Ασκήσεις Χημικής Ισορροπίας

1.     Ισομοριακό μείγμα Η₂ και ατμών J₂ έχει όγκο 89,6L, μετρημένα σε stp.

α)   Υπολογίστε τον αριθμό mol του κάθε αερίου που περιέχεται στο παραπάνω μείγμα.

β)   Το μείγμα αυτό εισάγεται σε δοχείο σταθερού όγκου και θερμαίνεται σε ορισμένη θερμοκρασία, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: J₂ + H₂   2HJ, για την οποία η σταθερά Κ_c είναι ίση με 9. Βρείτε τον αριθμό mol καθενός από τα τρία αέρια στην κατάσταση ισορροπίας.

2.     46g N₂O₄ εισάγεται σε δοχείο Δ₁ όγκου 2L και διασπάται κατά 20% προς ΝΟ₂ στους θ⁰ C.

α) Να υπολογιστεί η Κ_c για την ισορροπία N₂O₄  2NO₂, στους θ⁰ C.

β) Ποιος πρέπει να είναι ο όγκος ενός άλλου δοχείου Δ₂, στο οποίο αν εισαχθούν 46g N₂O₄ να διασπαστούν προς ΝΟ₂ κατά 80%, στους θ⁰ C.

3.     Σε δοχείο Δ₁ όγκου 1L εισάγεται ισομοριακό μείγμα CO και Cl₂ και θερμαίνεται στους θ⁰ C, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: CO_(g) + Cl_2(g)  COCl_2(g), για την οποία είναι Κ_c = 20. Στην κατάσταση χημικής ισορροπίας ο αριθμός mol του COCl₂ είναι ίσος με τον αριθμό mol του CO.

α) Να υπολογίσετε τη σύσταση του μείγματος στην κατάσταση ισορροπίας.

β) Αν σε δοχείο Δ₂ όγκου 20L εισαχθούν 2mol COCl₂ και θερμανθούν στους θ⁰ C, πόσα mol από κάθε αέριο θα υπάρχουν στο δοχείο μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας;

4.     Σε δοχείο σταθερού όγκου εισάγεται αέριο μείγμα που αποτελείται από 25,6g SO₂ και 0,6mol NO₂. Το μείγμα θερμαίνεται σε ορισμένη θερμο­κρα­σία, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: NO₂ + SO₂  SO₃ + NO. Διαπιστώθηκε ότι μέχρι την αποκατάσταση της ισορροπίας έχει αντιδράσει το 50% της ποσότητας του ΝΟ₂. Να υπολογιστούν:

α)   ο αριθμός mol καθενός από τα τέσσερα αέρια που περιέχονται στο δοχείο στην ισορροπία.

β) η σταθερά Κ_c της ισορροπίας

γ) η απόδοση της αντίδρασης.

5.     Αέριο μείγμα όγκου 89,6L μετρημένα σε stp, αποτελείται από Ν₂ και Η₂ με αναλογία mol 1:3 αντίστοιχα. Το μείγμα αυτό εισάγεται σε δοχείο όγκου 3L και θερμαίνεται στους θ⁰ C. Μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας:

Ν₂ + 3Η₂  2ΝΗ₃, το γραμμομοριακό κλάσμα της ΝΗ₃ βρέθηκε 0,6.

α) Να υπολογίσετε τη σταθερά Κ_c της ισορροπίας, καθώς και την απόδοση της αντίδρασης στους θ⁰ C.

β) Αν η αντίδραση σχηματισμού της ΝΗ₃ από τα συστατικά της στοιχεία είναι εξώθερμη, εξετάστε αν θα μεταβληθεί και πώς (θα αυξηθεί ή θα ελαττωθεί) η σταθερά Κ_c της ισορροπίας όταν αυξηθεί η θερμοκρασία του συστήματος.

