สมดุลเคมี 1

Report
สั ปดาหที
๙
่
์
สมดุลเคมี
สั ปดาหที
์ ่ 9
 แนวความคิดเรือ
่ งสมดุลเคมีและ
คาคงที
ส
่ มดุล
่
 การเขียนคาคงที
ส
่ มดุล
่
 ความสั มพันธระหว
างจลน
ศาสตร
เคมี
่
์
์
์
และสมดุลเคมี
 คาคงที
ส
่ มดุลบอกอะไรเราไดบ
่
้ าง
้
สั ปดาหที
์ ่ 10
 ปัจจัยทีม
่ ผ
ี ลตอสมดุ
ลเคมี
่
 หลักของเลอชาเตอลิเยร ์
 สมดุลกรด-เบส
 สมดุลไอออนิก
สมดุลเคมีและการเกิดปฏิกริ ย
ิ า
aA + bB
cC + dD
ปฏิกริ ย
ิ าเกิดในภาชนะปิ ด: ทีภ
่ าวะ
อัตราเร็วของการเกิ
ด
อั
ต
ราเร็
ว
ของการเ
=
ปฏิกริ ย
ิ าไปข้างหน้าปฏิกริ ย
ิ ายอนกลั
บ
้
ความเขมข
ง้ ตนและผลิ
ตภัณฑ
้ นของสารตั
้
้
ขอสั
้ งเกต
สมดุลกายภาพ(Physical equilibrium )
เป็ นสมดุลระหวางสารชนิ
ดเดียวกันแตอยู
่
่ ่
คนละวัฏภาค เป็ นการเปลีย
่ นแปลงทาง
กายภาพ เช่น การระเหยของน้าในภาชนะ
ปิ ด
ทีอ
่ ุณหภูมค
ิ งที่
H2O (l)
H2O (g)
 สมดุลเคมี (Chemical equilibrium)
เป็ นการเปลีย
่ นแปลงทางเคมี สารตัง้ ตน
้
และผลิตภัณฑ ์ เป็ นสารคนละชนิด
N2O4 (g)
2NO2 (g)
เมือ
่ ถึงภาวะสมดุล
สมบัตท
ิ างกายภาพ
N2O4 (g)
ของระบบไม่
2NO2 (g)
เปลีย
่ นแปลงตอไป
ไมมี
่
่ สี
น้าตาลแดง
สมบัตท
ิ างกายภาพตาง
ๆ
่
ของระบบ เช่น ความ
สี ความ
เขมข
้
้ น
หนาแน่น และดรรชนีหก
ั เห
ของสารแตละชนิ
ดจะคงที่
่
เมือ
่ อุณหภูมค
ิ งที่ และจะไม่
N2O4 (g)
2NO2
(g)
ระบบจะเขาสู
ภาวะสมดุ
ลไดเองไม
ว่ าจะเริ
ม
่
้ ่
้
่
ปฏิกริ ย
ิ าจากดานใดก็
ตาม
้
เริม
่ ดวย
NO2
้
เริม
่ ดวย
N2Oเริ
่ ดวยNO
้
4 ม
้
2&
N 2 O4
สมดุลเคมี มี 2 ชนิด คือ
• สมดุลเอกพันธ ์ (Homogeneous
equilibrium) : สารตัง้ ตนและผลิ
ตภัณฑมี
้
์
phaseเดียวกัน เช่น
H2(g) + I2(g)
2HI(g)
• สมดุลวิวธ
ิ พันธ(Heterogeneous
์
equilibrium) : สารตัง้ ตนและผลิ
ตภัณฑมี
้
์
หลาย phase เช่น
2KClO3(s)
2KCl(s) + 3O2(g)
Note :สาหรับของแข็งและของเหลว
บริสุทธิ ์ จะถือวามี
เ่ สมอ
่ ความเข้มขนคงที
้
N2O4(g)
2NO2(g)
คาคง
่
ที่
การเขียนคาคงที
ส
่ มดุล
่
(Equilibrium constant:K)
• Law of mass action “ณ อุณหภูมค
ิ งทีอ
่ ต
ั รา
กาเกิดปฏิกริ ย
ิ า เป็ นปฏิภาคโดยตรงกับมวล
ของสารทีท
่ าปฏิกริ ย
ิ ากัน”
• ถ้าเป็ นสมดุลแบบเนื้อเดียวกัน และสารทีท
่ า
ปฏิกริ ย
ิ ากันเป็ นของแข็ง ของเหลว และ
สารละลาย คา่ K จะเขียนเป็ น โดยทั
Kc ว่ ไปคาคงที่
่
สมดุต
ล ร)
