3

Echilibru chimic. Principiul lui Le Chtelier

Principiul lucrrii:

Principiul Le Chtelier: Dac asupra unui sistem aflat n echilibru chimic se exercit o aciune din exterior, echilibrul se deplaseaz n sensul diminurii sau anulrii aciunii exercitate.

Factorii care influeneaz deplasarea echilibrului chimic sunt:

- variaia concentraiei reactanilor sau a produilor de reacie din amestecul aflat n echilibru; creterea concentraiei reactanilor deplaseaz echilibrul chimic n direcia formrii produilor de reacie, n timp ce creterea concentraiei produilor de reacie deplaseaz echilibrul chimic n direcia produilor iniiali.

- variaia temperaturii n funcie de caracterul exoterm sau endoterm al celor dou reacii (reacia direct i reacia invers); creterea temperaturii va deplasa echilibrul chimic n sensul favorizrii reaciei endoterme (-Q), iar micorarea temperaturii va deplasa echilibrul chimic n sensul favorizrii reaciei exoterme (+Q).

- variaia presiunii, n cazul echilibrelor care implic substane gazoase i n care are loc variaia numrului de moli de gaz; creterea presiunii va deplasa echilibrul chimic n direcia n care se afl mai puini moli de gaz, iar micorarea presiunii deplaseaz echilibrul chimic n direcia n care se afl mai muli moli de gaz.

Starea de echilibru se stabilete cnd vitezele cu care se desfoar cele dou reacii opuse i simultane sunt egale.

Pentru reacia chimic reversibil de forma:

(1)

Viteza reaciei directe este:

(2)

Viteza reaciei inverse este:

(3)

la echilibru v1 = v2, deci

(4)rezult:

(5) unde: k1 i k2 reprezint constanta de vitez pentru reacia molar a reactantului (Ai) i produsului de reacie (Ai); Kc, constanta de echilibru a reaciei exprimat n uniti de concentraii molare.

Pentru reaciile chimice care decurg n soluii lichide exist urmtoarele relaii de legtur ntre valorile constantei de echilibru exprimate prin activiti termodinamice, K, prin presiune KP, numr de moli Kn, prin fracii molare Kx i prin concentraii molare Kc, relatia 6:

S-a notat cu n, numrul total de moli la echilibru, V, volumul total al soluiei, (( = ( (i - (i

Entalpia liber la echilibru se calculeaz cu relaia:

Go = - RTln Kp

(7)

Dependena constantei de echilibru de temperatur este dat de ecuaia vant Hoff:

(8)

Integrnd definit ecuaia vant Hoff (8) se obine:

(9)

Scopul lucrrii: n aceast lucrare se studiaz influena concentraiei asupra echilibrului chimic, efectund urmtoarea reacie, care decurge n soluie:

( 10)

Aparatur i substane:

Aparatur: pahar Berzelius, eprubete, cilindru gradat, pipete, termometru

Substane: soluii de clorur feric (FeCl3), sulfocianur de amoniu (NH4SCN), clorur de amoniu (NH4Cl) solid

Modul de lucru:

- ntr-un pahar Berzelius se introduc 39 mL ap distilat msurai cu un cilindru gradat, la care se adaug cte 0,5 mL soluie de FeCl3 i NH4SCN msurate cu o pipet gradat; se consider temperatura soluiei 25 oC;- soluia obinut se toarn n volume egale (10 mL) n patru eprubete;

- eprubeta 1 se pstreaz ca etalon de comparaie;

- n eprubeta 2 se introduc 5 picturi soluie de FeCl3. Se agit coninutul eprubetei i se noteaz observaia referitoare la modificarea intensitii culorii n comparaie cu eprubeta etalon;

- n eprubeta 3 introduc cte 5 picturi soluie NH4SCN i 5 picturi soluie NH4Cl; se procedeaz la fel ca n primul caz, notndu-se variaia de culoare observat;

- n eprubeta 4 se introduc 5 picturi de soluie de NH4Cl i se procedeaz la fel.

Calcule i rezultate:

Se completeaz tabelul urmtor:

Nr. Culoare iniialSe adaug n excesCuloare

finalSensul de deplasare

al echilibrului chimic

FeCl3NH4SCNNH4Cl

1

2

3

4

S se discute deplasarea echilibrului chimic pentru cele 3 cazuri studiate, conform principiului lui Le Chatelier.

S se calculeze compoziia de echilibru, pe baza bilanului material, cunoscnd: concentraiile iniiale ale reactanilor i tiind c la echilibru n cei 40 mL soluie (rezultat prin amestecarea reactanilor cu apa) se formeaz 0,001 mol Fe(SCN)3.

