσταται στους Θ 0 C η μερική πίεση του νερού είναι atm. Να υπολογιστεί η μερική πίεση της ποσότητας του CO που προσθέσαμε Σε δοχείο μεταβλητού όγκου εισάγουμε ποσότητα N O 4 η οποία ασκεί πίεση 0,3 atm. Διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία και την πίεση αποκαθίσταται η ισορροπία: N O 4 NO, με Kp = 0,4 atm. Να υπολογιστούν: α) η αναλογία των μερικών πιέσεων στην κατάσταση ισορροπίας β) ο λόγος του τελικού προς τον αρχικό όγκο του δοχείου Στους 40 0 C μια ποσότητα N O 4 διασπάται σύμφωνα με την εξίσωση: N O 4 NO. Το μίγμα ισορροπίας έχει ολική πίεση 1 atm και περιέχει 60% κ.ό. NO. α) να υπολογιστεί η σταθερά Kp της αντίδρασης διάσπασης β) να βρεθεί ο βαθμός διάσπασης του N O 4 στους 40 0 C, όταν η ολική πίεση του μίγματος ισορροπίας είναι 1,8atm Σε δοχείο σταθερού όγκου εισάγεται ποσότητα PCl 5, στους C, και διασπάται σύμφωνα με την αντίδραση: PCl 5 PCl 3 + Cl. Το μίγμα ισορροπίας έχει πυκνότητα,5gr/ml και ασκεί πίεση 1 atm. Να υπολογιστεί η σταθερά Kp της αντίδρασης διάσπασης Σε δοχείο σταθερού όγκου και σε ορισμένη θερμοκρασία εισάγονται 1 mol Η και 3 mol Ι, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: Η (g) + Ι (g) ΗΙ (g). Στην κατάσταση ισορροπίας περιέχονται στο δοχείο x mol ΗΙ. Προσθέτουμε στο δοχείο mol Η με αποτέλεσμα όταν αποκατασταθεί πάλι χημική ισορροπία, η ποσότητα του ΗΙ να είναι x. Να υπολογιστεί η σταθερά Kp της αντίδρασης στη θερμοκρασία του πειράματος Σε δοχείο σταθερού όγκου στους 7 0 C εισάγεται COCl υπό πίεση 1,5atm. Όταν αυξηθεί η θερμοκρασία στους 77 0 C το COCl διασπάται και αποκαθίσταται η ισορροπία: COCl CO + Cl. Αν στην κατάσταση ισορροπίας η ολική πίεση είναι 4atm, να βρεθούν: α) η σταθερά Kp στους 77 0 C β) η % κ.ό. σύσταση του αερίου μίγματος ισορροπίας Σε δοχείο σταθερού όγκου στους 7 0 C, μια ποσότητα N O 4 διασπάται σύμφωνα με την εξίσωση: N O 4 NO. Το μίγμα ισορροπίας έχει ολική πίεση 1 atm και πυκνότητα,805gr/ml. Να υπολογιστούν: α) η % κ.ό. σύσταση του αερίου μίγματος β) η σταθερά ισορροπίας Kp στις παραπάνω συνθήκες Σε δοχείο στους Θ 0 C έχει αποκατασταθεί η ισορροπία: Α (g) Β (g). Το αέριο μίγμα έχει πίεση 1 atm και περιέχει 40% κ.ό. Β. Διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία μεταβάλλουμε την πίεση του μίγματος ισορροπίας ώστε να περιέχει 5% κ.ό. από το Β. Ποια είναι η τελική πίεση του μίγματος; 90

