Mga ICE Table: Pagsulbad sa Equilibrium Lakang matag Lakang

Unsay girekord sa tulo ka row sa ICE table

Ang ICE nagpasabot sa Initial, Change ug Equilibrium. Isulat ang balanse nga equation sa ibabaw ug hatagi ang matag species sa kaugalingong column. Ang Initial nga row naghupot sa mga konsentrasyon (o partial pressure) sa dili pa mo-shift ang reaksyon. Ang Change nga row naghupot kung pila ang pagsaka o pagkunhod sa matag usa. Ang Equilibrium nga row mao ang sum sa unang duha.

Ang Change nga row mao ang dapit sa chemistry. Ang matag entry usa ka multiple sa usa ka wala mahibaloi, x, ug ang mga multiple mao ang mga coefficient sa balanse nga equation. Alang sa 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g) nga nagdagan sa forward, ang mga kausaban mao ang −2x, −x ug +2x. Ang mga reactant mawad-an ug ang mga produkto madugangan kung ang reaksyon modagan sa forward; mobali ang mga timaan kung modagan kini sa reverse.

Gamita ang molar nga mga konsentrasyon alang sa Kc ug mga partial pressure alang sa Kp. Ang putli nga mga solid ug putli nga mga liquid dili makita sa equilibrium expression, busa ayaw usab kini iapil sa table. I-convert ang bisan unsang mga mole ngadto sa mga konsentrasyon pinaagi sa pagbahin sa volume sa sudlanan sa dili pa nimo pun-on ang Initial nga row.

Pagpili sa direksyon sa kausaban gamit ang Q

Sa dili pa nimo ihatag ang mga timaan, desisyoni kung asa kinahanglang moadto ang reaksyon. Kuwentaha ang reaction quotient Q gikan sa sinugdang mga bili, gamit ang parehas nga porma sa K expression. Kung ang Q mas gamay kaysa K, kulang ang mga produkto ug ang reaksyon modagan sa forward. Kung ang Q mas dako kaysa K, modagan kini sa reverse. Kung ang Q parehas sa K, ang sagol anaa na sa equilibrium ug walay mausab.

Kung ang usa ka produkto nagsugod sa zero, ang Q zero ug ang reaksyon kinahanglang modagan sa forward, busa mahimo nimong laktawan ang kalkulasyon. Kung ang matag species anaa, kuwentaha ang Q. Pananglitan, kuhaa ang reaksyon sa sulfur trioxide nga adunay Kc = 37.0 (nakit-an sa sunod nga seksyon) ug ang sagol nga adunay [SO₂] = 0.100 M, [O₂] = 0.050 M ug [SO₃] = 0.500 M. Q = (0.500)² / ((0.100)² × 0.050) = 500. Ang Q mas dako kaysa K, busa ang SO₃ mo-decompose hangtod ang ratio mous-os ngadto sa 37.0.

Nasulbad nga ehemplo: K gikan sa usa ka gisukod nga konsentrasyon

Usahay ang wala mahibaloi mao ang K mismo. Ibutang nga ang sudlanan nagsugod sa [SO₂] = 0.400 M ug [O₂] = 0.200 M ug walay SO₃, ug sa equilibrium ang [SO₃] nasukod nga 0.250 M. Kini nga mga bili gihimo alang niining giya aron ipakita ang pamaagi; dili kini datos gikan sa literatura.

Ang SO₃ miadto gikan sa 0 ngadto sa 0.250 M, busa 2x = 0.250 ug x = 0.125 M. Ang matag laing kausaban mosunod gikan sa mga coefficient: ang SO₂ mous-os og 2x = 0.250 M ngadto sa 0.150 M, ug ang O₂ mous-os og x = 0.125 M ngadto sa 0.075 M. Dayon Kc = [SO₃]² / ([SO₂]²[O₂]) = (0.250)² / ((0.150)² × 0.075) = 37.0. Usa ka gisukod nga konsentrasyon uban ang stoichiometry igo na aron matino ang tanang tulo.

Nasulbad nga ehemplo: kung ang equation usa ka perfect square

Alang sa H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g), gamita ang Kc = 50.5, ang bili nga gigamit sa OpenStax Chemistry 2e section 13.4 alang niini nga reaksyon ubos sa mga kondisyon sa ehemplo niini. Sugdi sa [H₂] = [I₂] = 0.500 M ug walay HI. Zero ang Q, busa ang reaksyon modagan sa forward. Ang table mohatag og mga bili sa equilibrium nga 0.500 − x alang sa matag reactant ug 2x alang sa HI.

Ang expression mao ang 50.5 = (2x)² / (0.500 − x)². Ang duha ka kilid perfect square, busa kuhaa ang square root imbes nga i-expand: 7.106 = 2x / (0.500 − x). Ang paghan-ay pag-usab mohatag og x = 0.500 × 7.106 / (2 + 7.106) = 0.390 M. Sa equilibrium [H₂] = [I₂] = 0.110 M ug [HI] = 0.780 M. Pagsusi: (0.780)² / (0.110)² = 50.3, nga mohaum sa 50.5 sulod sa pag-round sa mga konsentrasyon.

Ang square-root nga shortcut molihok lamang kung ang expression usa ka perfect square, nga nanginahanglan dinhi og parehas nga sinugdang gidaghanon sa duha ka reactant. Kung dili parehas ang gidaghanon kinahanglan nimong sulbaron ang quadratic.

