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Comment calculer les concentrations d'une réaction chimique d'équilibre

Publié:2014-07-26Source: général
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Comment calculer les concentrations d'une réaction chimique d'équilibre

Calculer les concentrations d'équilibre est une compétence importante pour que vous réussissiez dans la chimie générale ou d'introduction. Heureusement, il est souvent très difficile, et aussi longtemps que vous vous souvenez de votre algèbre et savez comment définir l'équation de la constante d'équilibre, vous pouvez résoudre sans trop de peine. Rappelez-vous, cependant, que l'équilibre changement constant si les changements de température, de sorte que vous devriez toujours vous assurer la constante d'équilibre que vous utilisez est valable pour la température en question.

Niveau de difficulté:

Modérément difficile

Vous avez besoin

Une calculatrice

Instructions

1 Ecrire l'équation de la réaction pour la réaction ou le processus que vous étudiez. Cette information sera donnée dans le cadre du problème. Par exemple, supposons que vous étudiez la réaction entre l'hydrogène et le brome pour former du bromure d'hydrogène. La température est de 1000 Kelvin. Votre équation de réaction est la suivante: H2 (g) + Br2 (g) <----> 2 HBr (g) A noter que le (g) indique que tous les réactifs et les produits sont dans ce cas les gaz .

2 Rédigez la constante d'équilibre pour la réaction. Ces données, en général, aussi ce que vous voulez pour résoudre le problème. Exemple: La constante d'équilibre pour: H2 + Br2 <----> 2 HBr à 1000 Kelvin est de 3,8 x 10 4.

3 Sets l'équation de la constante d'équilibre. Rappelons que la constante d'équilibre K est égale à l'activité des produits de réaction, chaque élevé à la puissance du coefficient dans l'équation de la réaction multiplié et divisés par l'action des réactifs dans la réaction, chaque élevé à la puissance de leurs coefficients dans l'équation de réaction et multipliés ensemble. En d'autres termes, pour tout générique comme la réaction suivante: aA + bB -> cC + dD l'équation de la constante d'équilibre est k = [(C ^ activité c) * (D ^ activité d)] / [ (activité de A ^ a) * (B ^ activité b)] En général, les activités peut approcher de la manière suivante. Pour un solide ou liquide pur pur, l'activité est 1, de sorte liquides et des solides purs semblent jamais dans l'expression de la constante d'équilibre. L'activité d'un soluté, cependant, est leur concentration tandis que l'activité d'un gaz sa pression partielle sera. Exemple: H2 + Br2 <----> 2 HBr, à la fois les réactifs et les produits sont des gaz, de sorte que l'activité est égale à sa concentration exprimée en pression partielle. L'expression de la constante d'équilibre est donc comme suit: K = (pression partielle de HBr) ^ 2 / [(pression partielle de H2) * (pression partielle de Br2)] On notera que la pression à élever au carré HBr partielle, depuis un coefficient de 2 dans l'équation de la réaction.

4 Dessinez un ICE de table (ICE est un mnémonique pour Initialement> Change-> Balance). Ce tableau aura trois lignes et une colonne pour chaque réactif et produit. Les trois rangées sera la concentration initiale de chaque composé, après le changement de concentration et, finalement, la concentration de chacun d'équilibre. Utilisez la lettre x en tant que variable pour représenter les concentrations des données inconnues. Exemple: dans la réaction de HBr, vous avez trois rangées (initiale, Changement et la balance) dans votre table et trois colonnes (HBr, Br2 et H2). La concentration initiale de HBr est égal à 0; les concentrations initiales de H2 et Br2 vous devraient fournir dans le problème, de sorte que pour cet exemple, supposons que les pressions partielles initiales de chacun est de 1 bar. La variation de la concentration au cours de la réaction des deux composés est inconnu, si l'appel x. Pour chaque molécule de réactif H2 et Br2, HBr deux molécules sont formées, par conséquent, la variation de la concentration de HBr est 2x. Et la concentration de chaque composé d'équilibre est égale à la concentration initiale change brutalement. Par conséquent, la concentration de HBr à l'équilibre est égal à 0 + 2x, tandis que les concentrations à l'équilibre à la fois en tant que Br2 pour H2, sont égaux à 1 - x.

