للتفاعل: N₂ O ₄ ⇌2NO ₂ ثابت الاتزان K _c لهذا التفاعل يساوي 6x10 ^-3 عند درجة حرارة 298K ولكنه يساوي 1.5x10 ^-2 عند درجة حرارة 35C هل تفكك رابع أوكسيد ثنائي النيتروجين باعث أم ماص للحرارة؟

لما ازدادت قيمة K_C بعد رفع درجة الحرارة نستنتج منه أن التفاعل أمامي وحيث أن رفع درجة الحرارة يزيد من سرعة التفاعل الماص للحرارة نستنتج من ذلك أن التفاعل الأمامي ماص والخلفي باعث وعليه فإن تفكك رابع أوكسيد ثنائي النيتروجين ماص للحرارة.

اسئلة الفصل الثاني

املأ الفراغات في الجمل التالية بما يناسبها:

1. في التفاعل المتزن الآتي: N₂ + 3H₂⇌NH₃+92 kJ فإن خفض درجة الحرارة يؤدي إلى زيادة تراكيز المواد الناتجة.
2. إذا كانت قيمة ثابت الاتزان K_c لنظام متزن عند 500C تساوي 2x10^-15 وقيمته عند 200C تساوي 4x10^-12 فإن ذلك يدل على أن التفاعل باعث للحرارة.
3. في التفاعل المتزن الآتي: CO + 2H₂⇌CH₃OH+127 kJ عندما يضاف الهيدروجين إلى هذا النظام المتزن فإن حرارة التفاعل ترتفع.
4. في التفاعلات الانعكاسية الباعثة للحرارة يزاح موضع الاتزان نحو تكوين المواد المتفاعلة في التفاعل عند زيادة أو رفع درجة الحرارة.
5. في التفاعل المتزن: CO₂ + C⇌2Co فإن خفض الضغط يزيد من استهلاك غاز CO₂
6. في التفاعل المتزن: N₂+ O₂ + 180 kJ⇌2No₂ فإن رفع درجة الحرارة لإناء التفاعل يعمل على ازدياد قيمة K_c للتفاعل.
7. التغير بالضغط لا يؤثر على حالة الاتزان للتفاعل المتزن الآتي: N₂ + O₂ + 180 kJ⇌2No
8. للتفاعل المتزن: طاقة+Cl₂+ H₂⇌2HCl يمكن زيادة تركيز HCl الناتج عند خفض الحرارة للتفاعل.
9. في التفاعل المتزن: N₂O₄⇌2NO₂ وبدرجة حرارة معينة إذا كانت قيمة K_p للتفاعل = 3 والضغط الجزئي لغاز NO₂ يساوي 3atm فإن الضغط الجزئي لغاز N₂O₄ يساوي 3atm.
10. في التفاعل المتزن الآتي: 4NH₃ + 3O₂⇌ 2N₂ + 6H₂o بدرجة حرارة معينة وجد K_c للتفاعل = 1x 10²⁸ فهذا يدل على أن موضع الاتزان يقع في اتجاه تكوين المواد الناتجة.
11. عندما تكون K_P أصغر من K_c فإن مجموع عدد مولات المواد المتفاعلة أكبر من مجموع عدد مولات المواد الناتجة.
12. إذا كان حاصل التفاعل عند نقطة معينة من التفاعل أصغر من ثابت الاتزان K_c للتفاعل فإن التفاعل يتجه نحو المواد الناتجة.
13. عند زيادة الضغط الكلي على حالة اتزان لتفاعل فيه عدد المولات للغازات المتفاعلة أصغر من عدد مولات الغازات الناتجة، فإن موضع الاتزان ينحرف باتجاه المتفاعلات.
14. العلاقة بين ثابت الاتزان K_c وتراكيز النواتج علاقة طردية.
15. عند تقليل الضغط في خليط متزن (Δng = -1) فالتفاعل ينزاح نحو المتفاعلات وثابت الاتزان K_c لا يتأثر.
16. تفاعل متزن ثابت اتزانه K_c = 4 فعند سحب النواتج من خليط الاتزان فإن ثابت الاتزان لا يتأثر.
17. عندما Δng = صفر لا يكون للضغط المسلط على التفاعل الغازي تأثير في حالة الاتزان.
18. يترجح التفاعل الخلفي لتفاعل متزن ماص للحرارة عند تبريد إناء التفاعل.
19. في التفاعلات الماصة للحرارة والتي هي في حالة اتزان ديناميكي تزداد تراكيز المواد الناتجة عند زيادة درجة الحرارة.
20. في تفاعل متزن وجد أن: K _c = K_p/RT ما يدل على أن مجموع مولات المواد الغازية الناتجة في هذا التفاعل أكبر من مجموع مولات المواد الغازية المتفاعلة.

2-2 اختر الجواب الصحيح:

1. ثابت الاتزان K_c للتفاعل المتزن: 2SO_2g + O_2g⇌ 2SO₃ عند درجة حرارة 727C تبلغ 4.17x10^-2 فإن اتجاه التفاعل عند خلط 0.4M من SO₃ و0.1M من O₂ و0.02M من SO₂ تكون:

• باتجاه المواد المتفاعلة.
• باتجاه المواد الناتجة.
• التفاعل في حالة اتزان ديناميكي.
• كل الإجابات السابقة خاطئة.