Se completeaz schema de bilan material:

Concentraie molar, mol/LFeCl3NH4SCNFe(SCN)3NH4Cl

Concentraii molare iniiale, ci

Concentraii molare consumate, cc

Concentraii molare la echilibru, cech

-S se calculeaze constanta de echilibru Kc :

-S se calculeaze entalpia liber de reacie (G cu relaia:

Probleme1. n ce sens se deplaseaz echilibrul chimic al reaciei dac:

0,5N2(g) + 1,5H2(g) NH3(g) + 45,95 KJ

a) crete presiunea total a echilibrului

b) scade temperatura sistemului

c) crete concentraia N2d) crete concentraia NH3e) crete concentraia N2 i NH3

2. Se consider reacia n faz gazoas, la t = 1500C:

A2B4 2AB2

Dac la echilibru s-au gsit 4 molL-1 AB2, iar iniial s-au luat n lucru 3 molL-1 A2B4, s se determine:

a) constanta de echilibru Kc;

b) valoarea lui Kp corespunztor; R= 0,082 atmLK-1

3. Pentru reaciile

i

S se arate:

a) cum influeneaz creterea concentraiei fiecrui component al reaciei;

b) cum influeneaz creterea presiunii echilibrului chimic.

4. Pentru reacia A + B 2C + D s-a lucrat cu un amestec echimolecular de A i B (2 mol/L din fiecare reactant). tiind c se consum 50% din fiecare reactant, s se calculeze constantele Kc i Kp, dac la echilibru exist o presiune de 2 atm.

5. n reactia de esterificare catalizat dintre acidul acetic i etanol constanta de echilibru Kc= 4 la t=250C.

. Ce cantiti de ester se vor forma n amestecul final dac se pornete de la urmatoarele amestecuri: a) 1 mol acid si 2 moli alcool, b) 1 mol acid, 2 moli de alcool, 2 moli de apa, c) 1 mol acid, 2 moli alcool, 1 mol ester. Interpretati rezultatele prin principiul lui Le Chatelier.

6. Pentru reacia C (s) + CO2 (g) 2 CO2(g) constanta de echilibru la temperatura de 1000 K este 2,4, iar la temperatura de 1200 K este 53,7. S se calculeze:

a. entalpia de reacie dac se consider c pe acest interval de temperatura, H este constant.

b. Entalpia liber de reacie i entropia de reacie la temperatura de 1000 K.

7. Pentru reacia CO(g) +SO3(g)CO2(g) +SO2 (g) se cunosc urmtoarele valori rH = 41,14 kcal/mol i rG298 = 44,71 kcal/mol. S se calculeze:

a) rG la temperatura de 400 K

b) Kp la 400 oK.

8. Pentru echilibru A+B C + D se cunosc concentraiile la echilibru CA= 4 mol/L, CB= 6 mol/L, CC= CD= 2,19 mol/L. S se calculeze concentraia iniial a compusului A i constanta la echilibru.

9. Intr-un vas de 1 L se introduc 0,25 moli HI. Constanta de echilibru al reaciei

2HI H2+ I2 este Kc = 1,56x10-2. S se calculeze concentraia la echilibru.

10. La temperatura de 127o C n reacia 3 AB 2 A+AB3 din 4 mol/L AB existeni iniial au mai ramas 2,5 mol/L. Sa se calculeze valoarea constantei Kc i Kp. 11 . n ce sens se deplaseaz echilibrul chimic al reaciei dac:

2 C2H2 (g) + 5 O2 (g) ( 4CO2(g) + 2H2O (l), rH = - 310,6 Kcal

a) crete presiunea total a echilibrului;

b) scade temperatura sistemului;

c) crete concentraia CO2;d) crete concentraia C2H2;

e) crete concentraia CO2;i C2H2 12. Pentru reacia SO2 (g) + O2 (g) SO3 (g), la temperatura de 500oC, constanta Kp = 85 atm-1/2. Se cere:

f) a) scrierea expresiilor lui KP, KC i Kx;

g) b) s se calculeze Kp n mm Hg;

h) c) s se calculeze Kc la 5000C.

13. Studiindu-se echilibrul reaciei:

C2H4(g)+ H2O (g)

C2H5OH (g)

S-au gsit urmtoarele valori ale constantei de echilibru Kp n funcie de temperatur:

toC145175200225250

Kp x 1026,83,61,651,070,7

Presupunnd c entalpia standard nu variaz cu temperatura, n intervalul de temperature dat, s se determine:

a) modul de variaie a constantei de echilibru cu temperatura

b) constanta Kp la temperatura de 190o C;

c) entalpia standard de reacie14. Pentru reacia COCl2 CO + Cl2 gradul de disociere la temperatura de 500o C i presiunea de 1 atm este 50 %.

a) Deducei relaii ntre constantele de echilibru Kc, KP, Kn si Kx;

b) S se calculeze Kc, KP, si Kx;

c) S se calculeze entalpia liber standard de reacie

15. Pentru reacia n faz gazoas A 3 B+ C, concentraia iniial este 2 mol/L, iar la echilibru s-au gsit 0,5 mol/L. S se calculeze valoarea constantei Kc i Kp considernd temperatura de 400 K.

PAGE 4

_1297148426.unknown

_1409589763.unknown

_1473067216.unknown

_1473068879.unknown

_1473068885.unknown

_1410602795.unknown

_1297148430.unknown

_1347442353.unknown

_1017485286.unknown

_1297148419.unknown

_1297148422.unknown

_1270300132.unknown

_1017485238.unknown