6.     Σε δοχείο όγκου 10L που περιέχει 60g C με μορφή σκόνης, διαβιβάζονται 44,8L CO₂, μετρημένα σε stp. Το σύστημα θερμαίνεται στους 727⁰ C, οπότε μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας: C_(s) + CO_2(g)  2CO_(g), βρέθηκαν στο δοχείο 100g αερίων. Να υπολογίσετε:

       α) την απόδοση της αντίδρασης

       β) τη σταθερά Κ_c της ισορροπίας

       γ) την ολική πίεση των αερίων στην κατάσταση ισορροπίας.

7. Σε δοχείο Δ₁ όγκου 8,2L εισάγουμε 12g NO και θερμαίνουμε στους 127⁰ C, οπότε το ΝΟ διασπάται προς Ν₂ και Ο₂. Μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας: 2ΝΟ_(g)  N_{2 (g)} + O_2(g), διαπιστώθηκε ότι έχει διασπαστεί το 50% του ΝΟ. Να υπολογιστούν:

α) η σταθερά Κ_c της ισορροπίας

β) η ολική πίεση των αερίων της ισορροπίας

γ) η απόδοση της αντίδρασης σχηματισμού του ΝΟ, αν σε δοχείο Δ₂ σταθερού όγκου εισάγουμε μια ποσότητα ατμοσφαιρικού αέρα και θερμάνουμε στους 127⁰ C. Ο ατμοσφαιρικός αέρας περιέχει 20%^V/_V O₂ και 80%^V/_V N₂.

8.  Σε δοχείο όγκου V εισάγονται 0,5mol Fe₃O₄ και 2mol H₂ τα οποία αντιδρούν σύμφωνα με την χημική εξίσωση: Fe₃O_4(s) + 4H_2(g)  3Fe_(s) + 4H₂O_(g), στους

θ⁰ C. Μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας διαπιστώθηκε ότι υπάρχουν στο δοχείο 90,4g στερεών.

α) Να υπολογιστεί η απόδοση της αντίδρασης.

β) Να υπολογιστούν οι σταθερές Κ_c και Κ_p της ισορροπίας.

γ)   Εξηγήστε αν θα μεταβληθεί ή όχι η ποσότητα των στερεών που περιέχονται στο δοχείο στην κατάσταση ισορροπίας, αν διπλασιάσουμε τον όγκο του δοχείου διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία.

9.  Σε δοχείο Δ₁ όγκου 8L περιέχονται 0,4mol COCl₂ και ισομοριακές ποσότητες CO και Cl₂ σε κατάσταση ισορροπίας, σύμφωνα με τη χημική εξίσωση:

COCl_2(g)  CO_(g) + Cl_2(g). Η θερμοκρασία του μείγματος είναι 727⁰ C και η πίεση 8,2atm.

α)  Να υπολογίσετε την σταθερά Κ_c για την ισορροπία στους 727⁰ C.

β)  Σε ένα άλλο δοχείο όγκου V₂ εισάγουμε 0,2mol COCl₂, 0,1mol CO και 0,1mol Cl₂ και θερμαίνουμε το μείγμα στους 727⁰ C. Στην κατάσταση ισορροπίας διαπιστώνουμε ότι περιέχονται συνολικά 0,4mol αερίων. Να βρεθεί ο όγκος V₂ του δοχείου.

10.  Σε δοχείο σταθερού όγκου βρίσκονται σε ισορροπία 3mol αερίου μείγματος στους θ₁⁰C που αποτελείται από 0,5mol H₂, 0,5mol J₂ και HJ, σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: 2HJ  J₂ + Η₂. Αυξάνουμε τη θερμοκρασία του συστήματος στους θ₂⁰ C, οπότε  μετά την αποκατάσταση ισορροπίας στο δοχείο βρίσκονται 2,25mol HJ.

α) Υπολογίστε τη σταθερά Κ_c για την ισορροπία στους θ₁ ⁰C.

β) Εξηγήστε προς ποια κατεύθυνση μετατοπίστηκε η ισορροπία με την αύξηση της θερμοκρασίας.

