Likevektskonsentrasjon Eksempel Problem

Løse likevektskonsentrasjoner for reaksjoner med små verdier for K

Getty Images/Atomic Imagery

Dette eksempelproblemet viser hvordan man beregner likevektskonsentrasjonene fra startforhold og reaksjonens likevektskonstant. Dette eksempel på likevektskonstant gjelder en reaksjon med en 'liten' likevektskonstant.

Problem:

0,50 mol N_togass ​​blandes med 0,86 føflekker av O_togass ​​i en 2,00 L tank ved 2000 K. De to gassene reagerer for å danne nitrogenoksidgass ved reaksjon

N_to(g) + O_to(g) 2 NO(g).

Hva er likevektskonsentrasjoner av hver gass?

Oppgitt: K = 4,1 x 10^-4på 2000 K

Løsning:

Trinn 1 - Finn startkonsentrasjoner:

[N_to]_O= 0,50 mol/2,00 L

[N_to]_O= 0,25 M

[O_to]_O= 0,86 mol/2,00 L

[O_to]_O= 0,43 M

[NEI]_O= 0 M

Trinn 2 - Finn likevektskonsentrasjoner ved å bruke antakelser om K:

Likevektskonstanten K er forholdet mellom Produkter til reaktanter. Hvis K er et veldig lite tall, vil du forvente at det er flere reaktanter enn produkter. I dette tilfellet er K = 4,1 x 10^-4er et lite tall. Faktisk indikerer forholdet at det er 2439 ganger flere reaktanter enn produkter.

Vi kan anta svært lite N_toog O_tovil reagere på skjema NO. Hvis mengden N_toog O_tobrukt er X, da dannes bare 2X av NO.

Dette betyr at ved likevekt vil konsentrasjonene være

[N_to] = [N_to]_O- X = 0,25 M - X
[O_to] = [O_to]_O- X = 0,43 M - X
[NEI] = 2X

Hvis vi antar X er ubetydelig sammenlignet med konsentrasjonene av reaktantene, kan vi ignorere effektene deres på konsentrasjonen

[N_to] = 0,25 M - 0 = 0,25 M
[O_to] = 0,43 M - 0 = 0,43 M

Erstatt disse verdiene i uttrykket med likevektskonstanten

K = [IKKE]^to/[N_to][O_to]
4,1 x 10^-4= [2x]^to/(0,25)(0,43)
4,1 x 10^-4= 4X^to/0,1075
4,41 x 10^-5= 4X^to
1,10 x 10^-5= X^to
3,32 x 10^-3= X

Bytt inn X i likevektskonsentrasjonsuttrykkene

[N_to] = 0,25 M
[O_to] = 0,43 M
[NEI] = 2X = 6,64 x 10^-3M

Trinn 3 - Test din antagelse:

Når du gjør antagelser, bør du teste antagelsen din og sjekke svaret ditt. Denne antakelsen er gyldig for verdier av X innenfor 5 % av konsentrasjonene av reaktantene.

Er X mindre enn 5 % av 0,25 M?
Ja - det er 1,33 % av 0,25 M

Er X mindre enn 5 % av 0,43 M
Ja - det er 0,7 % av 0,43 M

Plugg svaret tilbake inn i likevektskonstanten-ligningen

K = [IKKE]^to/[N_to][O_to]
K = (6,64 x 10^-3M)^to/(0,25 M)(0,43 M)
K = 4,1 x 10^-4

Verdien av K stemmer overens med verdien gitt i begynnelsen av oppgaven.Forutsetningen er bevist gyldig. Hvis verdien av X var større enn 5 % av konsentrasjonen, så kvadratisk ligning må brukes som i dette eksempelet.

Svar:

Likevektskonsentrasjonene av reaksjonen er

[N_to] = 0,25 M
[O_to] = 0,43 M
[IKKE] = 6,64 x 10^-3M