(c แทน ความเขมข
้ น
้ ในหน่วยโมล/ลิ
ไมมี
่ หน่วย
aA + bB
cC + dD
Kc = [C]c.[D]d
สูตรนี้ใช้ไดเมื
่
้ อ
อุณหภูมค
ิ งที่ ถ้า
อุณหภูมเิ ปลีย
่ นคา่
K จะเปลีย
่ นดวยนะ
้
ถาเป็
ิ าทีเ่ ป็ นแก๊ส คา่ K
้ นปฏิกริ ย
จะเขียนเป็ น Kp
• ถาเป็
ิ าทีเ่ ป็ นแก๊ส คา่ K จะ
้ นปฏิกริ ย
เขียนเป็ น Kp
• P แทนความดันในหน่วย atm จะใช้
ความดันยอย
แทนความเข้มข้น
่
ดังนี้
aA + bB
cC + dD
Kp = PcC.PdD
สรุปความสั มพันธระหว
าง
่
์
Kp& Kc
n
Kp = Kc(RT)
n = จน.โมลรวมของแก๊สผลิตภัณฑ–จน.โมลรว
์
มของแก๊สสารตัง้ ต้น
R = คาคงที
ข
่ องแก๊ส = 0.082 L.atm/K.mol
่
T = อุณหภูมใิ นหน่วยเคลวิน (K)
การทานายสมดุล
จากสมการ
จะไดว
้ า่
aA + bB
cC + dD
Kc = [C]c.[D]d
[A]a.[B]b
 ถา้ K>>1 สมดุลไปทางขวา เกิด
ผลิตภัณฑมาก
์
 ถา้ K<<1 สมดุลไปทางซ้าย เหลือ
สารตัง้ ตนมาก
้
(ผลิตภัณฑน
์ ้ อย)
ตย.14.1 จงเขียนคา่ Kc และ Kp
ของปฏิกริ ย
ิ า
(a) HF(aq)+H2O(l)
H3O+(aq) + F(aq)
วิธท
ี า
Kc = [H3O+][ F-] = [H3O+][ F-]
[HF] [H2O]
[HF]
• ตัด [H2O] ออกเพราะ เป็ นของเหลว
บริสุทธิ ์ จะถือวามี
ความเขมข
เ่ สมอ
่
้ นคงที
้
(b) 2NO (g) + O2 (g)
2NO2 (g)
วิธท
ี า Kp = P2NO2
P2NO PO2
จงเขียนคาสมดุ
ล Kc และKp ของ
่
ปฏิกริ ย
ิ าตอไปนี
้
่
2N2O5 (g)
4NO2(g) +
4
Kc =
K
=
P
O2(g) p
NO2
[NO2]4[O
2]
[N2O5]2
PO2
2
P N2O5
ตัวอยาง
14.2 ในการศึ กษาสมดุลเคมี
่
ของกระบวนการ
ที่ 230oC
2NO(g) + O2 (g)
2NO2(g)
ให้ความเข้มข้นทีส
่ มดุล [NO] = 0.0542
M , [O2] = 0.127 M
[NO2] = 15.5 M จงคานวณคา่ Kc ของ
2230=oC
2
=
Kก
=
[NO
]
(15.5)
ปฏิ
ร
ิ
ย
ิ
านี
้
ท
่
ี
c
2
6.44x105
[NO]2[O2] (0.0542)2 x (0.127)
หลักการคิดเรือ
่ งสมดุล คือ ตัง้
สมการ เช่น
aA + bB  cC + dD
•ใส่จานวนโมลสารตัง้ ตนหรื
อผลิตภัณฑ ์
้
ตามทีโ่ จทยให
์ ้คา่
•สมมุตจ
ิ านวนโมลสารตัง้ ตนหรื
อ
้
ผลิตภัณฑตามที
โ่ จทยถามแล
วใช
้
้
์
์
Kc = [C]c.[D]d หาคาที
่ โ่ จทย ์
ตองการ
้
[A]a.[B]b
แบบฝึ กหัด 14.2
ความเข้มข้นทีส
่ มดุลของปฏิกริ ย
ิ า
CO(g) + Cl2(g)
COCl2(g)
คือ [CO] = 1.2 x 10-2 M , [Cl2] =
0.054 M และ [COCl2] = 0.14 M จง
คานวณคาคงที
ส
่ มดุล (Kc)
่
โจทยความเข
มข
่ มดุลของปฏิกริ ย
ิ า
้ นที
้ ส
์
CO(g)+Cl2(g)
COCl2(g) คือ [CO]=1.2 x
10-2M, [Cl2]=0.054 M และ [COCl2] = 0.14
Mจงคานวณคาคงที