2. التفاعل المتزن: CaCO3_s ⇌ CO2_g + CaO يتم في وعاء مغلق فإن كمية CaCo₃ تزداد عندما:

• تزال كمية من غاز CO₂ من التفاعل عند الاتزان.
• يزداد الضغط الكلي.
• تضاف كمية من CaO إلى خليط الاتزان.
• كل الإجابات السابقة خاطئة.

3. التفاعل المتزن: l₂+ F₂⇌ 2IF ثابت الاتزان K_c يساوي 1x10⁶ بدرجة حرارة 200K فإذا كان الضغط الجزئي عند الاتزان 0.2atm لغاز IF و4x10^-3 atm لغاز F₂ فإن الضغط الجزئي لغاز I₂ يساوي:

• 5x10⁴atm
• 1x10^-5atm
• 1x105atm
• كل الإجابات السابقة خاطئة.

KP=PIF2PI2PF2⇒1×106=(0.2)2PI2(0.004)⇒PI2=1×10−5atm

4. إذا كانت قيمة K_c للتفاعل: Li+1/2I₂ ⇌ LiI عند 300K تساوي 640.3 فإن قيمة K_c للتفاعل: عند درجة الحرارة نفسها تساوي:

• 25.3
• 41x10⁴
• 15.6x10⁵
• كل الإجابات السابقة خاطئة.

KC2=1KC12=1(640.3)2=1410984=2.4×10−6

5. عند مزج محلول: K₂CrO₄ مع HCl فإنه يصل إلى حالة الاتزان حسب المعادلة الأيونية الآتية:

فإذا أردنا أن نجعل اللون البرتقالي هو السائد في الإناء فإننا نقوم بالآتي:

• نضيف مزيد من الماء
• نضيف مزيد من K₂CrO₄
• نضيف مزيد من HCl
• كل الإجابات السابقة خاطئة.

6. عند إضافة محلول NaOH إلى المزيج في السؤال السابق فإننا نتوقع أن يحدث:

• زيادة بتركيز Cr2O₇^-2
• زيادة بتركيز H2o
• نقص بتركيز Cr2O7^-2
• كل الإجابات السابقة خاطئة.

7. للتفاعل المتزن: N₂ + 3H₂→ 2NH₃ + 92kJ قيمة KP للتفاعل عند 25C تساوي 5.5X 10^-5 لذا فإن قيمة K_c للتفاعل تساوي:

• 22513.3
• 9x10⁴
• 0.03
• كل الإجابات السابقة خاطئة.

Δng=∑ng( products )−∑ng( reactants )=2−4=−2T(K)=tCo+273=25+273=298KKC=KP(RT)−ΔngKC=5.5×10−5(0.082×298)−(−2)=5.5×10−5(24.4)+2=0.03

8. للتفاعل المتزن: Br₂→2Br قيمة K_P عند الاتزان 2558.4 بدرجة حرارة 4000K وقيمة K_f للتفاعل بدلالة التراكيز المولارية تساوي 1.56 فإن قيمة Kb تساوي:

• 0.2
• 20
• 7.8
• كل الإجابات السابقة خاطئة.

Δng=∑ng( products )−∑ng( reactants )=2−1=+1KC=KP(RT)−ΔngKC=2558.4(0.082×4000)−1=2558.4328=7.8KC=kfkb⇒7.8=1.56Kb⇒Kb=0.2

9. للتفاعل المتزن: H₂ + I₂→2HI ثابت الاتزان K_P = 2 فإن التفاعل يتجه نحو النواتج عندما تكون التراكيز للمواد الناتجة والمتفاعلة (بوحدات mole/L) هي الآتي:

• تركيز HI يساوي 0.1 وتركيز I₂ يساوي 0.05 وتركيز H2 يساوي 0.05.
• تركيز HI يساوي 0.4 وتركيز I₂ يساوي 0.1 وتركيز H2 يساوي 0.2.
• تركيز HI يساوي 0.001 وتركيز I₂ يساوي 0.0002 وتركيز H2 يساوي 0.0025.
• كل الإجابات السابقة خاطئة.

KP<Q    Q=[HI]2H2I2=(0.1)2(0.05)2=4KP<Q    Q=[HI]2H2I2=(0.4)2(0.2)(0.1)=8KP=Q    Q=[HI]2H2I2=(0.001)2(0.0025)(0.0002)=2

علل ما يأتي:

1. زيادة حجم إناء التفاعل لتفاعل غازي (reactants)Σn_g(products)< Σ n_g يؤدي إلى خفض المنتوج؟

عند زيادة حجم الإناء يتجه التفاعل نحو المولات الأكبر والتي هي في هذا التفاعل مولات المواد المتفاعلة لذا ستقل كمية المنتوج.

2. في التفاعل الافتراضي المتزن:B_g ⇌A_g+طاقة لا تتغير حرارة التفاعل عند زيادة الضغط الكلي؟

عند زيادة الضغط فإن التفاعل يتجه نحو المولات الأقل ولأن هذا التفاعل فيه عدد المولات متساوي في طرفي المعادلة فلا تؤثر زيادة الضغط على كميات المواد الموجودة في خليط الاتزان وبالتالي يبقى موضع الاتزان ثابتاً وتصبح سرعة التفاعل الأمامي الباعث للحرارة تساوي سرعة التفاعل الخلفي الماص لحرارة أي أن كمية الحرارة المنبعثة تساوي كمية الحرارة الممتصة.

