Cvičení č. 10 ze Základů fyzikální chemie (C4660) řešení Chemická rovnováha
1. Při 1500 K jsou pro danou reakci pozorovány následující změny koncentrací. 2S02 + 02 — 2S03
2S02(g)    +      02(g)     — 2S03(g) ímtial conc'n 0.400 M 0.200 M 0
change due to rxn        -0.056 M -0.028 M +0.056 M
rmm cone n
0.344.U
0.172 M
Jaká je rovnovážná konstanta této reakce?
Řešení: =
3sos
0.0562
'so,'ao2
cSO /cä2'c02/cä ~~ 0.3442-0.172
0.056 M
= 0.154.
2. Pokud budou počáteční koncentrace takové jak uvedeno v tabulce, jaké budou koncentrace v rovnováze?
	so2	o2	S03
Initial concentration / M	1	0.5	0
Řešení:
	so2	o2	S03
Initial concentration / M	1	0.5	0
A	-2x	—x	2x
Equilibrium concentration	l-2x	0.5 -x	2x
Equilibrium concentration / M	0.8	0.4	0.2
72
= —
c(l) at;02-a02
x = 0.0995
r2
/c*
(2x)2 (l-2x)2(0.5-x)
3. Jaká je rovnovážná konstanta pro reakci:
(a) 2S03 ^ 2S02 + 02
(b) S02 + \ 02 — S03
Vyjděte z příkladu č.l. Řešení:
\   J        3a ac:r\. I (
(b)
aso3 aso3
1
c(l)
Lc(l)
4. Napiš vztah pro malou změnu Gibbsovy volné energie dG pro reakci 2 A 4- 3 B C 4- 2 D pomocí malé změny jediné proměnné - stupně přeměny d£.
Řešení: dnj = vjdt;
A: d íl a =	-2d£
B: dnB =	-3d^
C: dnc =	
D: driD =	+-2d£
Takže: dG = d^(—2/ja — 3/Jb 4- 1/^c 4- 2/jd)
1
5. Hodnota rovnovážne konstanty pro syntézu amoniaku (N2(g) + 3 H2(g) =^ 2NH3(g)) je K*. Jakou hodnotu má rovovážná konstanta definovaná pro tuto rovnici v koncentracích? Výsledek: K? = K*(RT)-2p*2.
6. Nakreslete závislost Gibbsovy energie izomerizace na rozsahu reakce s číselným vyznačením ArG* a správně umístěným minimem křivky pro K = 1, 3, 10 při T = 298 K.
Řešení:
K	ArGVJ.mol-1	í
10	-5705	10/11
3	-2722	3/4
1	0	1/2
7. Nakreslete závislost Gibbsovy energie izomerizace na rozsahu reakce s číselným vyznačením ArG* a správně umístěným minimem křivky je-li ArG* = —lOOOJ.mol-1 a T = 298 K. Řešení: K = 3/2, £ = 3/5
8. Vypočti rovnovážnou konstantu reakce 2H2S(g) + S02(g) 2H20(g) + 3S(s) při 25 °C, jsou-li známi následujcí hodnoty standardních Gibbsových funkční vzniku.
Sloučenina	H20(g)	H2S(g)	S02(g)
AfGJ5 .c/kJ.mol"1	-228,58	-33,60	-300,19
Řešení: Kľ = 5.38 x 10
9. Na čem závisí rovnovážná konstanta?
na	teplotě	ano
na	tlaku	ne
na	zvolené reakci	ano
na	stechiometrickém zápisu reakce	ano
na	koncentracích výchozích látek a produktů	ne
na	volbě standardních stavů jednotlivých látek	ano
10. Zde jsou dva zápisy pro disociaci kyseliny octové; první zahrnuje vodu, druhý nikoli. Z tabulky tvorných Gibbsových funkcí vypočti rovnovážnou disociační konstantu kysolosti kyseliny octové. Jsou zápisy rovnocenné?
CH3COOH(aq) + II,0(l)í±ai3COO-(aq) + II30-(aq) (1) Another way of describing exactly the same reaction is given in Eqn. /':
CH3COOH(aq)í±CH3COO-(aq) + H-(aq) (ľ)
Table. Values for the Siandard Gibbs Energy of Formation, Afj\(25 C),for Selected Species A-t in Their Standard Stares, as Used in This Treatise, from [5] [11J [62J
Species Aj	Standard state	A,Gi(25 C) [kJ/molJ
CH3COOH(aq)	solution, c= 1m	- 396.46
CH3COO-(aq)	solution, c= 1m	- 369.31
H20(1)	pure solvent, x = 1	- 237.13
H+(aq)	solution, c= 1m	1)
H30-(aq)	solution, c= 1m	-237.13
HO(aq)	solution, c= 1m	-157.24
Dodatečný příklad na procivičení výpočtů pH:
2
1. Vypočítejte pH 0.1 molární kyseliny chlorovodíkové a fluorovodíkové. Kyselina chlorovodíková je silná, kdežto kyselina fluorovodíková je slabá a má pKa = 3.14.
Řešení:
(a) Pro HC1: pH= -log (0.1)=1
(b) Pro HF: pKa = -logKa
Ka = 10"pKa = 10"3-14 = 7.244 x 10"4
HF — H+ + F"
	HF	H+	F"
Initial concentration / M	0.1	0	0
A	—x	X	X
Equilibrium concentration	0.1 -x	X	X
Equilibrium concentration / M	0.0918	8.16 x 10"3	8.16 x 10"3
_ aH+aF~ ^ (x)2 c aHF     — (0.1-x)
PH= 2.088
3