ส
่ มดุล (Kc)
่
สมการทีด
่ ล
ุ แลวคื
้ อ CO(g) + Cl2(g)
COCl2(g)
ณ สมดุล
1.2 x 10-2 0.054
0.14 M
ดังนั้น Kc= [COCl2] =
(0.14)
=
2.16x102
[CO].[Cl2] (1.2x10-2)(0.054)
แบบฝึ กหัด 14.3
คาคงที
ิ า
ส
่ มดุล (Kp) ของปฏิกริ ย
่
2NO2(g)
2NO(g) + O2(g)
มีคาเท
่ บ 158 ที่ 1000 K จง
่ ากั
คานวณ PO2
ถา้ PNO2 = 0.400 atm และ PNO =
0.270 atm
โจทย ์ คาคงที
ส
่ มดุล(Kp) ของปฏิกริ ย
ิ า 2NO2(g)
่
2NO(g) + O2(g)
มีคาเท
่ ากั
่ บ 158 ที่ 1000 K
จงคานวณ PO2 ถ้า PNO2= 0.400 atm และ
วิ
ท
ี =
า 0.270
สมการที
ด
่ ล
ุ แลวคื
PธNO
atm
้ อ 2NO2(g)
2NO(g)+O2(g)
ความดันยอย
่
0.400
0.270 PO2=?
ดังนั้น
Kp = 158 = PNO 2PO2 =
(0.270)2(PO2)
PNO22
(0.400)2
แบบฝึ กหัด 14.4
สาหรับปฏิกริ ย
ิ า
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
Kp มีคา่ 4.3 x 10-4 ที่ 375oC จง
คานวณ Kc ของปฏิกริ ย
ิ านี้
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
Kpมีคา่ 4.3x10-4ที่ 375oC จงคานวณ
Kc
สมการทีด
่ ล
ุ แลวคื
้ อ N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
สูตร Kp = Kc(RT)n ดังนั้น Kc =Kp/(RT)
n =จน.โมลรวมแก๊สผลิตภัณฑ–จน.โมลรวม
์
แก๊สสารตัง้ ตน
้
= (2)–(1+3)= 2-4 = -2
ิ าก oC เป็ น K ; T =
เปลีย
่ นหน่วยอุณหภูมจ
375+273 = 648 K
สมดุลเคมี มี 2 ชนิด คือ
• สมดุลเอกพันธ ์ (Homogeneous
equilibrium) : สารตัง้ ตนและผลิ
ตภัณฑมี
้
์
phaseเดียวกัน เช่น แก๊สทัง้ หมด หรือ
เป็ นสารละลายเนื้อเดียวกัน เช่น H2(g) +
I2(g)
2HI(g)
• สมดุลวิวธิ พันธ(Heterogeneous
์
equilibrium) : สารตัง้ ตนและผลิ
ตภัณฑมี
้
์
หลาย phase เช่น อาจเป็ นของเหลวไมผสม
่
กันระหวางของแข็
งกับของเหลว หรือ
่
ของแข็งกับแก๊ส หรือของเหลว กับแก๊สใน
ระบบปิ ด เช่น 2KClO3(s)
2KCl(s)
การเขียนคาคงที
ส
่ มดุล กรณีเป็ นสมดุลแบบไม่
่
เป็ นเนื้อเดียวกัน
หรือสมดุลวิวธิ พันธ ์ ปฏิกริ ย
ิ าทีส
่ ารตนและ
้
ผลิตภัณฑอยู
ฏภาคกัน
่
์ คนละวั
CaCO3(s)
CaO(s)+CO2(g)
Kc‘ = [CaO][CO2]
[CaCO3]
[CaCO3]=ของแข็ง=คาคงที
,่ [CaO]=
่
ของแข็ง=คาคงที
่
่
K = [CO ]
ตัวอยาง
14.5 จงเขียนสมการแสดง
่
คาคงที
ส
่ มดุล Kc และ/หรือ
่
Kp สาหรับระบบวิวธิ พันธ ์ ตอไปนี
้
่
(ก) (NH4)2Se (s)
2NH3(g) +
H2Se(g)
(ข) AgCl(s)
Ag+(aq) + Cl-(aq)
(ค) P4(s) + 6Cl2(g)