3. قيمة ثابت الاتزان للتفاعلات غير الانعكاسية تكون كبيرة جداً؟

كونها تفاعلات تامة اذ تستهلك فيها جميع أو أحد تراكيز المواد المتفاعلة إلى نواتج ولما كان ثابت الاتزان يتناسب طردياً مع تراكيز النواتج إذاً ستكون قيمته كبيرة جداً.

4. ترتفع درجة حرارة تفاعل ماص للحرارة عندما Q = 1 وK_C=0.3؟

وذلك لأن حاصل التفاعل أكبر من ثابت الاتزان مما يتسبب في إزاحة الاتزان من اليمين إلى اليسار أي باتجاه التفاعل الباعث للحرارة فترتفع حرارة الإناء.

5. يعد التفاعل باعثاً للحرارة إذا انخفضت قيمة K_C للتفاعل عند زيادة درجة حرارة التفاعل؟

لأن انخفاض قيمة ثابت الاتزان تعني أن تراكيز النواتج انخفضت وزادت تراكيز المتفاعلات بعد رفع درجة الحرارة بمعنى أن اتجاه الاتزان سيكون خلفي بارتفاع درجة الحرارة نستنتج أن التفاعل الخلفي ماصاً للحرارة والأمامي باعث للحرارة وعليه يعد هذا التفاعل باعثاً للحرارة.

6. قيمة KC تزداد عند رفع درجة حرارة التفاعل في حالة التفاعلات الماصة للحرارة؟

عند رفع درجة الحرارة لتفاعل متزن ماصاً للحرارة فإن الاتزان ينزاح نحو اليمين بالاتجاه الأمامي لغرض التخلص من الزيادة الحاصلة في درجة الحرارة عن طريق امتصاص المتفاعلات جزء من الحرارة لتكوين النواتج وتحصل زيادة نهائية في تركيز النواتج ونقص نهائي في تركيز المتفاعلات فتزداد قيمة ثابت الاتزان لأن قيمته تتناسب طردياً مع تراكيز النواتج وعكسياً مع تراكيز المتفاعلات.

7. زيادة الضغط على خليط متوازن Δn g = +1 فإن الاتزان ينزاح باتجاه المتفاعلات؟

لأن قيمة Δng موجبة أي أن عدد المولات الناتجة أكبر من عدد المولات المتفاعلة وعند زيادة الضغط يتجه التفاعل نحو المولات الأقل لذا فإنه يتجه نحو مولات المواد المتفاعلة.

8. تتوقف بعض التفاعلات تماماً، بينما تظهر تفاعلات أخرى وكأنها متوقفة؟

تتوقف بعض التفاعلات لأنها تفاعلات غير انعكاسية تحدث باتجاه واحد لتكوين النواتج وتستمر إلى أن يتم استهلاك تركيز إحدى أو جميع المواد المتفاعلة، أما التي تظهر وكأنها متوقفة لأنها تفاعلات مستمرة تحدث باتجاهين وتصل إلى حالة توازن ديناميكي تصبح فيه التراكيز ثابتة وسرعة التفاعل الأمامي تساوي سرعة التفاعل الخلفي.

9. في التفاعل المتزن الآتي: SO₂+ Cl₂⇌طاقة+SO₂Cl₂

ترتفع حرارة التفاعل عند إضافة SO₂ إلى خليط الاتزان.

من المعادلة يظهر أن التفاعل ماصاً للحرارة والتفاعل الخلفي باعث للحرارة وعند إضافة SO₂ إلى خليط الاتزان سيخل في حالة الاتزان ويزاح التفاعل نحو اليسار أي باتجاه التفاعل الباعث للحرارة فترتفع حرارة التفاعل.

5-2 للتفاعل المتزن الغازي الباعث للحرارة 2NO₂⇌N₂O₄ كيف تتغير حالة الاتزان ولماذا؟

1. عند زيادة الضغط المسلط على التفاعل المتزن.

سيختل الاتزان حيث يزيح موضعه بالاتجاه الأمامي أي باتجاه تكوين N₂O₄ لغرض التخلص من الزيادة الحاصلة بالضغط المسلط والعودة بالاتزان ثانية بحيث تبقى قيمة النسبة بين تراكيز النواتج إلى المتفاعلات ثابتة أي يبقى ثابت الاتزان ثابتاً لا يتغير.

2. رفع درجة حرارة إناء التفاعل.

رفع درجة حرارة إناء التفاعل: يترجح التفاعل الماص للحرارة وهو التفاعل الخلفي لغرض التخلص من الزيادة في درجة الحرارة فتزداد تراكيز المتفاعلات وتقل تراكيز النواتج وبالتالي تقل قيمة ثابت الاتزان.

3. سحب غاز N₂O₄ المتكون عند الاتزان.

سحب غاز N₂O₄ المتكون عن الاتزان: يؤدي إلى خفض تركيز N₂O₄ فيختل الاتزان حيث يزيح موضعه بالاتجاه الأمامي لسد النقص الحاصل في N₂O₄ ثم العودة بالاتزان ثانية ولكن بموضع آخر وإن قيمة ثابت الاتزان لا تتغير.

6-2 التفاعل الغازي المتزن الآتي: PCl₅⇌PCl₃+Cl₂ انثالبي التفاعل تساوي 92.5kJ/mole ما تأثير كل من العوامل التالية على حالة الاتزان وثابت الاتزان:

1. خفض درجة الحرارة.

