โดย ครูพัชรี ลิÊมสุวรรณ...

1

1โดย ครพชร ลมสวรรณ โรงเรยนสอาดเผดมวทยา

2

สมดลเคม

- การคานวณคา Kc Kp Ksp

- หลกของเลอชาเตอรลเอ

- การคานวณความเขมขนของสารตาง ๆ ทสมดล

2

3

ปฏกรยาเคมโดยทวไป

สภาวะสมดล

สารตงตน ผลตภณฑ

แต บางปฏกรยา

เมออตราการเกดปฏกรยาไปขางหนา = อตราการเกดปฏกรยายอนกลบ

(rate of forward reaction = rate of backward reaction)

สภาวะสมดล

ปฏกรยาสมบรณ

ไปขางหนา

ยอนกลบ

ปฏกรยาผนกลบไดสารตงตน ผลตภณฑ

สมดลไดนามก

สมดลทมการเคลอนทของอนภาคอยตลอดเวลาระบบไมหยด

นงอตราการเปลยนแปลงไปขางหนาเทากบอตราการเปลยนแปลง

ผนกลบ (สมดลเคมเปนสมดลไดนามก)

3

5

ลกษณะทวไปของสภาวะสมดล

2. สมบตของระบบคงท

3. เปนสมดลไดนามก

1. ตองอยในระบบปด

4. ระบบดาเนนเขาสสภาวะสมดลไดเอง

5. การดาเนนเขาสสภาวะสมดลของระบบอาจเรมจาก

ทศทางใดกได6. อตราการเกดปฏกรยาไปขางหนา เทากบ อตราการ

เกดปฏกรยายอนกลบ

6

สมการ A + B C + D

A + B C + D ปฏกรยาไปขางหนา

C + D A + B ปฏกรยายอนกลบ

A + B C + D ปฏกรยาผนกลบได

rate

เวลา

Rate ของปฏกรยาไปยอนกลบ

Rate ของปฏกรยาไปขางหนา

สมดล

4

7

สมดลกายภาพ (Physical equilibrium )

H2O (l) H2O(g)

I2(s) I2(g)

ประเภทของสมดล

8

สมดลเคม (Chemical equilibrium)

N2O4 (g) 2NO2(g)

PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)

5

9

กรณท 1 [สารตงตน] = [ผลตภณฑ]

[ ]

เวลา

สารตงตน

ผลตภณฑ

กรณท 2 [สารตงตน] > [ผลตภณฑ]

[ ]

เวลา

สารตงตน

ผลตภณฑ

กรณท 3 [สารตงตน] < [ผลตภณฑ]

[ ]

เวลา

สารตงตน

ผลตภณฑ

ปรมาณสารตางๆ ณ ภาวะสมดล

10

N2O4 (g) 2NO2 (g)

equilibrium

equilibrium

equilibrium

เรมดวย NO2 เรมดวย N2O4 เรมดวย

NO2 & N2O4

6

11

Initial concentrations

(M)

Equilibrium concentrations

(M)

Ratio of concentration

at equilibrium

[NO2] [N2O4] [NO2] [N2O4]

0.000 0.670 0.0547 0.643 0.0851 4.65 x 10-3

0.500 0.446 0.0457 0.448 0.102 4.66 x 10-3

0.030 0.500 0.0475 0.0491 0.0967 4.60 x 10-3

0.040 0.600 0.0523 0.594 0.0880 4.60 x 10-3

0.200 0.000 0.0204 0.0898 0.227 4.63 x 10-3

Table 1 The NO2-N2O4 system at 25 oC

[N2O4][NO2]

[N2O4][NO2]

2

N2O4 (g) 2NO2 (g)

คาคงท

12

N2O4 (g) 2NO2 (g)

[N2O4]

[NO2]2

K = = 4.63 x 10-3

ณ ภาวะสมดลของระบบใดๆ อตราสวนระหวางผลคณของ

ความเขมขนของสารผลตภณฑแตละชนดยกกาลงสมประสทธ

ของสารนนๆ กบผลคณความเขมขนของสารตงตนทเหลอแต

ละชนดยกกาลงสมประสทธของแตละสาร จะมคาคงทเสมอ ณ

อณหภมคงท คานเรยกวา คาคงทสมดล (K)

7

13

จลนศาสตรเคมและคาคงทสมดลซ เอม กลดเบรก และพ วาเก ไดเสนอ Law of mass action

โดยเชอวา อตราการเกดปฏกรยาจะเปนปฏภาคกบความเขมขนของสาร

ตงตนยกกาลงสมประสทธบอกจานวนโมลของสารนน เชน

aA + bB cC + dD

อตราการเกดปฏกรยาไปขางหนา Ratef = Kf[A]a[B]b

อตราการเกดปฏกรยายอนกลบ Rater = Kr[C]c[D]d

เมอระบบเขาสสมดล Ratef = Rater

Kf[A]a[B]b = Kr[C]c[D]d

Kf [C]c[D]d

[A]a[B]bKr=K

14

[C]c[D]d

[A]a[B]bKc =

aA + bB cC + dD

Kc = คาคงทสมดล หนวยไมแนนอนขนกบ

สมการนนๆ ดงนน K จงไมนยมใสหนวย

[ ] = ความเขมขน หนวย mol/dm3, mol/L

a, b, c, d = สมประสทธจานวนโมล (ดลสมการ)