4PCl3(l)
(ก) (NH4)2Se(s)
2NH3(g) +
H2Se(g)
แนวคิด ถือวาของแข็
งมีความเข้มข้นคงที่
่
เสมอ ไมคิ
้
้มขนของ
่
่ ดคาความเข
ของแข็งในการหาคาคงที
ส
่ มดุล
่
ดังนั้น
Kc = [NH3]2[H2Se]
Kp = P2NH3PH2Se
(ข) AgCl(s)
Ag+(aq) + Cl-(aq)
แนวคิด ถือวาของแข็
งมีความเข้มข้น
่
คงทีเ่ สมอ ไมคิ
่ ดคาความเข
่
้มขน
้
ของของแข็งในการหาคาคงที
ส
่ มดุล
่
ดังนั้น
Kc = [Ag+][Cl-]
(ค)
P4(s) + 6Cl2(g)
4PCl3(l)
แนวคิด ถือวาของแข็
ง P4(s) และ
่
ของเหลวบริสุทธิ ์ PCl3(l) มีความ
เข้มข้นคงทีเ่ สมอ ไมคิ
่ ดคาความเข
่
้มข้น
ของของแข็งและของเหลวบริสุทธิใ์ นการ
หาคาคงที
ส
่ มดุล ดังนั้น
่
Kc =
1
[Cl2]6
Kp =
1
P6
แบบฝึ กหัด 14.5
จงเขียนสมการแสดงคาคงที
่
่
สมดุล Kc และ Kp
สาหรับปฏิกริ ย
ิ า
Ni(s) + 4CO(g)
Ni(CO)4(g)
จงเขียนสมการแสดงคาคงที
ส
่ มดุล Kc
่
และ Kp
สาหรับปฏิกริ ย
ิ า Ni(s) + 4CO(g)
แนวคิด (g)
ถือวาของแข็
ง Ni(s) มี
่
Ni(CO)
4
ความเขมข
เ่ สมอ ไมคิ
้ นคงที
้
่ ดคา่
ความเขมข
งในการหา
้ นของของแข็
้
คาคงที
ส
่ มดุล ดังนั้น
Kc =
่
[Ni(CO)4]
[CO]4
Kp =
P Ni(CO)4
P4
แบบฝึ กหัด 14.6
จงพิจารณาสมดุลตอไปนี
้ ที่ 295 K
่
NH4HS(s)
NH3(g) + H2S(g)
ถาความดั
นยอยของแก
้
่
๊ สทัง้ สองชนิด
เทากั
่ บ 0.265 atm จงคานวณคา่ Kp
และ Kc ของปฏิกริ ย
ิ า
จงพิจารณาสมดุลตอไปนี
้ ที่ 295 K
่
NH4HS(s)
NH3(g) + H2S(g)
ถ้าความดันยอยของแก
่
๊ สทัง้ สองชนิดเทากั
่ บ
0.265 atm จงคานวณคา่ Kp และ Kc ของ
ปฏิกริ ย
ิ า
Kp = PNH3. PH2S = 0.265 x 0.265 = 0.0702
จากสูตร Kp = Kc(RT)n  Kc = Kp/(RT)n
n = (1+1)–(0)=2 , R = 0.082 , T = 295 K
Kc = Kp/(RT)n = 0.0702 / (0.082 x 295)2
=1.2x10-4
Kp = 0.0702 และ Kc = 1.2x10-4
สมดุลแบบรวม หรือสมดุลแบบพหุ
A+B
C+D
C+D
[E][F]
E+F
Kc/ = [C][D]
[A][B]
Kc// =
[C][D]
ถ้าปฏิกริ ย
ิ า
เขียนไดด
้ วย
้
A+B
E+F
Kc = ผลรวมของ
[E][F]
ปฏิกริ ย
ิ ายอย
่
[A][B]แลว้
าคงทีส
่ มดุลสาหรับปฏิกริ ย
ิ ารวม = ผลคูณของคาคงที
ป
่ ฏิกริ ย
ิ ายอ
่
่
/ x K //
จะไดว
า
K
=
K
้ ่
c
c
c
รูปแบบของคา่ K และสมการเคมีท ี่
ภาวะสมดุล :
• มีกฎ 2 ข้อทีเ่ กีย
่ วกับการเขียนสมการ
แสดงคาสมดุ
ล คือ
่
1. เมือ
่ สมการเคมีของปฏิกริ ย
ิ าทีผ
่ น
ั กลับ
ได้ เขียนกลับข้างคาคงที
ส
่ มดุลเป็ น
่
ส่วนกลับของคาคงที
ส
่ มดุลเดิม
่
