ICE таблицалары: тең салмактуулукту кадам-кадам менен чечүү

ICE таблицасынын үч катары эмнени жазат

ICE англисче Initial (баштапкы), Change (өзгөрүү) жана Equilibrium (тең салмактуулук) дегенди билдирет. Теңделген теңдемени эң үстүнө жазып, ар бир бөлүкчөгө өзүнчө мамыча бериңиз. Баштапкы (I) катар реакция жылганга чейинки концентрацияларды (же парциалдык басымдарды) кармайт. Өзгөрүү (C) катары ар биринин канчалык көбөйөрүн же азаярын кармайт. Тең салмактуулук (E) катары алгачкы экөөнүн суммасы.

Химия Өзгөрүү (C) катарында жатат. Ар бир жазуу бир белгисиздин, x тин, эселиги, ал эми эселиктер — теңделген теңдеменин коэффициенттери. Түз багытта жүргөн 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g) үчүн өзгөрүүлөр −2x, −x жана +2x. Реакция түз багытта жүргөндө реагенттер азаят, продуктулар көбөйөт; ал тескери багытта жүргөндө белгилер алмашат.

Kc үчүн молярдык концентрацияларды, ал эми Kp үчүн парциалдык басымдарды колдонуңуз. Таза катуу заттар жана таза суюктуктар тең салмактуулук туюнтмасында көрүнбөйт, ошондуктан аларды таблицага да кошпоңуз. Баштапкы (I) катарды толтуруудан мурун бардык мольдорду идиштин көлөмүнө бөлүп, концентрацияларга айландырыңыз.

Q менен өзгөрүүнүн багытын тандоо

Белгилерди коюудан мурун реакция кайсы тарапка жүрүшү керектигин чечиңиз. Реакция катышы Q ну баштапкы маанилерден K туюнтмасы менен бирдей түрдө эсептеңиз. Эгер Q K дан кичине болсо, продуктулар өтө аз жана реакция түз багытта жүрөт. Эгер Q K дан чоң болсо, ал тескери багытта жүрөт. Эгер Q K га барабар болсо, аралашма буга чейин эле тең салмактуулукта жана эч нерсе өзгөрбөйт.

Продукт нөлдөн башталганда Q нөл жана реакция түз багытта жүрүшү керек, ошондуктан эсептөөнү өткөрүп жиберсеңиз болот. Бардык бөлүкчөлөр бар болгондо Q ну эсептеңиз. Мисалы, Kc = 37.0 (кийинки бөлүмдө табылган) болгон күкүрт триоксиди реакциясын жана [SO₂] = 0.100 M, [O₂] = 0.050 M жана [SO₃] = 0.500 M болгон аралашманы алыңыз. Q = (0.500)² / ((0.100)² × 0.050) = 500. Q K дан чоң, ошондуктан SO₃ катыш 37.0 гө чейин түшкөнгө чейин ажырайт.

Чыгарылган мисал: бир өлчөнгөн концентрациядан K

Кээде белгисиз нерсе — K нын өзү. Идиш [SO₂] = 0.400 M жана [O₂] = 0.200 M менен, SO₃ сүз башталат дейли, ал эми тең салмактуулукта [SO₃] 0.250 M деп өлчөнөт. Бул маанилер ыкманы көрсөтүү үчүн ушул колдонмо үчүн түзүлгөн; алар адабияттагы маалыматтар эмес.

SO₃ 0 дөн 0.250 M ге өттү, ошондуктан 2x = 0.250 жана x = 0.125 M. Башка ар бир өзгөрүү коэффициенттерден келип чыгат: SO₂ 2x = 0.250 M ге азайып, 0.150 M болот, ал эми O₂ x = 0.125 M ге азайып, 0.075 M болот. Анда Kc = [SO₃]² / ([SO₂]²[O₂]) = (0.250)² / ((0.150)² × 0.075) = 37.0. Бир өлчөнгөн концентрация жана стехиометрия үчөөнү тең аныктоо үчүн жетиштүү болду.

Чыгарылган мисал: теңдеме толук квадрат болгондо

H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g) үчүн Kc = 50.5 ти колдонуңуз, бул маанини OpenStax Chemistry 2e 13.4-бөлүмү өзүнүн мисалынын шарттарында бул реакция үчүн колдонот. [H₂] = [I₂] = 0.500 M жана HI сыз баштаңыз. Q нөл, ошондуктан реакция түз багытта жүрөт. Таблица ар бир реагент үчүн 0.500 − x жана HI үчүн 2x тең салмактуулук маанилерин берет.

Туюнтма 50.5 = (2x)² / (0.500 − x)². Эки тарап тең толук квадрат, ошондуктан ачуунун ордуна квадраттык тамырды алыңыз: 7.106 = 2x / (0.500 − x). Өзгөртүп түзүү x = 0.500 × 7.106 / (2 + 7.106) = 0.390 M берет. Тең салмактуулукта [H₂] = [I₂] = 0.110 M жана [HI] = 0.780 M. Текшерүү: (0.780)² / (0.110)² = 50.3, бул концентрацияларды тегеректөөнүн чегинде 50.5 ке дал келет.

Квадраттык тамыр менен кыскартуу туюнтма толук квадрат болгондо гана иштейт, бул жерде эки реагенттин баштапкы сандары бирдей болушу керек. Сандар ар башка болгондо квадраттык теңдемени чечишиңиз керек.

