Naukowy.pl

Ścisłe => Chemia => Dyskusje => Wątek zaczęty przez: alejate w Październik 04, 2006, 05:34:11 pm

Tytuł: Stan równowagi - zadanie
Wiadomość wysłana przez: alejate w Październik 04, 2006, 05:34:11 pm
Po zmieszaniu 3g propanolu z 2,4 g kwasu octowego i ustaleniu się równowagi wytworzyło się 2,04g octanu propylu. Ile gramów octanu propylu powstanie po ustaleniu się stanu równowagi jeśli zmiesza się w tych samych warunkach 180g propanolu i 120g kwasu octowego?
Siędzę nad tym od godziny i nic mi nie wychodzi. Wie ktoś może jak to zrobić?
Tytuł: Stan równowagi - zadanie
Wiadomość wysłana przez: 3005krzysiek w Październik 10, 2006, 02:55:37 pm
(1) Najpierw zapisujemy równanie reakcji, na symbolach będzie prościej

P – propanol; KO – kwas octowy; OCP – octan propylu;

P + KO --> OCP + H2O

istotne z tej reakcji jest to że reakcja przebiega w stosunku molowym 1:

(2) zapisujemy wyrażenie na stałą równowagi powyższej reakcji:

K = [OCP]x[H2O]/[P]x[KO]

Jeżeli policzymy ile kwasu octowego i propanolu zostało zużyte na otrzymanie 2,04g octanu propylu i odejmiemy te wartości od ilości wyjściowych kwasu octowego i propanolu to otrzymamy ilość tych substratów która nie przereagowała i pozostała w układzie gdy ten osiągnął stan równowagi.

Uwaga: ponieważ w obliczeniach stałej równowagi stosuje się stężenia molowe to od razu założymy objętość układu 1 dm3 co pozwoli na automatyczne przechodzenie z ilości moli na stężenia molowe.

(3) obliczmy ilości moli (oznaczenia: n – liczba moli [mol], M – masa molowa [g/mol], m – masa [g]:

a.   powstałego OCP nOCP=mOCP/MOCP=2,04/102=0,02mol
b.   P – który przereagował nP=mP/MP=3/60=0,05mol
c.   KO – który przereagował nKO=mKO/MKO=2,4/60=0,04mol

ponieważ reakcja przebiega w stosunku molowym 1:1, to do otrzymania 0,02 mola OCP wykorzystano 0,02 mola P i 0,02 mola KO, więc po reakcji w stanie równowagi pozostało:

a.   ilość P: 0,05mol – 0,02mol = 0,03mol
b.   ilość KO: 0,04mol – 0,02mol = 0,02mol

w układzie równowagowym znajdowały się również OCP w ilości takiej jak podano w zadaniu czyli 0,02mol oraz woda, której stężenie zaznaczymy na razie symbolem [H2O], ponieważ założyliśmy objętość 1 dm3 to podane ilości moli stanowią od razu stężenia molowe które możemy „wstawić” do wyrażenia na stałą równowagi:

K = 0,02x[H2O]/0,03x0,02=33,33[H2O]


Teraz przechodzimy do drugiej części zadania czyli staramy się odpowiedzieć ile powstanie OCP jeżeli zmieszamy 180g propanolu i 120g kwasu octowego w tych samych warunkach czyli korzystamy z policzonej już wartości stałej równowagi K, które wynosi:

K=33,33[H2O]

Możemy więc zapisać, że:

K = [OCP]x[H2O]/[P]x[KO] =33,33[H2O] czyli

[OCP]x[H2O]/[P]x[KO] =33,33[H2O]

po obu stronach równania mamy stałą wartość [H2O], po podzieleniu obu stron równania przez [H2O] otrzymujemy:

[OCP]/[P]x[KO] =33,33

Nie wiemy ile w nowym układzie powstało OCP więc załóżmy, że: [OCP]= x

Obliczmy liczbę moli P i KO użytych do reakcji:

a.   P nP=mP/MP=180/60=3mol
b.   KO nKO=mKO/MKO=120/60=2mol


Ponieważ reakcja przebiega w stosunku molowym 1:1 w układzie o objętości 1dm3 to stężenia P i KO w stanie równowagi wynoszą odpowiednio:

[P] = 3 - x
[KO] = 2 – x

Wstawmy  te wielkości oraz [OCP]= x do wyrażenia:[OCP]/[P]x[KO]=33,33 otrzymujemy:


x/(3 – x)(2-x)=33,33


Uff, w efekcie otrzymaliśmy równanie kwadratowe, należy wyznaczyć oba pierwiastki równania ale tylko jeden będzie spełniał warunki zadania musi być z przedziału (0,2).

Obliczony x to będzie stężenie molowe OCP w stanie równowagi, czyli przy założeniu objętości 1dm3 ilość moli OCP która powstanie w tych warunkach reakcji po zmieszaniu 180g propanolu i 120g kwasu octowego.

Mi wyszło x = 0,9953 mol.