2. คา่ K ขึน
้ กับวิธด
ี ล
ุ สมการ
1. เมือ
่ สมการเคมีของปฏิกริ ย
ิ าทีผ
่ น
ั กลับได้
เขียนกลับขาง
คาคงที
ส
่ มดุลเป็ นส่วนกลับของ
้
่
คาคงที
ส
่ มดุลเดิม
่
N O (g)
2NO (g)
2
216
4
2
10-3
Kc = [NO2]2 = 4.63 x
[N2O4]
2NO2 (g)
N2O4 (g)
Kc/ = [N2O4] = 1 =
1
[NO2]2
สรุป
Kc
Kc = 1/Kc’ หรือ
4.63 x 10-3
Kc Kc’ = 1
=
2. คา่ K ขึน
้ กับวิธด
ี ล
ุ สมการ
ดุลแบบที่ 1
N2O4 (g)
2NO2 (g)
Kc = [NO2]2 = 4.63 x 10-3
[N2O4]
ดุลแบบที่ 2
½ N2 O 4
Kc’ = [NO2]
=K
c
0.0680
[N2O4]1/2
(g)
=
3
4 . 6 x10
NO2 (g)
=
สรุป ถ้าดุลสมการตางกั
นคา่ K ทีไ่ ดจะ
่
้
ตางกั
นดวย
(เป็ นยกกาลังของคาเดิ
่
้
่ ม) เพราะ
K มาจากการนา สปส. ของสารตัง้ ตนและมา
้
ยกกาลัง
ดังนั้น จึงระบุไวว
ยน
้ าถ
่ าจะเขี
้
ตัวอยาง
14.7 ปฏิกริ ย
ิ าการผลิต
่
แอมโมเนีย ดังนี้
(a) N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
(b) ½ N2(g) + 3/2 H2(g)
NH3(g)
(c) 1/3 N2(g) + H2(g)
2/3
NH3(g)
จงเขียนสมการแสดงคาคงที
ส
่ มดุลของ
่
สมการ (ใช้ความเข้มข้น หน่วย โมล/
ลิตร
(d) คาคงที
ส
่ มดุลเหลานี
ี วามสม
่
่ ้ มค
พันธกั
่
์ นอยางไร
(a) N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
Ka = [NH3]2 / [N2][H2]3
ans
(b) ½ N2(g) + 3/2 H2(g)
NH3(g)
Kb = [NH3] / [N2]1/2[H2]3/2
ans
(c) 1/3 N2(g)+H2(g)
2/3 NH3(g)
Kc = [NH3]2/3 / [N2]1/3[H2]
ans
(d) คาคงที
ส
่ มดุลเหลานี
ี วามสมพันธกั
่
่ ้มค
์ น
อยางไร
่
Ka = Kb2 , Ka = Kc3 , Kb2 = Kc3 หรือ
แบบฝึ กหัด 14.7
จงเขียนสมการแสดงคาคงที
ส
่ มดุล
่
(Kc) สาหรับปฏิกริ ย
ิ าตอไปนี
้ และหา
่
ความสั มพันธระหว
างค
าคงที
ท
่ ไี่ ด้
่
่
์
(a) 3O2(g)
2O3(g)
(b) O2(g)
2/3 O3(g)
แบบฝึ กหัด 14.7
(a) 3O2(g)
2O3(g)
Kc = [O3]2 / [O2]3
(b) O2(g)
2/3 O3(g) Kc’ = [O3]2/3/[O2]
ความสั มพันธระหว
างค
าคงที
ท
่ ไี่ ดคื
่
่
้ อ
์
Kc = Kc’3
ans
คาคงที
ส
่ มดุล
่
1.ความเขมข
้
้ นของสารในสถานะสารละลาย
ให้มีหน่วยเป็ น mol/L สถานะแก็สมีหน่วย
เป็ น mol/L หรือ atm
2.คา่ Kc และ Kp มีความสั มพันธ ์ ดัง
สมการ
Kp = Kc(RT)n
3. ความเขมข
งบริสุทธิ ์
้ นของของแข็
้
ของเหลวบริสุทธิ(์ ในสมดุลแบบไมเป็
่ นเนื้อ
เดียวกัน) และตัวทาละลาย(เช่น น้าในสมดุล
แบบเป็ นเนื้อเดียวกัน) จะไมน
่ ามาเขียนแสดง
คาคงที
ส
่ มดุล
่
4. คาคงที
ส
