Táblaí ICE: Cothromaíocht a Réiteach Céim ar Chéim

Cad a thaifeadann trí ró tábla ICE

Seasann ICE do Initial (tosaigh), Change (athrú) agus Equilibrium (cothromaíocht) i mBéarla. Scríobh an chothromóid chothromaithe trasna an bharr agus tabhair a cholún féin do gach speiceas. Coinníonn an ró tosaigh (I) na tiúchain (nó na brúnna páirteacha) sula mbogann an t-imoibriú. Coinníonn an ró athraithe (C) an méid a théann gach ceann suas nó síos. Is é an ró cothromaíochta (E) suim an dá ró eile.

Is sa ró athraithe atá an cheimic. Is iolraí d'anaithnid aonair, x, gach iontráil, agus is iad comhéifeachtaí na cothromóide cothromaithe na hiolraí. Do 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g) ag dul ar aghaidh, is iad na hathruithe −2x, −x agus +2x. Cailleann imoibrithe agus gnóthaíonn táirgí nuair a théann an t-imoibriú ar aghaidh; aisiompaítear na comharthaí nuair a théann sé droim ar ais.

Úsáid tiúchain mhólacha do Kc agus brúnna páirteacha do Kp. Ní bhíonn solaid íona ná leachtanna íona sa slonn cothromaíochta, mar sin fág as an tábla iad freisin. Tiontaigh aon mhóil go tiúchain trína roinnt ar thoirt an tsoithigh sula líonann tú an ró tosaigh.

Treo an athraithe a roghnú le Q

Sula sannann tú comharthaí, socraigh cén treo a gcaithfidh an t-imoibriú dul. Ríomh an comhrann imoibrithe Q ó na luachanna tosaigh, ag úsáid na foirme céanna le slonn K. Má tá Q níos lú ná K, tá ró-bheag táirgí ann agus téann an t-imoibriú ar aghaidh. Má tá Q níos mó ná K, téann sé droim ar ais. Má tá Q cothrom le K, tá an meascán i gcothromaíocht cheana agus ní athraíonn faic.

Nuair a thosaíonn táirge ag nialas, tá Q nialasach agus caithfidh an t-imoibriú dul ar aghaidh, mar sin is féidir leat an ríomh a fhágáil ar lár. Nuair atá gach speiceas i láthair, ríomh Q. Mar shampla, tóg imoibriú na trí-ocsaíde sulfair le Kc = 37.0 (a fhaightear sa chéad roinn eile) agus meascán le [SO₂] = 0.100 M, [O₂] = 0.050 M agus [SO₃] = 0.500 M. Q = (0.500)² / ((0.100)² × 0.050) = 500. Tá Q níos mó ná K, mar sin dianscaoileann SO₃ go dtí go dtiteann an cóimheas go 37.0.

Sampla oibrithe: K ó thiúchan tomhaiste amháin

Uaireanta is é K féin an anaithnid. Abair go dtosaíonn soitheach le [SO₂] = 0.400 M agus [O₂] = 0.200 M gan aon SO₃, agus ag cothromaíocht go dtomhaistear [SO₃] mar 0.250 M. Cumadh na luachanna seo don treoir seo chun an modh a léiriú; ní sonraí ón litríocht iad.

Chuaigh SO₃ ó 0 go 0.250 M, mar sin 2x = 0.250 agus x = 0.125 M. Leanann gach athrú eile ó na comhéifeachtaí: titeann SO₂ faoi 2x = 0.250 M go 0.150 M, agus titeann O₂ faoi x = 0.125 M go 0.075 M. Ansin Kc = [SO₃]² / ([SO₂]²[O₂]) = (0.250)² / ((0.150)² × 0.075) = 37.0. Ba leor tiúchan tomhaiste amháin móide an stoicióiméadracht chun na trí cinn a shocrú.

Sampla oibrithe: nuair is cearnóg fhoirfe í an chothromóid

Do H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g), úsáid Kc = 50.5, an luach a úsáideann roinn 13.4 OpenStax Chemistry 2e don imoibriú seo faoi choinníollacha a shampla. Tosaigh le [H₂] = [I₂] = 0.500 M agus gan aon HI. Tá Q nialasach, mar sin téann an t-imoibriú ar aghaidh. Tugann an tábla luachanna cothromaíochta 0.500 − x do gach imoibrí agus 2x do HI.

Is é an slonn 50.5 = (2x)² / (0.500 − x)². Is cearnóga foirfe an dá thaobh, mar sin tóg an fhréamh chearnach in ionad iad a leathnú: 7.106 = 2x / (0.500 − x). Má athshocraítear, faightear x = 0.500 × 7.106 / (2 + 7.106) = 0.390 M. Ag cothromaíocht [H₂] = [I₂] = 0.110 M agus [HI] = 0.780 M. Seiceáil: (0.780)² / (0.110)² = 50.3, a mheaitseálann 50.5 laistigh de shlánú na dtiúchan.

Ní oibríonn gearrbhealach na fréimhe cearnaí ach nuair is cearnóg fhoirfe é an slonn, rud a éilíonn méideanna tosaigh comhionanna den dá imoibrí anseo. Le méideanna éagsúla caithfidh tú cothromóid chearnach a réiteach.

Sampla oibrithe: an chothromóid chearnach iomlán a réiteach

Do PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), úsáideann roinn 13.4 OpenStax Kc = 0.0211. Tosaigh le [PCl₅] = 0.400 M agus [Cl₂] = 0.100 M ach gan aon PCl₃. Tá Q nialasach, mar sin téann an t-imoibriú ar aghaidh. Is iad na luachanna cothromaíochta 0.400 − x, x agus 0.100 + x.