Чыгарылган мисал: толук квадраттык теңдемени чечүү

PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g) үчүн OpenStax 13.4-бөлүмү Kc = 0.0211 колдонот. [PCl₅] = 0.400 M жана [Cl₂] = 0.100 M менен, бирок PCl₃ сүз баштаңыз. Q нөл, ошондуктан реакция түз багытта жүрөт. Тең салмактуулук маанилери 0.400 − x, x жана 0.100 + x.

Ордуна коюңуз: 0.0211 = x(0.100 + x) / (0.400 − x). Кашааларды ачып, мүчөлөрдү топтоп x² + 0.1211x − 0.00844 = 0 алыңыз. Квадраттык формула x = 0.0495 же x = −0.171 берет. Терс тамыр [PCl₃] ту терс кылмак, ошондуктан аны четке кагыңыз. Тең салмактуулукта [PCl₅] = 0.351 M, [PCl₃] = 0.0495 M жана [Cl₂] = 0.150 M. Кайра ордуна коюу 0.0211 берет, демек жооп туура.

Мурунтан бар болгон Cl₂ реакцияны кармап турганына көңүл буруңуз. Жалгыз 0.400 M PCl₅ тен баштаганда ошол эле K x = 0.0819 M берет, ошондуктан кошулган продукт Ле Шателье принциби алдын ала айткандай, ажыроонун даражасын азайтты.

x кичине болгондо: жакындатуу жана 5 пайыздык текшерүү

K кичине, ал эми баштапкы концентрациялар кичине болбогондо реакция араң жылат, жана 0.0400 − x дээрлик так 0.0400 болот. Ал мүчөлөрдөн x ти алып салуу квадраттык теңдемени бир кадамдуу эсептөөгө айландырат. x ал кемитилген концентрациянын 5 пайызынан аз болгондо жакындатуу кабыл алынат.

Чыгарылган мисал. N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g) үчүн OpenStax 13.4-бөлүмү 2000 °C та Kc = 4.1 × 10⁻⁴ берет. [N₂] = 0.0400 M жана [O₂] = 0.0100 M менен баштаңыз. Анда 4.1 × 10⁻⁴ = (2x)² / ((0.0400 − x)(0.0100 − x)). Жакындатыңыз: 4x² = 4.1 × 10⁻⁴ × 0.0400 × 0.0100, ошондуктан x = 2.0 × 10⁻⁴ M жана [NO] = 2x = 4.0 × 10⁻⁴ M. Кичирээк баштапкы мааниге салыштырып текшериңиз: 2.0 × 10⁻⁴ / 0.0100 = 2 пайыз, 5 пайыздан төмөн. Так квадраттык чечим эки маанилүү цифрага чейин ошол эле [NO] ну берет.

K концентрацияларга салыштырмалуу кичине болбогондо жакындатуу иштебейт. Kc = 0.0211 болгон 0.400 M дагы жалгыз PCl₅ үчүн x кичине деп болжолдоо x = 0.092 M берет, бул 0.400 дүн 23 пайызы. Так жооп 0.0819 M, ошондуктан кыска жол болжол менен 12 пайызга өтө жогору болмок. Текшерүүнү ар дайым жүргүзүңүз; эч качан божомолдобоңуз.

Парциалдык басымдар жана тескери реакция

ICE таблицасы парциалдык басымдар жана Kp менен да ушундай эле иштейт. Газ мольдорунун саны өзгөрбөгөн реакция үчүн Kp Kc га барабар. Бул ар бир тарабында эки моль газ бар суутек иодидинин тең салмактуулугу үчүн туура.

Чыгарылган мисал. Таза HI идишке 2.00 atm де коюлуп, ажыроого мүмкүндүк берилет: 2 HI(g) ⇌ H₂(g) + I₂(g). Бул жогорудагы реакциянын тескериси, ошондуктан анын константасы 1/50.5 = 0.0198. Өзгөрүүлөр HI үчүн −2x жана ар бир продукт үчүн +x. Анда 0.0198 = x² / (2.00 − 2x)². Квадраттык тамырды алсак, 0.1407 = x / (2.00 − 2x), бул x = 0.220 atm берет. Тең салмактуулукта P(H₂) = P(I₂) = 0.220 atm жана P(HI) = 1.56 atm.

ICE таблицасындагы жаңылыштыктар жана аларды кантип байкоо керек

Акыркы текшерүү дээрлик ар бир катаны кармайт: тең салмактуулук маанилерин K туюнтмасына кайра коюп, маалыматтардын тактыгы менен K ны кайра алганыңызды ырастаңыз.

• Идиш 1 L болбогондо таблицага мольдорду коюу. Адегенде көлөмгө бөлүңүз.
• Өзгөрүү (C) катарындагы ар бир коэффициент үчүн 1 ди колдонуу, мисалы SO₂ үчүн −2x тин ордуна −x.
• K туюнтмасындагы мүчөнү коэффициентине ылайык квадратка же кубка көтөрүүнү унутуу.
• Башында продуктулар бар болгондо реакция түз багытта жүрөт деп ойлоо. Q ну эсептеңиз.
• Кандайдыр бир концентрацияны терс же физикалык жактан мүмкүн болгондон чоң кылган тамырды калтыруу.
• x баштапкы маанинин 5 пайызынан аз экенин текшербей аны алып салуу.
• Таза катуу затты же суюктукту таблицага же туюнтмага кошуу.
• Маселе тескери жазылганда түз реакция үчүн K ны колдонуу. Реакцияны тескери кылуу K ны тескерилейт.