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14.4:

평형상수 계산

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Calculating the Equilibrium Constant

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평형 상수 Kc는 평형 상태에 있는 모든 반응물과 생성물의 농도를 알 수 있는 경우 해당 값을 평형 상수 식에 대입하여 결정할 수 있습니다. 섭씨 530도에서 이산화 황과 산소의 기체 혼합물은 표시된 반응에 따라 반응할 수 있습니다. 평형 상태에서 혼합물은 이산화황 0.10 몰 산소 0.15 몰, 삼산화황 10.88 몰을 포함합니다.이 값들을 평형식에 대입하면 Kc는7.9 곱하기 10의 4승입니다. 또한 모든 성분의 초기 농도와 적어도 하나의 화합물의 평형 농도를 알고 있는 조건에서는 Kc를 계산할 수 있습니다. 그런 다음 반응의 화학양론을 사용하여 알려지지 않은 평형 농도를 계산할 수 있습니다.ICE 표는 반응의 초기 상태, 변화 및 평형 농도에 대한 정보를 구성합니다. 질소 0.11 몰과 수소 0.36 몰을 포함한 반응 혼합물이 섭씨 500도에서 평형에 도달한다고 하면 평형 상채에서 암모니아 0.020몰이 생성됩니다. Kc를 계산하려면 질소와 수소의 평형 농도를 결정해야 합니다.반응의 화학양론에 따르면 암모니아 기체 2몰을 생산하기 위해 1몰의 질소 기체와 3몰의 수소 기체가 필요합니다. 변화, x에 반응물과 생성물의 계수를 곱하면 소비된 반응물의 농도와 평형에 도달할 때까지 생성된 생성물의 농도를 나타냅니다. 2x는 0.020이므로 x는 0.010입니다.그 다음 질소와 수소의 평형 농도는 각각의 농도 변화에서 각각 0.10과 0.33 몰을 가진 같은 초기 농도를 빼서 결정할 수 있습니다. Kc 식에서 평형 농도를 교체하면 Kc는 0.11과 같습니다. 기체를 포함하는 반응의 Kp는 ICE 표와 부분 압력으로 작성된 평형식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

14.4:

평형상수 계산

반응에 대한 평형 상수는 반응및 제품의 평형 농도(또는 압력)로부터 계산됩니다. 이러한 농도가 알려진 경우 계산에는 Kc 식으로 대체됩니다.

예를 들어, 이 방정식에 따라 기체 이산화질소는 이산화질소를 형성합니다.

Eq1

0.10 mol NO2가 25°C에서 1.0-L 플라스크에 첨가되면 평형에서 [NO2]= 0.016 M 및 [N2O4]= 0.042 M의 농도가 변화한다. 반응에 대한 평형 상수의 값은 다음과 같이 계산될 수 있다.

Eq2

약간 더 도전적인 예는 다음에 제공되며, 반응 스토이치오메트리가 제공된 정보로부터 평형 농도를 도출하는 데 사용된다. 이 계산의 기본 전략은 많은 유형의 평형 계산에 도움이 되며 반응이 진행됨에 따라 어떻게 변화하는지, 시스템이 평형에 도달할 때 어떤 반응을 보이는지에 대해 처음에 존재하는 반응및 제품 농도에 대한 용어 사용에 의존합니다. 약어 ICE는 일반적으로 이 수학 적인 접근 방식을 참조 하는 데 사용 됩니다., 그리고 농도 용어는 일반적으로 ICE 테이블 라는 표 형식으로 수집.

평형 상수 계산

요오드 분자는 요오드 이온과 가역적으로 반응하여 트리오디드 이온을 생성합니다.

Eq3

I2와 I의 농도와 솔루션 – 반응 전에 1.000 × 10-3 M과 동일한 모두 6.61 × 10-4 M의 I2의 평형 농도를 제공합니다, 반응에 대한 평형 상수는 무엇입니까?

평형 상수를 계산하려면 모든 반응제 및 제품에 평형 농도가 필요합니다.

Eq4

재반응제의 초기 농도와 제품의 평형 농도가 제공된다. 이 정보는 반응제의 평형 농도에 대한 용어를 도출하는 데 사용할 수 있으며, ICE 테이블에 모든 정보를 제시한다.

I2 (아크) I (아크) I3 (아크)
초기 농도(M) 1.000 × 10-3 1.000 × 10-3 0
변경(M) -x -x +x
평형 농도 (M) 1.000 × 10-3 – x 1.000 × 10-3 – x

평형에서 I2의 농도는 6.61 × 10-4 M이므로

Eq5

이제 ICE 테이블은 모든 농도에 대한 숫자 값으로 업데이트될 수 있습니다.

I2 (아크) I (아크) I3 (아크)
초기 농도(M) 1.000 × 10-3 1.000 × 10-3 0
변경(M) -3.39 × 10-4 -3.39 × 10-4 +3.39 × 10-4
평형 농도 (M) 6.61 × 10-4 6.61 × 10-4 3.39 × 10-4

마지막으로 평형 농도는 Kc 표현식으로 대체되어 해결될 수 있습니다.

Eq6

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 13.4 평형 계산에서 적용되었습니다.