الاتزان ينزاح بالاتجاه الخلفي لتكوين المتفاعلات وانبعاث كمية من الحرارة تكافئ الحرارة التي خفض إليها النظام حيث يحصل نقص نهائي في تركيز النواتج وزيادة نهائية في تركيز المتفاعلات فتقل قيمة ثابت الاتزان.

2. إضافة زيادة من Cl₂ إلى خليط الاتزان.

يزداد تركيزها عما كان عليه عند الاتزان فيختل الاتزان ولغرض التخلص من هذه الزيادة الحاصلة يزاح الاتزان باتجاه التقليل من الكمية الزائدة من التركيز المضاف أي يزاح من اليمين إلى اليسار لتصل المواد إلى حالة اتزان جديد في موضع اتزان جديد وتبقى قيمة ثابت الاتزان ثابتة.

3. سحب PCl₃ من خليط الاتزان.

ينقص تركيزها فيختل الاتزان ولغرض سد النقص الحاصل يزاح الاتزان بالاتجاه الذي يعوض هذا النقص أي يزاح من اليسار إلى اليمين لتصل المواد إلى حالة اتزان جديد في موضع جديد وتبقى قيمة ثابت الاتزان ثابتة.

4. زيادة الضغط على خليط الاتزان.

إن زيادة الضغط سيخل بالاتزان فيزيح موضعه بالاتجاه الذي يؤدي إلى إنتاج المزيد من المواد التي تشغل حجماً أقل أي باتجاه تكوين PCl₅ بحيث تبقى قيمة النسبة بين تراكيز النواتج إلى المتفاعلات ثابتة أي يبقى ثابت الاتزان ثابتاً لا يتغير.

5. إضافة عامل مساعد.

لا يؤثر العامل المساعد على حالة الاتزان ولا على قيمة ثابت الاتزان لأنه لا يؤثر على تراكيز خليط الاتزان ولكنه يخفض طاقة التنشيط وبالتالي يزيد السرعة التي يصل إليها التفاعل لحالة الاتزان.

7-2 التفاعل المتزن الآتي: 2SO₂ + O₂⇌2SO₃ انثالبي التفاعل تساوي 198.2kJ-. ماذا يحدث لتراكيز SO₂ و O₂ و SO₃ عند الاتزان بعد.

1. زيادة درجة حرارة التفاعل.

2. تقليل الضغط المسلط على التفاعل.

3. زيادة تركيز SO₂ في خليط الاتزان.

4. إضافة عامل مساعد.

8-2 هل يؤدي دائماً رفع درجة حرارة أي تفاعل في حالة اتزان إلى زيادة في تراكيز النواتج؟ إذا كانت إجابتك بالنفي فما التفاعلات التي تؤدي أو لا تؤدي إلى زيادة النواتج؟ بيّن ذلك مع ذكر أمثلة.

لا يؤدي دائماً رفع درجة حرارة أي تفاعل في حالة الاتزان إلى زيادة تركيز النواتج من أمثلة ذلك:

1. رفع درجة الحرارة لأي تفاعل متزن ماص للحرارة يزيد من تركيز نواتجه لأن التسخين يرجح التفاعل الأمامي باتجاه النواتج.
2. رفع درجة حرارة تفاعل متزن باعث للحرارة يؤدي إلى نقصان في تركيز النواتج لأن التسخين يرجح التفاعل الخلفي باتجاه المتفاعلات.

9-2 للتفاعل المتزن الباعث للحرارة 2PbS + 3O₂ ⇌ 2PbO+ 2SO₂ وضح تأثير كل من العوامل الآتية على حالة الاتزان وقيمة ثابت الاتزان.

1. خفض الضغط المسلط على التفاعل.

يزيح التفاعل نحو المولات الاكبراي نحو المتفاعلات لغرض سد النقص الحاص في الضغط ثم العودة بالاتزان ثانية، وإن قيمة ثابت الاتزان لا تتغير لأن النسبة بين النواتج والمتفاعلات تبقى ثابتة.

2. تبريد إناء التفاعل.

تبريد إناء التفاعل: يختل الاتزان بالاتجاه الأمامي الباعث للحرارة لسد النقص الحاصل بدرجة الحرارة فتزداد تراكيز النواتج وتقل تراكيز المتفاعلات فتزداد قيمة ثابت الاتزان.

10-2 التفاعل الآتي الماص للحرارة يجري في إناء مغلق CaCO₃⇌ CO₂ + CaO ماذا يحدث للتفاعل المتزن عند الآتي:

1. تقليل حجم الإناء.

ينزاح التفاعل نحو مولات الغازات الأقل في معادلة التفاعل لذا ينزاح بالاتجاه الخلفي.

2. إضافة مزيد من CaO لخليط الاتزان.

لا يؤثر لأن CaO مادة صلبة تركيزها ثابت.

3. سحب جزء من CaCO₃ من خليط الاتزان.

لا يؤثر لأن CaCO₃ مادة صلبة تركيزها ثابت.

4. إضافة مزيد من CO₂ إلى خليط الاتزان.

يزداد تركيزها عما كان عليه عند الاتزان فيختل الاتزان ولغرض التخلص من هذه الزيادة الحاصلة يزاح الاتزان باتجاه التقليل من الكمية الزائدة من التركيز المضاف أي يزاح من اليمين إلى اليسار لتصل المواد إلى حالة اتزان جديد في موضع اتزان جديد.