5 Remplacez les valeurs de votre table de glace dans l'équation de la constante d'équilibre. Exemple: votre équation de la constante d'équilibre était comme suit: K = (pression partielle de HBr) ^ 2 / [(pression partielle de H2) * (pression partielle de Br2)] De votre table de glace, vous savez que la pression partielle HBr est 2x, tandis que les pressions partielles de H2 comme le Br2 sont le 1-x. Par conséquent, substitue ces valeurs dans l'équation de la constante d'équilibre de ce qui suit: K = (2x) ^ 2 / [(1 - x) (1 - x)]

6 Simplifiez votre équation de la constante d'équilibre et la transformer en une équation quadratique avec trois termes est égale à zéro. Pour cette partie, vous aurez besoin d'un peu d'algèbre (vous devrez peut-être revoir ce que vous avez appris dans le secondaire). Exemple: Si vous voyez votre équation K = (2x) ^ 2 / (1 - x) (1 - x), vous pouvez multiplier les deux côtés par le dénominateur de la fraction de ce qui suit: K (1 - x) (1 - x ) = (2x) ^ 2 élargit maintenant les deux termes entre parenthèses sur le côté gauche, effectuer des opérations de multiplication pour la suivante: K + K x ^ 2 - 2KX = (2x) ^ 2 reste maintenant un membre du droit à deux côtés pour ce qui suit: K x ^ 2 - 4 x ^ 2-2 Kx + K = 0 puis combine les deux premiers termes de ce qui suit: (K - 4) x ^ 2-2 Kx + K = 0 Maintenant, vous pouvez utiliser la formule quadratique pour résoudre cette équation.

7 Utilisez la formule quadratique à résoudre pour x. Rappelez-vous de remplacer la valeur de K qui vous a donné avant de résoudre le problème. Rappelez-vous aussi que la formule quadratique ressemble à ceci: x = [-b +/- (b ^ 2 - 4ac) ^ 1/2] / 2a, où a, b et c sont les coefficients pour les trois termes de l'équation quadratique. Exemple: vous savez que K = 3,8 × 10 ^ 4. Vous pouvez remplacer cette valeur dans l'équation comme suit: 37996 x ^ 2 à 76000 x 3,8 x 10 + 4 = 0 peut remplacer ces valeurs dans l'équation de la formule quadratique où a = 37996, b = -76 000 c = 3,8 x 10 4. Une fois que vous faites cela, vous aurez deux résultats, comme pour la formule quadratique. Dans ce cas, ces résultats sont de 0,989 et 1,01. Le deuxième résultat est dénuée de sens, parce que vous ne pouvez pas consommer une grande quantité de réactifs que vous aviez pour démarrer la réaction. Par conséquent, le premier résultat, 0,989, est correcte.

8 Remplacez la valeur que vous avez calculé par table de glace pour déterminer la concentration finale des produits et réactifs. Exemple: 0,989 bar est x. Mais si vous vous souvenez de la table de glace, la concentration finale de HBr était 2x, tandis que les concentrations finales de H2 et Br2 étaient 1 - x. Par conséquent, la nouvelle pression partielle de HBr = 2 x 0,989 = 1,98 bar, tandis que les nouvelles pressions partielles de H2 et BR2 sont 0,011 bar chacune (environ).

Conseils et avertissements

Une fois que vous maîtrisez le truc, il deviendra tout à fait simple. Les erreurs les plus courantes et les plus frustrants sont généralement liés à la partie de la substance chimique, mais dans la partie des mathématiques, en particulier avec la formule quadratique. Il est facile d'entrer dans le mauvais numéro dans votre calculatrice et puis terminer demandant pourquoi votre réponse ne fait pas de sens. Assurez-vous de bien vérifier votre travail.

[Rédacteur: Admin]
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