γ) Εξετάστε αν η αντίδραση σχηματισμού του HJ από τα συστατικά του είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη.

11.  Σε δοχείο όγκου 10L περιέχονται 14g CO, 9g H₂O και ισομοριακές ποσότητες CO₂ και Η₂ σε κατάσταση ισορροπίας, σύμφωνα με τη χημική εξίσωση:

CΟ _(g) + H₂O_(g)  CO_2(g) + H_2(g), για την οποία είναι Κ_c = 4 στους θ⁰ C.

α) Υπολογίστε τη συγκέντρωση του CO₂ στο μείγμα ισορροπίας.

β) Διπλασιάζουμε τον όγκο του δοχείου διατηρώντας τη θερμοκρασία σταθερή. Υπολογίστε τη νέα συγκέντρωση του CO₂.

γ) Πόσα g υδρατμών πρέπει να προσθέσουμε στο δοχείο των 20L με σταθερή τη θερμοκρασία, ώστε η συγκέντρωση του CO₂ να γίνει ίση με 0,06mol/L.

12.  Διάλυμα χλωροφορμίου (CHCl₃) όγκου 10L και θερμοκρασίας 10⁰ C περιέχει 1mol N₂O₄ και 0,1mol NO₂ σε ισορροπία , σύμφωνα με τη χημική εξίσωση:

Ν₂Ο₄  2ΝΟ₂.

α) Υπολογίστε τη σταθερά Κ_c  της ισορροπίας στις παραπάνω συνθήκες.

β) Αραιώνουμε το παραπάνω διάλυμα με 10L χλωροφόρμιου θερμοκρασίας 10⁰C. Με βάση το νόμο χημικής ισορροπίας εξετάστε αν θα μετατοπιστεί ή όχι η ισορροπία και προς ποια κατεύθυνση.

13.  Για την αντίδραση: H_2(g) + J_2(g)  2HJ_(g) στους 400⁰ C η Κ_c είναι ίση με 4. Σε δοχείο όγκου 2L εισάγουμε 1mol H₂ και 1mol J₂ και το σύστημα θερμαίνεται στους 400⁰ C.

α)  Να υπολογιστεί ο αριθμός mol κάθε αερίου στην κατάσταση ισορροπίας.

β)  Να αποδοθεί γραφικά η συγκέντρωση του HJ σε συνάρτηση με το χρόνο, αν για την αποκατάσταση της ισορροπίας χρειάστηκαν 0,2min.

γ)  Στο μείγμα ισορροπίας προσθέτουμε 1,2mol HJ. Να βρεθεί ο αριθμός mol κάθε αερίου στο δοχείο μετά την αποκατάσταση της νέας ισορροπίας.

14.  Σε δοχείο όγκου 5L περιέχονται 50g CaCO₃, τα οποία θερμαίνονται στους

727 ⁰C και αρχίζουν να διασπώνται προς CaO και CO₂. Μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας: CaCO_3(s)  CaO_(s) + CO_2(g), η πίεση στο δοχείο είναι 3,28atm.

α) Να υπολογίσετε τη σταθερά Κ_c της ισορροπίας καθώς και το ποσοστό διάσπασης του CaCO₃.

β) Διπλασιάζουμε τον όγκο του δοχείου διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία. Υπολογίστε πόσα g CaCO₃ περιέχονται στο δοχείο μετά την αποκατά­σταση της ισορροπίας.

γ) Αποδείξτε ότι αν εισαχθούν 50g CaCO₃ σε δοχείο όγκου 20L και θερμανθούν στους 727⁰ C, δεν είναι δυνατό να αποκατασταθεί χημική ισορροπία.

15.  Σε δοχείο όγκου 10L εισάγονται 1mol H₂ και 1mol J₂ τα οποία αντιδρούν σε θερμοκρασία 447⁰ C και αποκαθίσταται η ισορροπία: H_2(g) + J_2(g)  2HJ_(g), για την οποία η σταθερά ισορροπίας είναι Κ_c = 64.