5. زيادة درجة الحرارة.

زيادة درجة الحرارة ستزيح التفاعل بالاتجاه الأمامي أي باتجاه تكوين غاز CaO وco₂ فتحصل زيادة نهائية في تركيز الغاز فتزداد قيمة ثابت الاتزان.

11-2 عند تسخين غاز NOCl النقي إلى درجة 240C في إناء مغلق حجمه لتر يتحلل حسب المعادلة:

2NOCl ⇌2NO + Cl₂ وعند وصول التفاعل إلى حالة الاتزان وجد أن الضغط الكلي لمزيج الاتزان يساوي 1atm والضغط الجزئي لغاز NOCl يساوي 0.64atm احسب:

1 - الضغوط الجزئية لكل من غازي Cl₂ وNO عند الاتزان.

2 - ثابت الاتزان K_c للتفاعل عند نفس درجة الحرارة.

1.

2NOCl(g)⇌2NO(g)+Cl2(g)y     0    0−2x +2x +x0.64     2x     x

TK=240+273=513KPT=PCl2+PNO+PNOCl1atm=X+2X+0.64atm

X=0.12atm2X=2×0.12=0.24atm

2.

KP=PNo2Pcl2PNocl2=(0.24)2(0.12)(0.64)2=0.017Δng=∑ng( products )−∑ng( reactants )=3−2=+1T(K)=tCo+273=240+273=513KKC=Kp(RT)−ΔngKC=0.017(0.082×513)−1=0.01742=4×10−4

12-2 التفاعل التالي يجري بدون عامل مساعد: N₂O₄ ⇌ 2NO₂ وعند وصول التفاعل إلى حالة الاتزان وجد أن الضغوط الجزئية PNO₂ = 1 .56 atm وPN₂O₄ = 0 .377 atm عند درجة حرارة 100C احسب:

K_P .1 و K_c للتفاعل.

KP=PNo22PN2o4=(1.56)20.377=6.46Δng=∑ng( products )−∑ng( reactants )=2−1=+1T(K)=tCo+273=100+273=373KKC=KP(RT)−ΔngKC=6.46(0.082×373)−1=6.4630.85=0.21

2. ماذا يحدث للضغوط الجزئية للغازات في خليط الاتزان بعد إضافة العامل المساعد.

لا يحدث تغيير بالضغوط الجزئية بعد إضافة العامل المساعد.

13-2 للتفاعل الانعكاسي: A⇌2B من خلال جدول تراكيز الاتزان التالي، احسب KP وKc للتفاعل بدرجات الحرارة المختلفة ثم بين هل التفاعل ماص أم باعث للحرارة؟

B/(mole/L) A/(mole/L) درجة الحرارة/ °C

0.0125 0.843 200

0.171 0.764 300

0.250 0.724 400

نحسب كل من K_P و K_C لكل تجربة.

• التجربة الأولى عند 200 سيليزي 56.85 = Kc و K_P = 2204.64
• التجربة الثانية عند درجة 300 سيليزي 3.41= Kc و K_P = 160.27
• التجربة الثالثة عند 400 سيليزي 2.09= Kc و K_P = 115.32

يمكن التكهن بأن التفاعل باعثاً للحرارة من:

أولاً: انخفاض قيمة الثابت بارتفاع درجة الحرارة أي أن التفاعل ينزاح نحو المتفاعلات وبما أن ارتفاع درجة الحرارة تزيح الاتزان باتجاه الماص للحرارة إذاً التفاعل الخلفي ماص للحرارة نستنتج أن التفاعل الأمامي باعث للحرارة.

ثانياً: من ملاحظة قيم التراكيز المعطاة يلاحظ أن تركيز A يزداد بارتفاع درجة الحرارة، بينما تركيز B ينخفض مما يعني أن التفاعل ينزاح نحو اليسار بارتفاع درجة الحرارة مما يدل على أن التفاعل باعث للحرارة.

14-2 يتزن التفاعل الآتي N₂ + 3H₂⇌ 2NH₃ عند درجة 377C وقيمة ثابت الاتزان K_c تساوي 1.96 احسب قيم ثوابت الاتزان للتفاعلات التالية وبنفس درجة الحرارة.

• 2NH₃⇌N₂ + 3H ₂

N2+3H2    ⇌2NH3g    KC1=1.962NH3g⇌N2+3H2    KC2=?KC2=1/KC1⇒    KC2=0.51

• 1/2N₂+ 3/2H₂⇌ NH₃

N2+3H2⇌⇌NH3gKC1=1.961/2N2+3/2H2⇌NH3gKC2=?KC2=KC1KC2=1.4

• NH₃ ⇌1/2N₂+ 3/2H₂

N2+3H2⇌2NH3gKC1=1.96NH3g⇌1/2N2+3/2H2KC2=?KC2=1//KC1KC2=0.71

a+2x=6

15-2 ثابت الاتزان Kc يساوي 4.2x10^-7 للتفاعل المتزن:

^-CO₂ + H₂O⇌H⁺ + HCO₃

و K_c يساوي 4.7x10^-9 للتفاعل: ⁺CaCO₃⇌CO₃^2- +Ca²

و K_c يساوي 4.7x10^-11 للتفاعل: ^-HCO^-₃⇌H⁺ + CO₃²

فما ثابت الاتزان K_c للتفاعل المتزن: ^-CO₂ + CaCO₃ + H₂O⇌Ca²⁺ + 2HCO₃

CO2+H2O⇌H++HCO3−    KC1=4.2×10−7CaCO3⇌CO3−2+Ca+2    KC2=4.7×10−9H++CO3−2⇌HCO3−    KC3=14.8×10−11

بالجمع:

