Równowaga chemiczna — stała równowagi i reguła przekory

Ten materiał ćwiczy równowagę chemiczną — jeden z działów, w których zadania maturalne z chemii rozszerzonej najczęściej łączą rachunek z rozumowaniem. Zaczynasz od pojęcia stanu równowagi dynamicznej: reakcje w obu kierunkach wciąż zachodzą, ale z jednakową szybkością, dlatego stężenia reagentów przestają się zmieniać. To rozróżnienie — równe szybkości, a nie równe stężenia — jest podstawą dalszych zadań.

Drugi blok to stała równowagi. Zapisujesz wyrażenie na stężeniową stałą równowagi dla podanego równania, pamiętając o wykładnikach równych współczynnikom stechiometrycznym i o pomijaniu substancji stałych. Obliczasz Kc ze stężeń równowagowych, a także rozwiązujesz zadania odwrotne: wyznaczasz stężenia równowagowe ze stężeń początkowych i stopnia przereagowania oraz odtwarzasz stężenie początkowe, gdy znasz stałą równowagi i skład mieszaniny w stanie równowagi. Uczysz się porządkować dane w schemacie: stężenie początkowe, zmiana, stężenie równowagowe — i przeliczać liczby moli na stężenia, gdy naczynie ma objętość inną niż 1 dm³.

Trzeci blok to reguła przekory Le Chateliera–Brauna. Przewidujesz, jak przesunie się równowaga po zmianie temperatury (z uwzględnieniem znaku ΔH), po dodaniu lub usunięciu reagenta oraz po zmianie ciśnienia, gdy zmienia się liczba moli gazów. Wyjaśniasz też, dlaczego katalizator skraca czas dojścia do równowagi, ale nie zmienia wydajności. Przykłady pochodzą z typowych procesów: syntezy amoniaku, utleniania tlenku siarki(IV), dimeryzacji tlenku azotu(IV), reakcji wodoru z jodem i estryfikacji.

Materiał oferuje cztery formy pracy. Quiz zawiera zadania obliczeniowe i zadania na regułę przekory z wyjaśnieniem po każdej odpowiedzi. Fiszki pomagają utrwalić definicje i zależności. Egzamin ustny w formie rozmowy z egzaminatorem sprawdza, czy umiesz uzasadnić swoje przewidywania i rozpisać obliczenia krok po kroku. Praca pisemna do wydruku zawiera zadania otwarte, w których zapisujesz pełne rozwiązanie z jednostkami.

Wszystkie dane potrzebne do rozwiązania są podane w treści zadań. Zadania są oryginalnymi ćwiczeniami do samodzielnej nauki; stosujemy oznaczenia przyjęte w polskiej szkole i przecinek dziesiętny. Materiał nie obejmuje obliczeń z prawa Hessa ani stałej równowagi wyrażonej przez ciśnienia cząstkowe, których nie ma w obecnych wymaganiach.

• Opisujesz stan równowagi dynamicznej jako stan równych szybkości reakcji w obu kierunkach.
• Zapisujesz wyrażenie na stałą równowagi Kc, pomijając substancje stałe.
• Obliczasz Kc oraz stężenia równowagowe i początkowe na podstawie danych liczbowych.
• Przewidujesz na podstawie reguły przekory wpływ temperatury, stężenia i ciśnienia na położenie równowagi.
• Wyjaśniasz, dlaczego katalizator nie zmienia wydajności reakcji odwracalnej.

Materiał ćwiczeniowy przygotowany przez Zestly.