α)  Να υπολογίσετε τη σύσταση του μείγματος ισορροπίας καθώς και την ολική πίεση των αερίων.

β) Διατηρώντας τη θερμοκρασία σταθερή διπλασιάζουμε τον όγκο του δοχείου. Να υπολογίσετε τη νέα ολική πίεση των αερίων και να εξηγήσετε που οφείλεται η μεταβολή της.

16.  Σε δοχείο όγκου 2L εισάγουμε 35,2g CO₂ και 4g Η₂. Θερμαίνουμε το μείγμα στους θ⁰ C, οπότε μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας που περιγράφεται από τη χημική εξίσωση: CΟ_2(g) + H_2(g)  CO_(g) + H₂O_(g), η συγκέντρωση των υδρατμών είναι 0,2mol/L.

α) Υπολογίστε την σταθερά Κ_c για την ισορροπία καθώς και την απόδοση της αντίδρασης.

β)  Πόσα g CO₂ πρέπει να προσθέσουμε ακόμη στο δοχείο με σταθερή τη θερμοκρασία, ώστε η συγκέντρωση των υδρατμών να γίνει ίση με 0,5mol/L.

17.  Σε δοχείο σταθερού όγκου 10L εισάγονται 3mol PCl₅ και θερμαίνονται στους 227⁰ C, οπότε ο PCl₅ αρχίζει να διασπάται προς PCl₃ και Cl₂. Μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας: PCl_5(g)  PCl_3(g) + Cl_2(g) στο δοχείο περιέχονται 71g Cl₂. Να υπολογίσετε:

α) τη σταθερά ισορροπίας Κ_c και το ποσοστό διάσπασης του PCl₅

β) την ολική πίεση των αερίων στην κατάσταση ισορροπίας.

γ) Προσθέσαμε στο μείγμα ισορροπίας μια ποσότητα Cl₂ διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία και μετά την αποκατάσταση της νέας ισορροπίας μετρήσαμε την πίεση του συστήματος και τη βρήκαμε ίση με 20,5atm. Υπολογίστε τον αριθμό mol του Cl₂ που προσθέσαμε στο δοχείο.

18.  Σε δοχείο σταθερού όγκου 10L περιέχονται σε κατάσταση ισορροπίας 0,8mol SO₃, 0,8mol SO₂ και 0,2mol O₂ θερμοκρασίας 327⁰ C, σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: 2SO_3(g)  2SO_2(g) + O_2(g). Θερμαίνουμε το μείγμα στους 527⁰ C, οπότε μετά την αποκατάσταση της νέας ισορροπίας διαπιστώσαμε ότι περιέχονται στο δοχείο συνολικά 2mol αερίων.

α) Να υπολογίσετε τη σταθερά Κ_c της ισορροπίας στους 327⁰ C.

β) Εξηγήστε αν η αντίδραση 2SO_3(g) ® 2SO_2(g) + O_2(g) είναι εξώθερμη ή ενδόθερμη.

γ) Να υπολογίσετε την ολική πίεση των αερίων στους 527⁰ C.

δ) Να υπολογίσετε τη σταθερά Κ_c της ισορροπίας στους 527⁰ C.

19.  Σε δοχείο όγκου 1L περιέχονται 4mol ισομοριακού μείγματος Ν₂Ο₄ και ΝΟ₂ θερμοκρασίας θ⁰ C, σε κατάσταση ισορροπίας, σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: Ν₂Ο_4(g)  2ΝΟ_2(g).

α) Να υπολογιστεί η σταθερά Κ_c της ισορροπίας.

β)   Αν τριπλασιάσουμε τον όγκο του δοχείου διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία, πόσα mol από κάθε αέριο θα περιέχονται στο δοχείο μετά την αποκατάσταση της νέας ισορροπίας;

γ) Υπολογίστε το % ποσοστό μεταβολής της ολικής πίεσης και εξηγήστε που ακριβώς οφείλεται η μεταβολή αυτή.