14 Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών Σε δοχείο σταθερού όγκου στους Θ 0 C εισάγουμε ορισμένη ποσότητα COCl η οποία διασπάται σύμφωνα με την αντίδραση: COCl (g) CO (g) + Cl (g). Στην κατάσταση ισορροπίας το μίγμα περιέχει 0% κ.ό.co και ασκεί πίεση 5atm. Μειώνοντας τον όγκο του δοχείου αποκαθίσταται νέα ισορροπία στην ίδια θερμοκρασία με ολική πίεση αερίων 8atm. Να βρεθούν οι μερικές πιέσεις των συστατικών του μίγματος στη νέα χημική ισορροπία Αέριο μίγμα έχει κ.ό. σύσταση 40% Α, 40% Β και 0% Γ. Το μίγμα εισάγεται σε δοχείο σταθερού όγκου στους Θ 0 C οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: Α (g) Β (g) + Γ (g) με Κp =3,75. Αν η πίεση του μίγματος ισορροπίας είναι 5 atm να υπολογιστούν οι μερικές πιέσεις των συστατικών του Σε δοχείο όγκου εισάγουμε ορισμένη ποσότητα αερίου Α το οποίο δια-σπάται σύμφωνα με την εξίσωση: Α (g) Β (g) + Γ (g). Στην κατάσταση ισορροπίας το αέριο μίγμα περιέχει 0% κ.ό. από το αέριο Γ και ασκεί ολική πίεση 5atm. Να υπολογιστεί η σταθερά ισορροπίας Κp Για την ισορροπία: Α (g) + Β (s) Γ (g) + Δ (g) στους 7 0 C, η Κ είναι 0,1mol.lt -1. Να υπολογιστεί η Κp της ισορροπίας στους 7 0 C Σε δοχείο όγκου 10lt προσθέτουμε 30g CaCO 3 και θερμαίνουμε σε ορισμένη θερμοκρασία, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: CaCO 3(s) CaO (s) + CO (g). Αν στην κατάσταση ισορροπίας περιέχονται στο δοχείο 5,6g στερεού να υπολογιστεί η K της ισορροπίας Για την ισορροπία: C (s) + CO (g) CO (g) σε ορισμένη θερμοκρασία η Kp είναι 1,8atm. Αν η διαφορά γραμμομοριακών κλασμάτων CO και CO στο μίγμα ισορροπίας είναι 0,6, να υπολογιστεί η ολική πίεση του μίγματος ισορροπίας Σε δοχείο σταθερού όγκου εισάγονται 4 mol Fe και 4 mol H O. Το μίγμα θερμαίνεται στους C, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: 3Fe (s) + 4H O (g) Fe 3 O 4(s) + 4H (g) με K = 81. Να υπολογιστούν: α) η σύσταση του στερεού στην κατάσταση ισορροπίας β) οι μερικές πιέσεις των αερίων όταν η ολική πίεση είναι atm Για την αντίδραση διάσπασης: CaCO 3(s) CaO (s) + CO (g) η σταθερά Κ είναι 0,05mol.lt -1 στους Θ 0 C. Ποια είναι η ελάχιστη ποσότητα CaCO 3 που πρέπει να εισάγουμε σε δοχείο lt στους Θ 0 C, ώστε να αποκατασταθεί χημική ισορροπία; Σε δοχείο όγκου 1lt εισάγουμε αέριο μίγμα HCl και O το οποίο έχει σχετική πυκνότητα ως προς το H ίση με 17,8 οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: 4HCl (g) + O (g) Cl (g) + H O (l). Στην κατάσταση ισορροπίας το αέριο μίγμα περιέχει 3mol Cl και η μερική πίεση του οξυγόνου είναι ίση με τη μερική πίεση του χλωρίου. Να υπολογιστεί η σταθερά Κ στην θερμοκρασία του πειράματος Σε δοχείο προσθέτουμε CaCO 3(s) και θερμαίνουμε στους Θ 0 C οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: CO 3(s) CaO (s) + CO (g). Στην κατάσταση ισορροπίας περιέχονται 5,6g CaO. Διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία μειώνουμε τον όγκο του δοχείου κατά 5%. Να υπολογιστεί η ποσότητα του CaO στην τελική κατάσταση ισορροπίας. Ένα ή περισσότερα σώματα συμμετέχουν ταυτόχρονα σε πολλές ισορροπίες Σε δοχείο όγκου 1lt προσθέτουμε μίγμα 0,1mol SO Cl 0,mol PCl 5 και θερμαίνουμε στους Θ 0 C, οπότε αποκαθίστανται οι ισορροπίες: 91