่ มดุล (Kc หรือ Kp) ไมมี
่
่ หน่วย
5. การเขียนคาคงที
ส
่ มดุล ตองแสดงสมการ
่
้
เคมีทด
ี่ ล
ุ แลวและอุ
ณหภูม ิ
้
6. ถ้าปฏิกริ ย
ิ าเคมีแบบหลายขัน
้ ตอนแลว
้
คาคงที
ส
่ มดุลสาหรับปฏิกริ ย
ิ ารวม = ผลคูณ
่
ของคาคงที
ป
่ ฏิกริ ย
ิ ายอย
่
่
ความสั มพันธระหว
างจลนศาสตร
เคมี
่
์
์
และสมดุลเคมี
ปฏิกริ ย
ิ าทีส
่ มดุล A + 2B
AB2
อัตราการเกิดปฏิกริ ย
ิ าไปขางหน
้
้ า: ratef =
kf [A][B]2
อัตราการเกิดปฏิกริ ย
ิ ายอนกลั
บ:
rate
้
= kr [AB2]
ทีส
่ มดุลอัตราการเกิดปฏิกริ ย
ิ าไปขางหน
้
้ า=อัตราการ
เกิดปฏิกริ ย
ิ าย้อนกลับ
ratef
= rater นั่นคือ kf [A][B]2 = kr
ความสั มพันธระหว
างจลนศาสตร
เคมี
่
์
์
และสมดุลเคมี
kf = [AB2]
= Kc
kr
[A][B]2
สรุป ตามหลักการของจลนศาสตรเคมี
์
คาคงที
ส
่ มดุล K หาไดจากอั
ตราส่วน
่
้
ระหวางค
าคงที
ข
่ องอัตราการเกิดปฏิกริ ย
ิ า
่
่
ไปข้างหน้า
กับคาคงที
ข
่ องอัตราการ
่
เกิดปฏิกริ ย
ิ ายอนกลั
บ ดังนั้นคาคงที
่
้
่
สมดุลจึงเป็ นคาคงที
ท
่ ข
ี่ น
ึ้ กับอุณหภูม ิ
่
คาคงที
ส
่ มดุลทาให้เราทราบ
่
อะไรบาง
้
 ช่วยทานายทิศทางของการ
เกิดปฏิกริ ย
ิ าเข้าสู่สมดุล
 ช่วยคานวณความเข้มข้นของสาร
ตัง้ ตนและสาร
ผลิตภัณฑเมื
่
้
์ อ
ระบบเข้าสู่สมดุลแลวได
้
้
ช่วยทานายทิศทางของการ
ริ ย
ิ +าเข
าสู
ล
ปฏิกริ ย
ิ เกิ
า ดปฏิHก2(g)
I2(g)
้ ่ สมดุ2HI(g)
; Kc =
54.3 ที่ 430oC
นา H2 0.243 mol , I20.146 mol และ HI 1.98 mol
มารวมกันในภาชนะขนาด
1 ลิตร ที่ 430oC และเราตองการทราบว
าระบบจะ
้
่
เกิดปฏิกริ ย
ิ าไปในทิศทางใด
วิธท
ี า แทนคาความเข
มข
่ ตนของสารทั
ง้ หมด
่
้ นเริ
้ ม
้
ผลหารปฏิกริ ย
ิ า = Qc = [HI]02
=
(1.98)2
= 111
[H2]0[I2]0
(0.243)(0.146
โจทยก
Kc = 54.3 เปรียบเทียบคา่ Qcกับ
์ าหนด
Kc
ถาให
ิ า และ Kc=
้
้ Qc = ผลหารปฏิกริ ย
คาคงที
ส
่ มดุล
่
 Qc<Kc : อัตราส่วนความเขมข
่ ภาวะ
้ นที
้ ส
เริม
่ ตนของสารผลิ
ตภัณฑกั
้
้ คา่
์ บสารตัง้ ตนมี
ม
่ คา่ Qc
น้อยมาก ระบบจะตองพยายามเพิ
้
เขาสู
Kc โดยตองพยายามเพิ
ม
่
้ ่ คา่
้
ผลิตภัณฑ ์ ลดสารตัง้ ตน
ิ าจะ
้ ดังนั้นปฏิกริ ย
เกิดจากซ้ายไปขวา หรือเกิดไปขางหน
้
้า
 Qc= Kc : ระบบอยูในสมดุ
ลแลว
่
้
่ ภาวะ
 Qc>Kc : อัตราส่วนความเขมข
้ ส
้ นที
เริม
่ ตนของสารผลิ
ตภัณฑต
ง้ ตนมี
้
่
้ คา่
์ อสารตั
มาก
ระบบพยายามลดคา่ Qc เขาสู
้ ่ คา่