CO2+CaCO3+H2O⇌Ca+2+2HCO3−

KC=KC1×KC2×KC3KC=4.2×10−7×4.7×10−9×14.8×10−11=4.1×10−5

16-2 في التفاعل الافتراضي الغازي: 2A + B⇌ 3C وفي إناء حجمه لتر واحد وضع 3mole من B مع مولات مختلفة من C , A وعند وصول التفاعل حالة الاتزان وجد أن إناء التفاعل يحتوي على 6mole من C وكذلك 6mole من A، ما عدد مولات كل من A, C قبل بدء التفاعل علماً بأن K_c للتفاعل = 1.5

M = n و V = 1 L

نحدد اتجاه التفاعل أولاً من علاقة ثابت الاتزان:

2A+B⇌3C6     [B]     6

Kc=[C]3[A]2[B]1.5=(6)3(6)2×[B]

[B]=4 عند الاتزان.

[B]=3 قبل التفاعل إذاً اتجاه التفاعل خلفي.

2A + B⇌ 3C+2X+X−3Xα+2x3+xβ−3x

3+x=4 تركيز المادة B عند الاتزان.

β−3x=6 تركيز المادة C عند الاتزان.

β = 9 mol يمثل مولات المادة c قبل التفاعل.

17-2 ثابت الاتزان K_c يساوي 19.9 بدرجة حرارة 2500K للتفاعل الانعكاسي: Cl₂+ F₂⇌2ClF

ماذا يحدث للوصول لحالة الاتزان إذا كانت تراكيز الخليط Cl₂] = 0.2 M] و F₂]= 1 M] وClF]= 1.2 M]

Q=[ClF]2Cl2F2=(1.2)2(0.2)(1)=7.2KC>Q19.9>7.2

Q<Kوعليه سيختل الاتزان ويزاح نحو اليمين حتى تتساوى قيمة Q مع K ليعود التفاعل إلى حالة الاتزان مرة أخرى.

18-2 للتفاعل الانعكاسي: A₂ ⇌2A وجد أنه عند وضع مول من A₂ في إناء التفاعل حجمه لتر واحد عند (STP) يصل التفاعل حالة الاتزان فوجد أنه يتحلل 1% من A₂. ما قيمة K_c للتفاعل؟ وما تركيز A الذي يكون في حالة اتزان مع 0.01M من A₂ وعند ظروف التفاعل نفسها؟

A2 ⇌ 2A−X+2X1−X2X0.990.02

X=A2×1%X=0.01MA2=0.99M∴[A]=0.02M

KC=[A]2A2=(0.02)21=4×10−4

KC=[A]2A2⇒4×10−4=[A]20.01[A]2=4×10−6⇒[A]=2×10−3M

19-2 للتفاعل الانعكاسي الآتي: 3A ⇌aB وجد أن ثابت الاتزان K_c يساوي 47.6 1 وبدلالة K_P يساوي 6 بدرجة حرارة 27C جد قيمة a في المعادلة.

للتفاعل الانعكاسي: NiO + CO⇌Ni + CO₂ بدرجة حرارة 727C وصل التفاعل حالة الاتزان فوجد أن ضغط غاز CO في الفرن يساوي 304Torr والضغط الكلي يساوي 1atm ما ثابت الاتزان Kc للتفاعل، معلومة:

1atm = 760 Torr.

T=27+273=300kKC=KP(RT)−Δng147.6=6×(0.082×300)−(a−3)(24.6)−a+3=(24.6)1

−a+3=1⇒a=2

21-2 في التفاعل الانعكاسي الغازي: PCl₃ + Cl₂⇌PCI₅

وجد أنه ضغط PCl₃ الجزئي في الإناء المغلق ضعف ضغط Cl₂ الجزئي وعند وصول التفاعل إلى موضع الاتزان بدرجة حرارة معينة وجد أن ضغط Cl₂ يساوي 1atm فإذا علمت أن K_P للتفاعل يساوي 6/ 1 فما ضغطا غازي Cl2 وPCl₃ في بداية التفاعل.

نفرض الضغط الجزئي للكلور = p

PCl3+Cl2⇌PCl52p p 0.0−X−X+X2P−XP−XX

P−X=1 الضغط الجزئي للكلور عند الاتزان.

(1)------ p=1+X

2P−X=2(1+X)−X الضغط الجزئي ل PCl3 عند الاتزان.

=2+Xالضغط الجزئي ل PCl3 عند الاتزان.

PCl3+Cl2⇌PCl52+X1X

KC= [ PCl5 ] PCl3Cl216=X(2+X)(1)X=0.4atm

بالتعويض في 1

p=1+Xp=1+0.4

P=1.4atm يمثل قيمتي ضغطي غاز الكلور وغاز ثلاثي كلوريد الفسفور في بداية التفاعل.

