ยินดีต้อนรับ เข้าสู่ www.kme10.com เว็บไซต์ ครูธีรวัช อุดคำมี ปฏิบัติการสอนวิชาเคมี  

 

 

แบบฝึกหัด เรื่อง การหาค่าคงที่สมดุลเคมี

 ค่าคงที่สมดุล  (Chemical  Equilibrium)           

ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของสารต่างๆ ณ ภาวะสมดุล             เมื่อปฏิกิริยาเคมีที่สาร A ทำปฏิกิริยากับสาร B ได้สาร C และสาร D เข้าสู่ภาวะสมดุล 
                                  A  +  B   C  +  D 

  •             อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า (Ratef)  และอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ (Rater)  สามารถเขียนได้ดังนี้
  •                                     Kf  และ  Kr  คือค่าคงที่ของ Ratef   และ Rater  ตามลำดับที่ภาวะสมดุล  
  •  
  •                                                             Ratef       =        Rater
  •                                                             Kf [A] [B]   =    Kr [C] [D]
  •                                                             K   =     =                [  ]  แทนความเข้มข้นเป็น  mol/dm3
  •  
  • นิยามของค่าคงที่สมดุล  และ  การหาค่าคงที่สมดุล (Equilibrium constant) 
  •             ผลคูณของความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ที่ยกกำลังด้วยสัมประสิทธิ์บอกจำนวนโมลสารผลิตภัณฑ์ หารด้วยผลคูณของความเข้มข้นของสารตั้งต้น ที่ยกกำลังด้วยสัมประสิทธิ์บอกจำนวนโมลสารตั้งต้น จะมีค่าคงที่ที่อุณหภูมิหนึ่ง  คือค่าคงที่สมดุล  (Equilibrium constant) และมีสัญลักษณ์เป็น  K   หรือ  Kc
  •                         H2 (g)  +  I2 (g)     2HI (g)          ที่ภาวะสมดุล                   K   =  
  •            
  •                         2NO2Cl (g)   2NO2 (g)  +  Cl2 (g)                                    K   = 
  •  
  • ขั้นตอนการคำนวณเกี่ยวกับค่าคงที่สมดุลเคมี
  •             1.  เขียนสมการพร้อมดุล
  •             2.  เขียนความเข้มข้นของสารตั้งต้น
  •             3.  เขียนความเข้มข้นของสารที่เปลี่ยนไป
  •             4.  เขียนความเข้มข้นของสารที่ภาวะสมดุล  ( จากขั้นที่ 2 + ขั้นที่ 3 )
  •             5.  เขียนค่าคงที่สมดุลจากขั้นที่ 1
  •             6.  แทนค่าความเข้มข้นของสารต่าง ๆ ที่ภาวะสมดุล  จากขั้นที่ 4  ลงในขั้นที่ 5
  •             7.  คำนวณหาตัวแปร จากขั้นที่ 6
  •             8.  ตอบคำถามจากโจทย์ที่กำหนด
  •  
  • ความสัมพันธ์ระหว่าง ค่า K  กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์  และการดำเนินไปของปฏิกิริยา
  •  
  •             1.  ค่า K > 1  ถือว่า    ค่า K  มาก  แสดงว่า  ปฏิกิริยาเกิดไปข้างหน้าได้ดีมาก  ผลิตภัณฑ์เกิดมาก สารตั้งต้นเหลือน้อย
  •             2.  ค่า K < 1  ถือว่า    ค่า K  น้อย  แสดงว่า  ปฏิกิริยาเกิดไปข้างหน้าได้น้อย  เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้ดี 
  •                  ผลิตภัณฑ์เกิดน้อย สารตั้งต้นเหลือมาก
  •             3.  ค่า K = 1  ถือว่า    ค่า  K  ปานกลาง  แสดงว่า  สารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์  จะมีปริมาณพอ ๆ กัน
  •             4.  ค่า K  จะคงที่เสมอ  ไม่ว่าสมดุลจะถูกรบกวน  ยกเว้น  อุณหภูมิมีการเปลี่ยนแปลง
  •             5.  ค่า K > 1   หรือ   K < 1  ได้  แต่จะไม่มีค่าติดลบ
  • สรุปเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของค่า K
  •  
  •             1.  สมการเป็นสมการที่กลับข้างสมการเดิม ค่า K ก็เป็นส่วนกลับค่า K ของสมการเดิม     หรือเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับขอสมาการเดิม  
                                      (K =  )   
  •             2H2 (g)  +  O2 (g)   2H2O (g)   ;   K1  = 
  •             2H2O (g)   2H2 (g)  +  O2 (g)   ;    K2  = 
  •                        
  •                                                 K1.K2     =  .  =  1
  • จะได้ว่า                K2         = 
  •             2. ถ้าสมการใหม่ได้จากการคูณสมการเดิมด้วย n  ค่า  K  ของสมการใหม่จะเท่ากับ K ของสมการเดิมยกกำลังด้วย n    ( n  อาจจะเป็นเลขจำนวนเต็มหรือ เศษส่วนก็ได้ )                K = 
  • เช่น
  • 2H2 (g)  +  O2 (g)   2H2O (g)   ;   K1  = 
  •  
  •             ถ้าคูณสมการดังกล่าวนี้ด้วย 1/2  จะได้สมการใหม่เป็นดังนี้
  •                         H2 (g)  +  1/2 O2 (g)   H2O (g)   ;   K3  = 
  •             เมื่อพิจารณา K1  และ K3  จะได้ว่า
