RÓWNOWAGA CHEMICZNA. REGUŁA LE CHATELIERA.
REGUŁA Le Chateliera( reguła przekory, reguła Le Chateliera i Brauna)- jeżeli stan równowagi zostanie zakłócony,w układzie rozpocznie się taka przemiana, która będzie przeciwdziałać zakłóceniom, prowadząc do ponownego osiągnięcia stanu równowagi.
Stała równowagi K- stosunek iloczynu stężeń produktów podniesionych do odpowiednich potęg, do iloczynu stężeń substratów podniesionych do odpowiednich potęg.
Aa + Bb ⇆ Cc + Dd
$$K = \frac{\lbrack C\rbrack^{c} \bullet \lbrack D\rbrack^{d}}{\lbrack A\rbrack^{a} \bullet \lbrack B\rbrack^{b}}$$
Ogólne zasady wynikające z reguły przekory:
1. Wprowadzenie substratu do układu w stanie równowagi powoduje przesunięcie równowagi w prawo.
2. Wprowadzenie produktu do układu w stanie równowagi przesuwa równowagę w lewo.
3. Usuwanie produktu z układu w stanie równowagi przesuwa równowagę w prawo.
4. Usuwanie substratów z układu w stanie równowagi przesuwa równowagę w lewo.
5. Ogrzewanie układu, w którym przebiega reakcji egzoenergetyczna, przesuwa równowagę w lewo, a w przypadku reakcji endoenergetycznej- w prawo.
6. Chłodzenie układu, w którym przebiega reakcja egzoenergetyczna, przesuwa równowagę w prawo, a w przypadku rekcji endoenergetycznej- w lewo.
7. Wzrost ciśnienia powoduje przesunięcie równowagi w prawo wtedy, gdy reakcji przebiega w fazie gazowej z tzw. zmniejszeniem objętości reagentów Vs > Vp. Jeśli zachodzeniu reakcji towarzyszy wzrost objętości, czyli Vs < Vp, to wzrost ciśnienia sprzyja przebiegowi reakcji w lewo. Gdy Vs=Vp, wzrost ciśnienia nie ma wpływu na stan równowagi reakcji.
8. Obecność katalizatora nie ma wpływu na stan równowagi reakcji, ale ma wpływ na jej szybkość.
Zad 1. Ułożyć równania wyrażające prawo działania mas dla następujących reakcji przebiegających w fazie gazowej: a) 2 H2 + O2 ⇆ 2 H2O b) 2 CO + O2 ⇆ 2 CO2 c) H2 + Cl2 ⇆ 2 HCl d) 4 NH3 + 5 O2 ⇆ 4 NO + 6H2O
Zad 2. Ułożyć równania wyrażające prawo działania mas dla podanych reakcji. Określ wymiar stężeniowej stałej równowagi: a) C(s) +O2(g) ⇆CO2(g) b) 2SO2(g) + O2(g)⇆2SO3(g) c) A(aq) +3B(s)⇆C(aq) d) 2 CH49g) + O2(g)⇆2 CO(g) + 4 H2(g).
Zad 3. Oblicz stałą równowagi chemicznej dla reakcji: 2 NO2⇆ 2 NO + O2 jeżeli stężenia substancji w stanie równowagi wynoszą : [NO2]=0,06 mol/dm3, [NO]=0,24 mol/dm3, [O2]=0,12 mol/dm3.
Zad 4. W reakcji 2 CO + O2 ⇆ 2 CO2 , przy początkowym stężeniu molowym a CO oraz b tlenu, tworzy się po dojściu do stanu równowagi c moli/dm3 CO2. Określ stałą równowagi Kc w funkcji a,b ,c.
Zad 5. Mieszaninę 2,94 mola jodu i 8,1 mola wodoru ogrzewano w temperaturze 721 K do osiągnięcia równowagi w fazie gazowej. Stwierdzono, że powstało 5,64 mola jodowodoru. Oblicz stałą równowagi K tworzenia jodowodoru.
Zad 6. Dal reakcji H2 + I2⇆ 2 HI stała szybkości w temperaturze 670 K wynosi 3,79*10-2 dm3*mol-1*s-1, a stała szybkości reakcji odwrotnej 5,88*10-4 dm3* mol-1*s-1 . Oblicz stałą równowagi Kc reakcji: H2 +I2⇆ 2 HI.
Zad 7. W stanie równowagi układu: N2+3 H2 ⇆ 2 NH3 stężenia wynosiły: azotu 3 mol/dm3, wodoru 9 mol/dm3, amoniaku 4 mol/dm3. Obliczyć stężenia wyjściowe wodoru i azotu.
Zad 8. Równowaga reakcji H2 + I2⇆ 2 HI ustaliła się przy następujących stężeniach: [H2]=0,25 mol/dm3, [I2]= 0,05 mol/dm3, [HI]= 0,9 mol/dm3. Obliczyć wyjściowe stężenia substratów.
Zad 9. W temperaturze 1100 K stała równowagi Kc reakcji CO2 +H2⇆CO +H2O jest równa jedności. Ile moli CO2 ulegnie przemianie w CO, jeżeli zmiesza się 1 mol CO2 z 5 molami H2 i ogrzeje w zamkniętym naczyniu do 1100 K?
Zad 10. Oblicz stężenie substancji B w stanie równowagi jeżeli wartość stałej Kc wynosi 3*10-2, stężenia równowagowe pozostałych substancji wynoszą: [A]=0,5 mol/dm3 , [C]=0,2 mol/dm3, [D]=0,1 mol/dm3, reakcja przebiega w fazie gazowej według równania: a) A + B →C +D b) A + 2 B→ C + D c) 2 A + B → C + D.
Zad 11. Obliczyć stężenia gazowych reagentów układu FeO + CO ⇆Fe + CO2 w stanie równowagi, w temperaturze 1300 K, jeżeli Kc= 0,5, a początkowo stężenia wynosiły : [CO]=0,5 mol/dm3, [CO2]=0,1 mol/dm3.