ตัวอยาง
่ เริม
่ ปฏิกริ ย
ิ าภาชนะ
่ 14.8 เมือ
ขนาด 3.5 L ที่
375oC ประกอบดวย
้
N2 0.249 mol , H2 3.21x10-2 mol และ
NH3 6.42x10-4 mol
คาคงที
ส
่ มดุล(Kc)ของปฏิกริ ย
ิ าทีอ
่ ณ
ุ หภูมน
ิ ี้
่
มีคา่ 1.2
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
ระบบนี้อยูในสมดุ
ลหรือไม่ ถาไม
อยู
่
้
่ ใน
่
สมดุลจะเกิดปฏิกริ ย
ิ าในทิศทางใด
แนวคิด
โจทยให
ส
่ มดุล(Kc) มา
่
์ ้คา่ คาคงที
และให้ ปริมาตรและจานวนโมลของ
สารตัง้ ตนและผลิ
ตภัณฑเริ
่ ตนมา
้
้
์ ม
นามาหาคาความเข
มข
่
้ น
้ และหา
ผลหารปฏิกริ ย
ิ า (Qc) ได้ จากนั้น
จึงเปรียบเทียบคา่ Qc กับ Kc แลว
้
ทานายทิศทางปฏิกริ ย
ิ าได้
อ
่ ตนของสารคื
วิธท
ี า
ความเขมข
้
้ ม
้ นเริ
[N2]0= 0.249mol/3.5L = 0.0711 M
[H2]0= 3.21x10-2mol/3.5L = 9.17x10-3 M
[NH3]0=6.42x10-4mol/3.5L = 1.83x10-4 M
2 = (1.83x10ผลหารปฏิ
ก
ร
ิ
ย
ิ
า=Q
=[NH
]
c
3 0
4)2 = 0.611
[N2]0 [H2]03
(0.0711)(9.17x10-3)3
เปรียบเทียบ Qcกับ Kc ; Qc(0.611)< Kc
(1.2)
ดังนั้นปฏิกริ ย
ิ ายังไมเข
่ าสู
้ ่ สมดุล
แบบฝึ กหัด 14.8
คาคงที
ส
่ มดุล (Kc) ของปฏิกริ ย
ิ า
่
2NO(g) + Cl2(g)
2NOCl(g)
4 ที่ 35oC ถาผสม
ากั
บ
มีคาเท
6.5x10
่ ่
้
NO 2.0x10-2mol กับ Cl2 8.3x103mol และ NOCl 6.8mol ในภาชนะ
ปริมาตร 2.0 L ระบบจะเข้าสู่สมดุลใน
ทิศทางใด
แนวคิด
โจทยให
ส
่ มดุล(Kc)
่
์ ้คา่ คาคงที
มา และให้ ปริมาตรและจานวนโม
ลของสารตัง้ ตนและผลิ
ตภัณฑเริ
่ ตน
้
้
์ ม
มา นามาหาคาความเข
มข
่
้ น
้ และ
หาผลหารปฏิกริ ย
ิ า (Qc) ได้
จากนั้นจึงเปรียบเทียบคา่ Qc กับ
Kc แลวท
ิ าได้
้ านายทิศทางปฏิกริ ย
วิธท
ี า
ความเขมข
่ ตนของสารคื
อ
้ นเริ
้ ม
้
[NO]0= 2.0x10-2mol/2L = 1.0x10-2M
[Cl2]0 = 8.3x10-3mol/2L = 4.15x10-3M
[NOCl]0 = 6.8 mol/2L = 3.4 M
Qc= [NOCL]02 =
(3.4)2
=
2.79x107
[NO]02 [Cl2]0 (1.0x10-2)2(4.15x10-3)
เปรียบเทียบQcกับ Kc; Qc(2.79x107) > Kc
(6.5x104)
แสดงวา่ มีผลิตภัณฑมาก
ระบบจะ
์
การคานวณความเขมข
่ ภาวะ
้ นที
้ ส
สมดุล
• 1. เขียนสมการปฏิกริ ย
ิ าเคมี แสดง
คาคงที
ส
่ มดุล(Kc)และอุณหภูม ิ
่
่ มดุลทีท
่ ราบคา่
• 2. แสดงความเข้มข้นทีส
และทีไ่ มทราบให
ิ าเป็
่
้สมมุตค
่ น X
• 3. แทนคาความเข
้มข้นในสมการ Kc
่
แลวแก
สมการ
้
้
หาคา่ X
ตัวอยาง
แก๊สผสมประกอบดวย
H2
่ 14.9
้
0.500 mol และ
