حلول الأسئلة
السؤال
تنبأ من خلال قيم ثوابت الاتزان بحالة الاتزان للتفاعلات التالية:
2H2 O 2H 2 +O 2 حيث أن: K C = 1.1x10 -81
الحل
قيمة ثابت الاتزان صغيرة جداً أي عند الاتزان فإن كمية المواد الناتجة ضئيلة جداً لدرجة يمكن اعتبار أن هذا التفاعل لا يحدث من الناحية العملية.
مشاركة الحل
الدرس: 2-10 اهمية ثابت الاتزان
إن لمعرفة قيمة ثابت الاتزان أهمية كبيرة في:
- أولاً: تحديد اتجاه التفاعل.
- ثانيًا: تبيان العلاقة بين ثابت الاتزان وطريقة كتابة المعادلة.
أولاً: تحديد اتجاه التفاعل: من خلال دراستنا نلاحظ أن قيم ثوابت الاتزان للتفاعلات الكيميائية تتراوح من قيم كبيرة جداً إلى قيم صغيرة جداً واعتماداً على طبيعة التفاعل الكيميائي ودرجة الحرارة، فإذا كانت قيمة ثابت التوازن:
- أقل من واحد بكثير (k>>1) دل على أن حاصل ضرب تراكيز النواتج عند الاتزان قليلة جداً مما يعني أن التفاعل يسير تقريباً بالاتجاه الخلفي.
- أكبر من واحد بكثير (k<<1) دل على أن حاصل ضرب تراكيز النواتج كبيرة جداً مما يعني أن التفاعل يسير بالاتجاه الأمامي.
- يساوي واحد k=1 أو قريب من هذا الرقم فإن نسبة حاصل ضرب تراكيز المواد الناتجة إلى حاصل ضرب تراكيز المواد المتفاعلة تكاد أن تكون متساوية.
ملاحظة: إن تحديد اتجاه التفاعل من معرفة قيمة ثابت الاتزان لا تستخدم في تحديد اتجاه التفاعل قبل الوصول إلى حالة الاتزان، إنما يستخدم للتنبؤ بحالة الاتزان ومدى تحول المواد المتفاعلة إلى مواد ناتجة عند حالة الاتزان.
تنبأ من خلال قيم ثوابت الاتزان بحالة الاتزان للتفاعلات التالية:
2H2 O2H2 +O2 حيث أن: K C = 1.1x10-81
قيمة ثابت الاتزان صغيرة جداً أي عند الاتزان فإن كمية المواد الناتجة ضئيلة جداً لدرجة يمكن اعتبار أن هذا التفاعل لا يحدث من الناحية العملية.
2CO+Cl22COCl
ثابت الاتزان قريب من الواحد لذلك يمكن القول أن تراكيز المواد الناتجة والمتفاعلة تكاد أن تكون متساوية عند الاتزان.
2H2 +O22HCl حيث أن: K C = 4.4x1032
قيمة ثابت الاتزان كبيرة جداً فعند حالة الاتزان تكون تراكيز النواتج كبيرة جداً لدرجة الاكتمال تقريباً وإن تراكيز المواد المتفاعلة المتبقية أصبحت ضئيلة جداً لدرجة يمكن اعتبار أن هذا التفاعل يكاد أن يكون تاماً من الناحية العملية.
من قيم ثوابت الاتزان KC لكل من التفاعلات التالية تنبن بحالة الاتزان لها؟
2HF H2+F2 حيث أن: K C =1x10-95
2So2 +O22So3 حيث أن: K C = 8x1025
3H2 +N22HNH3 حيث أن: K C = 1.1
- التفاعل الأول قيمة ثابت الاتزان صغيرة جداً أي عند حالة الاتزان فإن كمية المواد الناتجة H2 وF2 ضئيلة جداً لدرجة أنه يمكن اعتبار أن مثل هذا التفاعل يكاد لا يحدث من الناحية العملية.
- التفاعل الثاني قيمة ثابت الاتزان كبيرة جداً أي عند حالة الاتزان فإن كمية المادة الناتجة So3 قد وصلت إلى درجة قريبة من الاكتمال وإن تراكيز المواد المتفاعلة كمية ضئيلة جداً التي بقيت بدون تفاعل لذا فمن الناحية العملية تستطيع القول إن هذا التفاعل يكاد أن يكون تاماً.