Nasulbad nga ehemplo: pagsulbad sa tibuok quadratic

Alang sa PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), ang OpenStax section 13.4 naggamit og Kc = 0.0211. Sugdi sa [PCl₅] = 0.400 M ug [Cl₂] = 0.100 M apan walay PCl₃. Zero ang Q, busa ang reaksyon modagan sa forward. Ang mga bili sa equilibrium mao ang 0.400 − x, x ug 0.100 + x.

I-substitute: 0.0211 = x(0.100 + x) / (0.400 − x). Padaghana ug tiguma ang mga termino aron makuha ang x² + 0.1211x − 0.00844 = 0. Ang quadratic formula mohatag og x = 0.0495 o x = −0.171. Ang negatibo nga root maghimo sa [PCl₃] nga negatibo, busa isalikway kini. Sa equilibrium [PCl₅] = 0.351 M, [PCl₃] = 0.0495 M ug [Cl₂] = 0.150 M. Ang pag-substitute pagbalik mohatag og 0.0211, busa husto ang tubag.

Matikdi nga ang Cl₂ nga anaa na nagpugong sa reaksyon. Sugod sa 0.400 M nga PCl₅ lamang, ang parehas nga K mohatag og x = 0.0819 M, busa ang gidugang nga produkto mikunhod sa gidak-on sa decomposition, sama sa gitagna sa prinsipyo ni Le Chatelier.

Kung gamay ang x: ang pagbanabana ug ang 5 porsyento nga pagsusi

Kung gamay ang K ug dili gamay ang sinugdang mga konsentrasyon, halos dili molihok ang reaksyon, ug ang 0.0400 − x halos eksakto nga 0.0400. Ang pagtangtang sa x gikan niana nga mga termino mohimo sa quadratic nga usa ka lakang nga kalkulasyon. Gidawat ang pagbanabana kung ang x mas gamay sa 5 porsyento sa konsentrasyon nga gikuhaan niini.

Nasulbad nga ehemplo. Alang sa N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g), ang OpenStax section 13.4 naghatag og Kc = 4.1 × 10⁻⁴ sa 2000 °C. Sugdi sa [N₂] = 0.0400 M ug [O₂] = 0.0100 M. Dayon 4.1 × 10⁻⁴ = (2x)² / ((0.0400 − x)(0.0100 − x)). Banabanaa: 4x² = 4.1 × 10⁻⁴ × 0.0400 × 0.0100, busa x = 2.0 × 10⁻⁴ M ug [NO] = 2x = 4.0 × 10⁻⁴ M. Susiha batok sa mas gamay nga sinugdang bili: 2.0 × 10⁻⁴ / 0.0100 = 2 porsyento, ubos sa 5 porsyento. Ang eksakto nga quadratic mohatag sa parehas nga [NO] sa duha ka mahinungdanong digit.

Mapakyas ang pagbanabana kung ang K dili gamay kon itandi sa mga konsentrasyon. Alang sa PCl₅ lamang sa 0.400 M nga adunay Kc = 0.0211, ang pagtuo nga gamay ang x mohatag og x = 0.092 M, nga 23 porsyento sa 0.400. Ang eksakto nga tubag mao ang 0.0819 M, busa ang shortcut mahimong mga 12 porsyento nga sobra ka taas. Kanunay buhata ang pagsusi; ayaw gayud magtuo lang.

Mga partial pressure ug ang reverse reaction

Ang ICE table molihok sa parehas nga paagi uban ang mga partial pressure ug Kp. Alang sa reaksyon nga walay kausaban sa gidaghanon sa mga mole sa gas, ang Kp parehas sa Kc. Tinuod kana sa equilibrium sa hydrogen iodide, nga adunay duha ka mole sa gas sa matag kilid.

Nasulbad nga ehemplo. Ang putli nga HI gibutang sa sudlanan sa 2.00 atm ug gitugotan nga mo-decompose: 2 HI(g) ⇌ H₂(g) + I₂(g). Kini ang reverse sa reaksyon sa ibabaw, busa ang constant niini mao ang 1/50.5 = 0.0198. Ang mga kausaban mao ang −2x alang sa HI ug +x alang sa matag produkto. Dayon 0.0198 = x² / (2.00 − 2x)². Pagkuha sa square root, 0.1407 = x / (2.00 − 2x), nga mohatag og x = 0.220 atm. Sa equilibrium P(H₂) = P(I₂) = 0.220 atm ug P(HI) = 1.56 atm.

Mga sayop sa ICE table ug giunsa kini pagdakop

Ang katapusang pagsusi makadakop sa halos matag sayop: i-substitute pagbalik ang mga bili sa equilibrium ngadto sa K expression ug kumpirmaha nga makuha nimo pag-usab ang K sumala sa katukma sa datos.

• Pagbutang og mga mole sa table kung ang sudlanan dili 1 L. Bahina una sa volume.
• Paggamit og 1 alang sa matag coefficient sa Change nga row, pananglitan −x imbes −2x alang sa SO₂.
• Pagkalimot sa pag-square o pag-cube sa termino sa K expression aron mohaum sa coefficient niini.
• Pagtuo nga ang reaksyon modagan sa forward kung adunay mga produkto sa sinugdanan. Kuwentaha ang Q.
• Pagtipig sa root nga mohimo sa bisan unsang konsentrasyon nga negatibo o mas dako kaysa posible sa pisikal.
• Pagtangtang sa x nga wala gisusi nga kini ubos sa 5 porsyento sa sinugdang bili.
• Paglakip og putli nga solid o liquid sa table o sa expression.
• Paggamit sa K sa forward reaction kung ang problema gisulat sa reverse. Ang pagbali sa reaksyon mo-invert sa K.