kémiaérettségi.hu
portál kémia érettségire, felvételire készülőknek
Aktuális Letöltések Információk Felkészítés Segédanyagok Fórum
Kezdőlap - Hírek
Blog
Fórum
Feladatsorok
Követelmények
Szóbeli anyagok
Írásbeli vizsga
Szóbeli vizsga
Hasznos linkek
Kapcsolat
Magántanárok
Előkészítő tanfolyamok
Felkészülés önállóan
Elmélet
Számítások
Periódusos rendszer


Számítási feladatok a kémia érettségin


6. Hogyan oldjunk meg egyensúlyokkal kapcsolatos példákat?

Mi lehet a kérdés?
- Számítsuk ki az egyensúlyi koncentrációkat a kiindulási mennyiségekből, adjuk meg az egyensúlyi elegy százalékos összetételét
- A kiindulási vegyület disszociációfokának meghatározása (hány %-a disszociált)
- Egyensúlyi állandó felírása, meghatározása
- Egyensúlyi nyomás meghatározása (egyensúlyi anyagmennyiségek és a reakcióedény térfogatának ismeretében)
- Mi hogyan befolyásolja az egyensúlyt (hőmérséklet, nyomás, komponens hozzáadása, elvonása, katalizátor)

Felhasználható összefüggések
- Tömeghatás törvénye: Adott hőmérsékleten és nyomáson létrejövő egyensúlyban a reakcióban részt vevő vegyületek koncentrációjának megfelelő hatványon vett szorzata állandó (megfelelő hatvány: az adott vegyület sztöchiometriai együtthatója a reakcióegyenletben; a kiindulási anyagokat a nevezőbe, a termékeket a számlálóba kell írni). Ez az egyensúlyi állandó.
- Disszociációfok (adott vegyületre) = átalakult mennyiség / kiindulási mennyiség
- Az egyensúly eltolódását, a reakció irányát befolyásoló tényezők
- Egyesített gáztörvény (pV = nRT)

A megoldás javasolt menete
- Írjuk fel és rendezzük a lejátszódó reakció egyenletét
- Írjuk fel a folyamat egyensúlyi állandóját
- Készítsünk táblázatot, amelyben feltüntetjük az egyenletben szereplő összes komponens kiindulási, átalakult és egyensúlyi mennyiségét (amennyiben a reakcióedény zárt, a térfogat nem változik, koncentrációkkal számoljunk, egyébként anyagmennyiségekkel)

Mintapélda
A H2(g) + I2(g) = 2HI(g) reakció egyensúlyi állandója 400°C-on: K=200. Ezen a hőmérsékleten 2,00 dm3 térfogatú légüres edénybe 0,0800 mol hidrogént, 0,0800 mol I2-gőzt és 0,600 mol HI-gázt vezetünk be.
Indokolja meg (számítással alátámasztva) milyen irányú reakció várható! Számítsa ki a reakcióban résztvevő anyagok koncentrációját az egyensúly beállta után!
Mekkora az edényben a gázok együttes nyomása a reakció kezdetén illetve az egyensúly beállása után? R=8,314 J mol-1K-1
(1999 / 4. feladat, 15 pont)

Megoldás
1. A reakció irányának megállapítása
A reakció egyensúlyi állandója:
K = [HI]2 / [H2][I2] = 200
A komponensek kiindulási koncentrációja:
c(H2) = n / V = 0,08 / 2 = 0,04 mol / dm3
c(I2) = n / V = 0,08 / 2 = 0,04 mol / dm3
c(HI) = n / V = 0,6 / 2 = 0,30 mol / dm3
A kiindulási koncentrációkat az egyensúlyi állandó kifejezésébe írva:
c(HI)2 / c(H2)c(I2) = 0,302 / (0,04 × 0,04) = 56,25 < K = 200
A reakció az egyesülés irányába indul meg (c(HI) növekszik, c(H2) és c(I2) csökken).
2. Egyensúlyi koncentrációk kiszámítása. Készítsünk táblázatot, amelyben feltüntetjük a reakcióban részt vevő komponensek kiindulási koncentrációját és koncentrációjuk megváltozását.
Jelöljük x-szel az egyensúly beállásáig elreagált H2 mennyiségét. Ez esetben az I2-ből ugyanennyi fogyott, míg a HI-ből 2x keletkezett:
c (mol / dm3) Kiindulás Átalakult Egyensúlyban
H2 0,04 - x  
I2 0,04 - x  
HI 0,30 2x  
Figyelembe véve, hogy
c(egyensúlyban) = c(kiindulás) + c(átalakult)

az egyensúlyi koncentrációkat is beírhatjuk a táblázatba:
c (mol / dm3) Kiindulás Átalakult Egyensúlyban
H2 0,04 - x 0,04 - x
I2 0,04 - x 0,04 - x
HI 0,30 2x 0,30 + 2x
3. Az ismeretlen egyensúlyi koncentrációkat írjuk be az egyensúlyi állandó kifejezésébe, és oldjuk meg a kapott egyenletet
Az egyensúlyi koncentrációkat behelyettesítve
K = [HI]2 / [H2][I2] = (0,30 + 2x)2(0,04 - x)2 = 200
Az egyenlet mindkét oldalából gyököt vonunk (ezt megtehetjük, mivel a négyzeten levő számok koncentrációértékek, így negatívak nem lehetnek):
(0,30 + 2x) / (0,04 - x) = 14,142
A kapott egyismeretlenes, elsőfokú egyenletet megoldva x = 0,0165 mol / dm3

Ebből az egyensúlyi koncentrációk:
[H2] = 0,04 - x = 0,04 - 0,0165 = 0,0235 mol / dm3
[I2] = [H2] = 0,0235 mol / dm3
[HI] = 0,30 + 2x = 0,333 mol / dm3
4. A nyomás meghatározása a reakció kezdetén és az egyensúly beállása után
reakció kezdetén a reakcióedényben uralkodó nyomás a pV = nRT összefüggésből számítható:
V = 2 dm3 = 0,002 m3
n = n(H2) + n(I2) + n(HI) = 0,08 + 0,08 + 0,60 = 0,76 mol
R = 8,314 J mol-1K-1
T = 400°C = 400 + 273,15 = 673,15 K
A fenti adatokat behelyettesítve
p = nRT / V = 0,76 × 8,314 × 673,15 / 0,002 = 2,127 × 106 Pa = 2,127 MPa

A reakció során az összes anyagmennyiség nem változik, ezért a reakció végén a nyomás ugyanennyi.


További tanácsok
- Az egyesített gáztörvénybe (pV = nRT) mindig SI alapegységben megadott mennyiségeket helyettesítsünk be (Pa, m3, mol, K), így az eredményt is SI alapegységben kapjuk meg.
- A feladat szövegében megadott atom- és móltömegekkel számoljunk (ha meg van adva)
- Ha nincs konkrét anyagmennyiség, térfogat megadva, csak arányok, koncentrációk, akkor számoljunk pl. 1 dm3 reakcióeleggyel.

Ha van még kérdésed...
...akkor irány a fórum!

Gyakorló feladatok

1998 / 1. feladat (5 pont)
2000 pótfeladatsor / 2. feladat (8 pont)
2005 május / 7. feladat (10 pont)
2007 október / 5. feladat (14 pont)


Frissítve: 2012. augusztus 26.
kemiaerettsegi.hu © 2008-2015