- التفاعل الثالث قيمة ثابت الاتزان مقاربة للواحد الصحيح لذا فعند حالة الاتزان تكون كمية المواد المتفاعلة وكمية المواد الناتجة متقاربة في تركيزها.
ثانياً: تبيان العلاقة بين ثابت الاتزان وطريقة كتابة المعادلة أن ثابت اتزان أي تفاعل هي صفة مميزة لذلك التفاعل وعلاقته تتبع الصيغة التي تكتب بها المعادلة الكيميائية الموزونة.
القاعدة الاولى إذا عكس اتجاه تفاعل ما فإن ثابت الاتزان الجديد يساوي مقلوب ثابت الاتزان الأول:
ما هي العلاقة بين ثابت اتزاني التفاعلين:
H2 +Cl22Hcl
2HclH2 +Cl2
وبالتالي:
القاعدة الثانية: إذا ضربت معادلة تفاعل انعكاسي ما بعدد صحيح معين أو كسر فإن ثابت الاتزان الجديد يساوي قيمة ثابت الاتزان الأول مرفوع إلى أس يساوي ذلك العدد أي حيث X تمثل أي عدد صحيح أو كسر.
ما العلاقة بين ثابت اتزاني التفاعلين:
H2 +Cl22Hcl
1/2H2 +1/2Cl2Hcl
او
القاعدة الثالثة:
إذا كان التفاعل ناتجاً من جمع عدد من التفاعلات فإن ثابت الاتزان للتفاعل الكلي يساوي حاصل ضرب ثوابت الاتزان لكل التفاعلات التي ينتج عن جمعها أي:
بالجمع.
للتفاعل الغازي: 2No2N2o2 ثابت الاتزان KP له = 0.39 بدرجة 227C فما قيمة KC للتفاعل: N2o22No2 بدرجة الحرارة نفسها؟
نجد KC للتفاعل:
KC2 = 0.062
الطريقة الثانية:
نجد KP2 التفاعل:
KP2 = 1 / KP1
KP2 = 1 / 0.39
KP2 = 2.56
جد KC التفاعل:
للتفاعل الغازي: 3H2+N22NH3 وبدرجة حرارة معينة وجد أن خليط الاتزان يحتوي على 0.02M من NH3 و0.1M من كل من H2وN2 فما ثابت اتزان (kC) التفاعل الغازي:
NH33/2H2+1/2N2؟
إذا كان ثابت الاتزان عند 100C للتفاعل التالي: N2O42NO2 يساوي 0.36 فما ثابت الاتزان للتفاعلات التالية عند درجة الحرارة نفسها؟
1/2N2O4NO2
NO22N2O4
نجد أولاً KC1 للتفاعل N2O42NO2
وضع مول من بروميد الهيدروجين في وعاء مغلق حجمه لتر واحد وبدرجة حرارة معينة وصل التفاعل الغازي إلى حالة التوازن فوجد أن المتكون من غاز البروم 0.2mole حسب التفاعل الآتي: 2HBr H2+Br2 فما عدد مولات غاز HBr في خليط الاتزان لإناء آخر حجمه لتر واحد الناتج من خلط غازي البروم والهيدروجين بكميات 2mole لكل منهما؟
حجم الإناء الأول = لتر واحد إذاً
0.2M = المتكون من غاز Br2 عند التوازن.
X = 0.2 M
عند التوازن.
التفاعل 2HBr H2+Br2 في الإناء الآخر؟
عدد مولات HBr عند الاتزان.
وجد أن ثابت الاتزان للضغوط الجزئية بدرجة حرارة 2000K لكل من التفاعلات الغازية التالية:
1/2H2+1/2F2Brf
KP1 = 150
1/2H2+3/2F2Brf3
KP2 = 2.5
احسب ثابت اتزان Kc التفاعل الغازي: BrF3 FBr+F2؟
نجد قيمة KP للتفاعل: BrF3 FBr+F2
بجمع المعادلة الأولى مع معكوس المعادلة الثانية.