22-2 للتفاعل الغازي الباعث للحرارة: 2HI ⇌H₂+ I₂ وفي اناء تفاعل حجمه لتر واحد وضعت مولات متساوية من H₂ وI₂ وضعفها من HI، فوجد أن حرارة الإناء ارتفعت لحين استتباب حالة الاتزان ووجد أن الإناء يحتوي على 1mole من HI و2mole من I₂ و2mole من H₂ احسب:

1. تراكيز مكونات مزيج التفاعل قبل بدء التفاعل.

K_c .2 للتفاعل

• نفرض أن عدد مولات H₂ وI₂ الابتدائية = y.
• نفرض أن عدد مولات HI الابتدائية = 2y.

بما أن التفاعل باعث للحرارة وإن حرارة الإناء ارتفعت فهذا دل على أن التفاعل أمامي.

y+x=2x=2−y-------(1)2y−2x=1-----(2)

نعوض المعادلة 1 في 2

2y−2(2−y)=12y−4+2y=14y=5y=1.25mol/L

H2=I2=y=1.25mol/L[HI]=2y=2.5mol/LKC=H2I2[HI]2=(2)(2)12=4

23-2 صنف أربع إجراءات تؤدي لرفع المنتوج للتفاعل الغازي المتزن الباعث للحرارة:

N₂ + 3H₂⇌2NH₃

• زيادة الضغط.
• تبريد الإناء.
• سحب مستمر من تركيز الأمونيا.
• إضافة مستمرة لغازي النيتروجين والهيدروجين.

24-2 للتفاعل الانعكاسي: CO₂ + H₂⇌CO+ H₂O وفي إناء حجمه لتر واحد تم خلط مولات متساوية من CO₂ وH₂ وبدرجة حرارة 2000K وصل التفاعل حالة الاتزان فوجد أن عدد المولات الكلية لخليط الغازات عند الاتزان تساوي 3mole. ما تراكيز خليط الاتزان علماً بأن ثابت الاتزان Kc يساوي 4؟

nT=nCO2+nH2+nCO+nH2O3mol=y−x+y−x+x+x2y=3⇒y=1.5molKC=[CO]H2OCO2H2⇒4=x2(1.5−x)22=x1.5−x⇒x=1mol/LCO2=H2=y−x=1.5−1=0.5mol/L[CO]=H2O=x=1mol/L

25-2 للتفاعل الانعكاسي غير المتجانس: CaO + CO₂⇌CaCO₃ بدرجة حرارة 800C وجد أن ضغط CO₂ عند الاتزان يساوي 0.235atm. احسب K_c للتفاعل عند درجة الحرارة نفسها.

KP=1PCO2=10.235=4.26T(K)=tCo+273=800+273=1073KΔng=∑ng( products )−∑ng( reactants )=0−1=−1KC=KP(RT)−ΔngKC=4.26(0.082×1073)−(−1)KC=4.26(88)+1=374.8

26-2 وضع 4g من غاز HF في وعاء مغلق حجمه 2L عند درجة حرارة 27C وترك في الوعاء المغلق يتفكك حتى تم الاتزان الكيميائي حسب المعادلة الآتية: 2HF ⇌H₂+F₂ فإذا كان k_P للتفاعل يساوي 1.21، احسب الضغط الجزئي لغاز HF عند الاتزان علماً بأن الكتلة المولية للغاز تساوي 20g/mole.

T(K)=tCo+273=27+273=300K

n(mol)=m(g)M(g/mol)=4g20(g/mol)=0.2molPV=nRTP=nRTV=(0.2×0.082×300)2=2.46atm

KP=PH2PF2PHF2    ⇒    1.21=x2(2.46−2x)2        ⇒    1.1=x2.46−2xx=2.7−2.2x    ⇒    3.2x=2.7    ⇒    x=0.85atmPHF=2.46−2x=2.46−2(0.85)=2.46−1.70=0.76atm

27-2 إذا كانت درجة تفكك مول واحد N₂O₄ إلى NO₂ هي 20% عند درجة حرارة 27C وضغط 1atm وفي إناء حجمه لتر واحد، احسب قيمة k_P للتفاعل، (معلومة: درجة التفكك تساوي الجزء إلى الكل مضروباً في 100).

20=x1×100⇒x=0.2mol/L

N2O4=1−x=1−0.2=0.8mol/LNO2=2x=2(0.2)=0.4mol/LKC=NO22N2O4=(0.4)20.8=0.2Δng=∑ng( products )−∑ng( reactants )=2−1=1T(K)=tCo+273=27+273=300KKP=KC(RT)Δng=0.2(0.082×300)1=4.92

28-2 في إناء مغلق حجمه لتر واحد أجري التفاعل الآتي: H2+I2⇌KfKb2HI

عند 763k كان ثابت سرعة التفاعل الأمامي k_f=0.62 وثابت سرعة التفاعل الخلفي k_b يساوي 0.01 وأن ثابت الاتزان للتفاعل بدرجة 600C يساوي 59، بين كيف يتأثر عدد مولات HI عند الاتزان بما يلي من إجراءات:

ا. إضافة مزيد من H₂.

ب. انخفاض درجة الحرارة.

ج. إزاحة بعض من I₂.

T=tc+273⟹Tk=490+273=763Kc=kf/kb⟹kc=0.6256/0.0136=46

نلاحظ أن kc عند درجة 872k أكبر من k_c عند درجة 763k نستنتج أن التفاعل ماصاً للحرارة.

أ. إضافة الهيدروجين تؤدي إلى زيادة سرعة التفاعل الأمامي مما يؤدي إلى تكوين مزيد من يوديد الهيدروجين ويستمر لحين الوصول إلى اتزان جديد.