Ionadaigh: 0.0211 = x(0.100 + x) / (0.400 − x). Iolraigh amach agus bailigh téarmaí chun x² + 0.1211x − 0.00844 = 0 a fháil. Tugann an fhoirmle chearnach x = 0.0495 nó x = −0.171. D'fhágfadh an fhréamh dhiúltach [PCl₃] diúltach, mar sin diúltaigh í. Ag cothromaíocht [PCl₅] = 0.351 M, [PCl₃] = 0.0495 M agus [Cl₂] = 0.150 M. Má ionadaítear ar ais, faightear 0.0211, mar sin seasann an freagra.

Tabhair faoi deara gur choinnigh an Cl₂ a bhí i láthair cheana an t-imoibriú siar. Ag tosú ó 0.400 M PCl₅ amháin, tugann an K céanna x = 0.0819 M, mar sin laghdaigh an táirge breise méid an dianscaoilte, mar a thuarann prionsabal Le Chatelier.

Nuair atá x beag: an garmheastachán agus an tseiceáil 5 faoin gcéad

Nuair atá K beag agus nach bhfuil na tiúchain tosaigh beag, is ar éigean a bhogann an t-imoibriú, agus tá 0.0400 − x beagnach díreach cothrom le 0.0400. Má fhágtar x as na téarmaí sin, iompaítear cothromóid chearnach ina ríomh aon chéime. Glactar leis an ngarmheastachán nuair atá x níos lú ná 5 faoin gcéad den tiúchan ar baineadh é uaidh.

Sampla oibrithe. Do N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g), tugann roinn 13.4 OpenStax Kc = 4.1 × 10⁻⁴ ag 2000 °C. Tosaigh le [N₂] = 0.0400 M agus [O₂] = 0.0100 M. Ansin 4.1 × 10⁻⁴ = (2x)² / ((0.0400 − x)(0.0100 − x)). Déan garmheastachán: 4x² = 4.1 × 10⁻⁴ × 0.0400 × 0.0100, mar sin x = 2.0 × 10⁻⁴ M agus [NO] = 2x = 4.0 × 10⁻⁴ M. Seiceáil i gcomparáid leis an luach tosaigh is lú: 2.0 × 10⁻⁴ / 0.0100 = 2 faoin gcéad, faoi bhun 5 faoin gcéad. Tugann an chothromóid chearnach bheacht an [NO] céanna go dtí dhá fhigiúr shuntasacha.

Teipeann ar an ngarmheastachán nuair nach bhfuil K beag i gcomparáid leis na tiúchain. Do PCl₅ amháin ag 0.400 M le Kc = 0.0211, má ghlactar leis go bhfuil x beag, faightear x = 0.092 M, arb ionann é agus 23 faoin gcéad de 0.400. Is é 0.0819 M an freagra beacht, mar sin bheadh an gearrbhealach thart ar 12 faoin gcéad ró-ard. Déan an tseiceáil i gcónaí; ná glac leis riamh.

Brúnna páirteacha agus an t-imoibriú droim ar ais

Oibríonn tábla ICE ar an mbealach céanna le brúnna páirteacha agus Kp. D'imoibriú nach n-athraíonn líon na mól gáis, tá Kp cothrom le Kc. Is fíor é sin do chothromaíocht na hiaidíde hidrigine, a bhfuil dhá mhól gáis ar gach taobh di.

Sampla oibrithe. Cuirtear HI íon i soitheach ag 2.00 atm agus ligtear dó dianscaoileadh: 2 HI(g) ⇌ H₂(g) + I₂(g). Is é seo an t-imoibriú thuas droim ar ais, mar sin is é a thairiseach 1/50.5 = 0.0198. Is iad na hathruithe −2x do HI agus +x do gach táirge. Ansin 0.0198 = x² / (2.00 − 2x)². Má thógtar an fhréamh chearnach, 0.1407 = x / (2.00 − 2x), a thugann x = 0.220 atm. Ag cothromaíocht P(H₂) = P(I₂) = 0.220 atm agus P(HI) = 1.56 atm.

Sleamhnuithe i dtáblaí ICE agus conas breith orthu

Beireann seiceáil dheiridh ar bheagnach gach earráid: ionadaigh na luachanna cothromaíochta ar ais i slonn K agus deimhnigh go bhfaigheann tú K ar ais go dtí beachtas na sonraí.

• Móil a chur sa tábla nuair nach 1 L é an soitheach. Roinn ar an toirt ar dtús.
• 1 a úsáid do gach comhéifeacht sa ró athraithe, mar shampla −x in ionad −2x do SO₂.
• Dearmad a dhéanamh téarma a chearnú nó a chiúbadh i slonn K chun teacht lena chomhéifeacht.
• Glacadh leis go dtéann an t-imoibriú ar aghaidh nuair atá táirgí i láthair ag an tús. Ríomh Q.
• Fréamh a choinneáil a fhágann tiúchan ar bith diúltach nó níos mó ná mar is féidir go fisiciúil.
• x a fhágáil ar lár gan seiceáil go bhfuil sé faoi bhun 5 faoin gcéad den luach tosaigh.
• Solad íon nó leacht íon a chur san áireamh sa tábla nó sa slonn.
• K an imoibrithe ar aghaidh a úsáid nuair atá an fhadhb scríofa droim ar ais. Inbhéartaíonn aisiompú imoibrithe K.