15 Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών SO Cl (g) SO (g) + Cl (g) με Κ=0,4mol.lt -1 και PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl (g). Αν στην κατάσταση ισορροπίας περιέχονται στο δοχείο 0,1mol Cl να υπολογιστούν: α) τα mol του PCl 5 και του SO Cl στην ισορροπία β) οι βαθμοί διάσπασης των PCl 5 και SO Cl στις παραπάνω συνθήκες Σε δοχείο σταθερού όγκου στους Θ 0 C εισάγουμε ισομοριακό μίγμα COCl και SO Cl το οποίο ασκεί πίεση 4 atm. Διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία αποκαθίστανται οι ισορροπίες: COCl CO + Cl και SO Cl SO + Cl με Kp=4. Στην κατάσταση ισορροπίας η μερική πίεση του Cl είναι atm. Να υπολογιστεί η σταθερά ισορροπίας Kp για την πρώτη αντίδραση Σε κλειστό δοχείο στους Θ 0 C εισάγεται στερεό Α το οποίο διασπάται σύμφωνα με την αντίδραση: Α (s) Β (g) + Γ (g). Στην ίδια θερμοκρασία το Γ διασπάται σε Δ και Ε: Γ (g) Δ (g) + Ε (g). Αν η τελική πίεση στο δοχείο είναι 16atm και το αέριο μίγμα περιέχει 1,5% κ.ό. Γ, να υπολογιστούν οι σταθερές Kp για τις δύο ισορροπίες Όταν θερμαίνεται το N O 5 στους Θ 0 C διασπάται σύμφωνα με την αντίδραση: N O 5(g) N O 3(g) + O (g) με K=8 mol.lt -1. Στην ίδια θερμοκρασία το N O 3 διασπάται σύμφωνα με την εξίσωση: N O 3(g) N O (g) + O (g) για την οποία K = mol.lt -1. Σε δοχείο όγκου 1lt εισάγονται 4 mol N O 5 και θερμαίνονται στους Θ 0 C. Να βρεθεί η σύσταση του μίγματος ισορροπίας. Συνδιαστικές ασκήσεις στην χημική ισορροπία Για την αντίδραση: CO + H O CO + H, η σταθερά ισορροπίας είναι 4 σε ορισμένη θερμοκρασία Θ 0 C. Σε δοχείο σταθερού όγκου στους Θ 0 C, παραμένουν σε κατάσταση ισορροπίας mol CO, mol H O (g),4 mol CO και ορισμένη ποσότητα H. α) στην κατάσταση ισορροπίας προσθέτουμε mol CO και αφαιρούμε,6 mol H. Να βρεθεί η ποσότητα του CO, όταν αποκατασταθεί νέα χημική ισορροπία. β) στην αρχική κατάσταση ισορροπίας προσθέτουμε 1 mol H O, mol CO και mol H. Να βρεθεί η ποσότητα του CO όταν αποκατασταθεί χημική ισορροπία Σε δοχείο σταθερού όγκου 10 lt στους C εισάγονται 1 mol Η και 1 mol Ι, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: Η (g) + Ι (g) ΗΙ (g) με K=64. α) να υπολογιστεί η %κ.