ب. انخفاض درجة الحرارة يزيد من سرعة التفاعل الخلفي مما يؤدي إلى نقص نهائي في عدد مولات يوديد الهيدروجين حيث يصبح التفاعل في اتزان جديد يختلف عن اتزانه قبل التبريد.

ج. إزاحة اليود يزيد سرعة التفاعل الخلفي مما يؤدي إلى نقص في عدد مولات يوديد الهيدروجين ويستمر هذا النقص لحين الوصول إلى اتزان جديد.

29-2 وجد أن ثابت الاتزان بدلالة الضغوط الجزئية K_P بدرجة حرارة 1000K للتفاعلات:

C+ 1/2O2⇌CO KP = 2.5 × 10¹⁰

C + O2⇌ CO₂ KP = 5 × 10²⁰
احسب ثابت الاتزان بدلالة Kc للتفاعل: 2CO+ O₂⇌ 2CO

2CO(g)⇌2C(S)+O2(g)    KP1=12.9×10102=18.41×10202C(S)+2O2(g)⇌2CO2(g)    KP2=5×10202=25×1040

بالجمع:

2CO(g)+O2(g)⇌2P⇌O2(g)KP=KP1×KP2=18.41×1020×25×1040=3×1020Δng=∑ng( products )−∑ng( reactants )=2−3=−1KC=KP(RT)−Δng=3×1020(0.082×1000)−(−1)=2.4×1022

30-2 في وعاء مغلق حجمه لتر واحد يتفاعل غاز CO مع بخار الماء وتكون غاز CO₂ وH₂ بدرجة حرارة 700K، ما تراكيز خليط الغازات عند وصولها إلى حالة الاتزان إذا تم وضع مول واحد من كل من المتفاعلات والنواتج علماً أن

ثابت الاتزان K_c لهذا التفاعل يساوي 5.29.

CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)Q=CO2H2[CO]H2O=1×11×1=1KC>Q(5.29>1)

لذلك فإن اتجاه التفاعل هو بالاتجاه الأمام.

KC=CO2H2[CO]H2O⇒5.29=(1+x)2(1−x)2⇒2.3=1+x1−x1+x=2.3−2.3x⇒3.3x=1.3⇒x=1.33.3=0.394mol/L[CO]=H2O=1−x=1−0.394=0.606mol/LCO2=H2=1+x=1+0.394=1.394mol/L

31-2 للتفاعل: N₂O₄ ⇌2NO₂ ثابت الاتزان K_c لهذا التفاعل يساوي 6x10^-3 عند درجة حرارة 298K ولكنه يساوي 1.5x10^-2 عند درجة حرارة 35C هل تفكك رابع أوكسيد ثنائي النيتروجين باعث أم ماص للحرارة؟

لما ازدادت قيمة K_C بعد رفع درجة الحرارة نستنتج منه أن التفاعل أمامي وحيث أن رفع درجة الحرارة يزيد من سرعة التفاعل الماص للحرارة نستنتج من ذلك أن التفاعل الأمامي ماص والخلفي باعث وعليه فإن تفكك رابع أوكسيد ثنائي النيتروجين ماص للحرارة.

32-2 للتفاعل الانعكاسي الآتي: 2SO₃⇌2SO₂ + O₂ وجد أن خليط الاتزان بدرجة حرارة 25C يحتوي على: SO₃] = 0.002 mole/L] و SO₂]= 0.08 mole/L] وO₂]= 0.01 mole/L] وعند تبريد التفاعل إلى 10C وجد أن K_c للتفاعل يساوي 4 بين هل التفاعل باعث أم ماص للحرارة.KC=SO22O2SO32=(0.08)2(0.01)(0.002)2=16

KC = 16 عند 25c بينما KC =4 عند 10C.

نلاحظ عند التبريد انخفضت قيمة ثابت الاتزان نستنتج أن اتجاه التفاعل خلفي ولما كان التبريد يزيد من سرعة التفاعل الباعث للحرارة إذاً التفاعل الخلفي باعث وعليه فالتفاعل الأمامي سيكون ماصاً للحرارة.

33-2 وضح الفرق بين ΔG وΔG˚ وأكتب العلاقة بينهما، متى تكون قيمة ΔG تساوي ΔG˚ أثبت ذلك حسابياً؟

Δ G هي مقدار التغير في الطاقة الحرة للتفاعل مقاسة بظروف غير قياسية.

Δ G° r مقدار التغير في الطاقة الحرة مقاسة بظروف قياسية من ضغط 1atm ودرجة 298k والعلاقة بينهما ΔG=ΔG∘+RTln⁡Q تصبح الطاقة الحرة غير قياسية = الطاقة الحرة القياسية عندما يكون حاصل التفاعل Q يساوي واحد.

ΔG=ΔG∘+RTln⁡1ΔG=ΔG∘

34-2 إذا علمت أن ثابت التأين الذاتي للماء عند درجة حرارة 25C وضغط 1atm تساوي 1x10^-14، احسب قيمة ΔG للتأين: ^-H₂O⇌ H⁺ + OH

T(K)=tCo+273=25+273=298KΔGro=−RTLnKeqΔGro=−8.314×298Ln⁡1×10−14ΔGro=−8.314×298(−14)Ln10ΔGro=+8.314×298×14×2.3ΔGro=+79881J/mol