I2 0.500 mol บรรจุอยูในขวดเหล็
กกลาไร
่
้
้
สนิมขนาด 1.00 L ทีอ
่ ุณหภูม ิ 430oC จง
คานวณความเขมข
H2 , I2 และ HI ที่
้ นของ
้
สมดุล คาคงที
ส
่ มดุลของปฏิกริ ย
ิ า
่
H2(g)+I2(g)
2HI(g) เทากั
่ บ 54.3 ที่
อุณหภูมน
ิ ี้
แนวคิด โจทยให
ส
่ มดุล(Kc)
่
์ ้คา่ คาคงที
มา ,ให้ ปริมาตรภาชนะ และจานวน
โมลของสารตัง้ ตนและผลิ
ตภัณฑเริ
่ ตนมา
้
้
์ ม
เรานามาหาคาความเข
มข
่
้ ้นสารตัง้ ตน
้
และผลิตภัณฑ ์
่
1. เขียนสมการปฏิกริ ย
ิ าเคมี แสดงคาคงที
่
สมดุHล2(K
หภู
ม
ิ
(g)
+ Iณ
(g)
2HI(g) Kc = 5
c)และอุ
2
เริม
่ ตน
0
้ 0.5 M 0.5 M
M2. แสดงความเขมขนทีส
่ มดุลทีท
่ ราบคาและทีไ่ ม
้ ้
ทราบให
ตค
ิ าเป็
้สมมุ-X
่ น-X X
เปลี
ย
่ นแปลง
่
่
2X
สมดุล
0.5-X
0.5-X
2X
3. แทนคาความเข
มข
Kc แลวแก
่
้ นในสมการ
้
้
้
สมการหาคา่ X
Kc = 54.3 = [HI]2 =
(2X)2
:
= 0.393 M
H2(g) + I2(g)
2HI(g) Kc = 5
สมดุล 0.5-X 0.5-X
2X ตอบ ความเขมขนทีส่ มดุล คือ
้ ้
H2 = 0.5 – 0.393 =0.107 M ,
I2 = 0.5 – 0.393 = 0.107 M
HI = 2 x 0.393 M = 0.786 M
ตรวจคาตอบ
แทนคาความ
่
เข้มข้นทีส
่ มดุล ทีห
่ าได้
Kc = (0.786)2
= 54
แบบฝึ กหัด 14.9
พิจารณาปฏิกริ ย
ิ าในตัวอยาง
14.9
่
H2(g) + I2(g)
2HI(g) : Kc =
54.3 ที่ 430oC
เริม
่ จาก HI เข้มข้น 0.040 M จง
คานวณความเขมข
้ ้นของ HI , H2 และ I2
ที
ส
่ มดุลด โจทยให
แนวคิ
ส
่ มดุล(Kc)
่
์ ้คา่ คาคงที
มา และให้ความเขมข
้ ้นผลิตภัณฑ ์
เริม
่ ตนมา
นามาหาคาความเข
้
่
้มข้นสาร
ตัง้ ตนและผลิ
ตภัณฑที
่ มดุลได้
้
์ ส
1. เขียนสมการปฏิกริ ย
ิ าเคมี แสดงคาคงที
่
่
สมดุล(Kc)และอุณหภูม ิ
H2(g) + I2(g)
oC
54.3
ที
่
430
เริม
่ ตน 0 M
0M
้
2HI(g)
Kc =
0.04 M
2. แสดงความเขมข
่ มดุลทีท
่ ราบคาและที
ไ่ ม่
้ นที
้ ส
่
ทราบให
ตค
ิ าเป็
้สมมุ+X
่ น+XX
เปลี
ย
่ นแปลง
-2X
สมดุล
X
X
0.04-2X
3.แทนคาความเข
มข
Kc
่
้ นในสมการ
้
แลวแก
้
้สมการหาคา่ X
Kc = 54.3 = [HI]2 = (0.04-2X)2 : X
4.26x10-3 M
[H ][I ]
(X)((X)
H2(g) + I2(g)
54.3 ที่ 430oC
2HI(g)
Kc =
X = 4.26x10-3 M
ตอบ ความเขมข
่ มดุล คือ
้ นที
้ ส
H2 = 4.26x10-3 M , I2 = 4.26x10-3
M
-3) =
HI
=
0.042(4.3x10
ตรวจคาตอบ
แทนคาความเข
้มข้นที่
่
0.031
สมดุล M
ทีห
่ าได้
Kc= (0.031)2
= 52 (คา่
ใกลเคี
้ ยงเพราะปัดเลข)
ตอบ
ข้อซักถาม

similar documents