  •                                                             K3  = [ ]    =   (K1)
  •  
  •             3. ถ้าสมการใหม่ได้จากการรวมสมการ 2 สมการ (สมมติมีค่า K เป็น  K1 และ K2 ตามลำดับ) เข้าด้วยกัน ค่า K  ของสมการใหม่ จะเท่ากับผลคูณของค่า K ของสมการเดิม                                   K =   K1 . K2
  • เช่น                    2BrCl (g)  Cl2 (g)  +  Br2 (g)                     ;   K1  = 
  •             Br2 (g)  +  I2 (g)    2 IBr (g)                     ;   K2  = 
  • เมื่อรวมสมการทั้งสองเข้าด้วยกัน จะได้
  •      2BrCl (g) + Br2 (g)  +  I2 (g)   2 IBr (g) + Cl2 (g)  +  Br2 (g)   ;K3  =
  •                         K3  =   = .
  •                         K3  =   K1 . K2
  •  
  •             4. ถ้าสมการใหม่ได้จากการลบสมการที่ 2 ออกจากสมการที่ 1 ค่า K ของสมการใหม่เท่ากับค่า Kของสมการที่ 1 หารด้วยค่า K ของสมการที่ 2                                  K = 
  • ค่าคงที่สมดุลในเทอมของความดัน (Kp)
  •  
  • ในปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์เป็นก๊าซ ค่าคงที่สมดุลสำหรับระบบของก๊าซจะขึ้นอยู่กับความดันย่อยของก๊าซ ไม่ใช้ความเข้มข้น มีสัญลักษณ์เป็น  Kp
  •  เช่น       ปฏิกิริยา  N2 (g)  +  H2 (g)  2NH3 (g)
  •             KP  =              ,      P,  P  และ  P  แทนความดันของก๊าซ  NH3 , N2 และ H2 ตามลำดับ
  •  
  • ความสัมพันธ์ระหว่าง Kp และ Kc
  • ค่า Kp และ Kc  อาจจะเท่ากันหรือไม่เท่ากันก็ได้ ความสัมพันธ์ระหว่าง Kp และ Kc เป็นดังนี้
  •                         Kp            =  Kc(RT)
  •                         R          =  ค่าคงที่ของก๊าซ   0.0823  dm3 . atm . mol-1 . K-1
  •                         T          =  อุณหภูมิเคลวิน
  •                              =  จำนวนโมลของสารผลิตภัณฑ์ (ก๊าซ )  -  จำนวนโมลของสารตั้งต้น ( ก๊าซ )
  •             ถ้า               =   0   ค่า  Kp  =  Kc
  •  
  • ค่าคงที่สมดุลของการละลาย
  •  
  • เมื่อเกลือละลายในน้ำ จะแตกตัวให้ไอออน      ถ้าละลายได้ดีมากในน้ำ ละลายหมด    ปฏิกิริยาจะ ไม่  เกิดภาวะสมดุล
  •                                                             แต่ถ้าเป็นเกลือที่ละลายน้ำได้น้อยมาก   ยังมีเกลือเหลืออยู่  สามารถเกิดภาวะสมดุลได้  
  •  
  •             ถ้าปฏิกิริยาการละลายเขียนแทนด้วยสมการทั่วไปดังนี้
  •  
  •                         AmBn (s)   mAn+ (aq)   +  nBm- (aq)
  •  
  •                                     ค่า Ksp  จะเขียนได้ดังนี้                     Ksp         =      [An+]m [Bm-]n
  •  
  •              เช่น                  CaF2 (s)   Ca2+ (aq)  +  2F- (aq)
  •                                     Ksp         =      [Ca2+] [F-]2
  •  
  •     ถ้าให้  a คือการละลายของ  CaF2  เป็นโมล/ลิตร หมายถึง CaF2 ละลายได้  a  โมล/ลิตร ดังนั้น จะให้  Ca2+ a  โมล/ลิตร และ  F-  2a  โมล/ลิตร
  •  
  •                         CaF2 (s)   Ca2+ (aq)  +  2F- (aq)
  •                                                             a             2a
  •                          
  •                         Ksp        =   (a) (2a)2     =   4a3                         ค่า Ksp  จะบอกให้ทราบว่าสารนั้นละลายได้มากน้อยเพียงใด
  •                                                                                                                 ถ้า Ksp มีค่ามาก จะละลายได้มาก  
  •  
  • ค่า Ksp  กับการตกตะกอน
  •            
  • ค่า Ksp จะเป็นค่าที่กำหนดการตกตะกอนของสาร    เช่น      
  •              AgCl(s)    (Ksp = 1.7x 10-10)         ถ้า   [Ag+] [Cl-]   =  Ksp            AgCl  จะเริ่มเกิดการตกตะกอน
  • [Ag+] [Cl-]  คือ ความเข้มข้นเป็นโมล/ลิตรของ Ag+  และ  Cl- ในสารละลายขณะนั้น ซึ่งยังไม่มีตะกอนหรือของแข็งเกิดขึ้น ดังนั้นสรุปได้ว่า
  •  
  • ถ้า         [Ag+] [Cl-]     Ksp (AgCl)                        AgCl  ตกตะกอน
  •             [Ag+] [Cl-]  <   Ksp (AgCl)                          AgCl  ไม่ตกตะกอน
  •                 ร้อยละของการแตกตัว     =               ความเข้มข้นที่แตกตัว    X    100
  •                                                                      ความเข้มข้นเริ่มต้น
  • หมายเหตุ  การแก้สมการหาค่า x  ในสมการข้อนี้ ใช้สมการควอดราติก   ax2  + bx  +  c  =  0
  • x   = 
 

 


Google
 
ผู้ดูแลเว็บไซต์ : นายธีรวัช อุดคำมี โรงเรียนตะพานหิน อำเภอตะพานหิน จังหวัดพิจิตร, E-mail : jomyuthan@hotmail.com