ό. σύσταση του μίγματος ισορροπίας β) διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία τριπλασιάζουμε τον όγκο του δοχείου. Να υπολογιστούν οι μερικές πιέσεις των αερίων στην κατάσταση ισορροπίας Σε κλειστό δοχείο στους 1000Κ θερμαίνεται ορισμένη ποσότητα COCl η οποία διασπάται σύμφωνα με την αντίδραση: COCl (g) CO (g) + Cl (g). Στην κατάσταση ισορροπίας το μίγμα έχει ολική πίεση 1atm και πυκνότητα 1gr/lt. Να υπολογιστεί η σταθερά Kp στους 1000Κ Σε κενό δοχείο στους 17 0 C που περιέχει αρκετή ποσότητα C εισάγεται ποσότητα CO η οποία ασκεί πίεση atm. Όταν αυξηθεί η θερμοκρασία στους 57 0 C το CO ανάγεται και αποκαθίσταται η ισορροπία: C (s) + CO (g) CO (g). Αν η ολική πίεση στην κατάσταση ισορροπίας είναι 5 atm, να βρεθούν: α) η Κp της αντίδρασης β) η % κ.ό. και η %κ.β. σύσταση του αερίου ισορροπίας Σε δοχείο σταθερού όγκου που περιέχει μεγάλη ποσότητα C διοχετεύεται μίγμα CO και CO, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: C (s) + CO (g) CO (g) με Κp=0,1atm στη θερμοκρασία του πειράματος. Στην κατάσταση ισορροπίας το αέριο μίγμα έχει σχετική πυκνότητα ως προς το Η ίση με 1,. Να υπολογιστεί η ολική πίεση των αερίων στην κατάσταση ισορροπίας. 9

16 Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών Σε δοχείο όγκου 3, lt στους Θ 0 C διοχετεύεται 1mol C H και παρουσία καταλύτη μετατρέπεται σε C 6 H 6, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: 3C H C 6 H 6. Κατά την καύση του μίγματος ισορροπίας εκλύονται 80 kal. Να υπολογιστεί η απόδοση και η K της αντίδρασης. Οι θερμότητες καύσης του C H και του C 6 H 6 είναι αντίστοιχα 310 και 780 kal/mol Στους 80 0 C έχουμε τις ακόλουθες ισορροπίες: CaCO 3(s) CaO (s) + CO (g) με Κ 1 =0,mol.lt -1 C (s) + CO (g) CO (g) με Κ = mol.lt -1 1 mol CaCO 3 και 1 mol C εισάγονται σε δοχείο 1lt στους 80 0 C. α) Να υπολογίσετε την σύσταση και την ολική πίεση του συστήματος, υποθέτοντας ισόθερμες συνθήκες. β) Ποιος είναι ο όγκος για τον οποίο όλο το CaCO 3 θα μπορούσε να διασπαστεί στους 80 0 C; Η σταθερά ισορροπίας της αντίδρασης: PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl (g) είναι Κ=0,0 στους 500Κ. α) ποιες οι μονάδες της Κ; β) ποια η αριθμητική τιμή και οι μονάδες της Κp; γ) στην κατάσταση ισορροπίας σε δοχείο όγκου V=100lt και θερμοκρασία 500Κ να βρεθεί ο αριθμός mol του Cl αν οι αρχικές ποσότητες των PCl 5 και PCl 3 είναι 4 και 8 mol αντίστοιχα. δ) αν ελαττωθεί ο όγκος του δοχείου θα υπάρχει λιγότερο ή περισσότερο Cl στην κατάσταση ισορροπίας; Στη θέση ισορροπίας του συστήματος : Α + 3Β Γ έχουμε 1 mol Α, 1 mol Β και κάποια ποσότητα Γ. Να αιτιολογηθεί γιατί δεν είναι εφικτά τα ακόλουθα: α) προσθήκη 1 mol Α να παράγει επιπρόσθετα 1,9 mol Γ β) προσθήκη 3 mol του Β να παράγει επιπρόσθετα mol του Γ Στους 65 0 C και όταν η πίεση είναι 1atm το N O 4 διασπάται κατά 60%. Η πίεση αυξάνεται με μείωση του όγκου στο ήμισυ. Να υπολογιστεί η Κ και ο νέος βαθμός διάσπασης. 93