** สารทมสถานะเปนของเหลว (l) กบของแขง (s) ไมนามาคดคา K

คาคงทสมดล

8

15

การทานายสมดล

K >> 1 สมดลไปทางขวา เกดผลตภณฑมาก

K << 1 สมดลไปทางซาย เหลอสารตงตนมาก

PHI2

PH2PI2Kp =

H2(g) + I2(g) 2HI(g)

คาคงทสมดล

ในกรณทสารในปฏกรยามสถานะเปนแกสทงหมด สามารถใช

ความดนยอยของแกสแตละชนดหาคา K ได โดย K ทได

เรยกวา Kp

16

1. C(s) + 2H2O(g) CO2(g) + 2H2(g)

2. SnO2(s) + 2H2(g) Sn(s) + 2H2O(g)

3. Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)

Ex 1.จงเขยนนพจนคาคงทสมดล (K) ของสมการตอไปน

9

17

5. 3IBr (aq) + 4NH3(g) NI3 (g) + 3NH4Br (aq)

6. 12HClO4 (aq) + P4O10(aq) 4H3PO4 (aq) + 6Cl2O7 (aq)

7. Zn3Sb2 (s) + 6H2O (l) 3Zn(OH)2(s) + 2SbH3 (aq)

8. 2KrF2 (g) + 2H2O (g) 2Kr(g) + O2(g) + 4HF(g)

18

9. CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

10. CoCl42-(aq) + 6H2O(l) Co(H2O)6

2+(aq) + 4Cl-(aq)

11. CO(g) + NO2(g) CO2(g) + NO(g)

12. Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s)

10

19

13. 2CO2(g) 2CO(g) + O2(g)

14. PbI2(s) Pb2+(aq) + 2I-(aq)

15. 4Zn(s) +10HNO3(aq) 4Zn(NO3)2 (aq) + NH4NO3(aq) + 3H2O(l)

20

การเปลยนแปลงคาคงทสมดล (K ) เมอสมการเปลยน

1. เมอคณสมการดวย n ใดๆ

A + B C ........1) K1 =[C]

[A][B]เมอนา n คณสมการ 1)

nA + nB nC ........2) K2 =[C]n

[A]n[B]n

จดรปใหม

K2 =[C]n

[A]n[B]n =[C]

[A][B]

n= K1

n

Kใหม = [Kเดม] n

11

21

การเปลยนแปลงคา K เมอสมการเปลยน (ตอ)

2. เมอนาสมการรวมกน

K1 =[C]

[A][B]

เมอนาสมการ 1) + 2)

K3 =[C] [Z]

[A][B] [X][Y]

Kใหม = K1 x K2

A + B C ........1)

X + Y Z ........2) K2 =[Z]

[X][Y]

A + B + X + Y C + Z ......3)

K1K2

จดรปใหม K3 = K1 x K2

22

การเปลยนแปลงคา K เมอสมการเปลยน (ตอ)

3. เมอนาสมการลบกน

K1 =[C]

[A][B]

เมอนาสมการ 1) - 2)

K3 =[C] [Z]

[A][B] [X][Y]

Kใหม = K1 / K2

A + B C ........1)

Z X + Y ........2) K2 =[X][Y]

[Z]

A + B - Z C - X - Y ......3) K1K2

จดรปใหม K3 = K1 / K2

A + B + X + Y C +Z ......4)

12

23

การเปลยนแปลงคา K เมอสมการเปลยน (ตอ)

4. เมอกลบขางสมการ

K1 =[C]

[A][B]A + B C ........1)

K2 =[C]

[A][B]C A + B ........2)

จดรปใหม K2 =[C]

[A][B]

1

Kใหม =K1

1

= 1K1

24

ตวอยางการคานวณเกยวกบการเปลยนแปลงคา K

Ex 2. ทอณหภม 1000 oC หาคาคงทของปฏกรยาไดดงน

C(s) + 2H2O(g) CO2(g) + 2H2(g) K1 = 3.85

H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g) K2 = 0.71

จงคานวณคาคงทสมดลของปฏกรยา

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

1)

2)

13

25

Ex 3. กาหนด Kc ของปฏกรยาตอไปน

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) Kc = 23.2 ท 600 oC

2H2S(g) 2H2(g) + S2(g) Kc = 2.3 × 10-4 ท 873 K

จงหา Kc ของปฏกรยา

2H2S(g) + 2CO2(g) S2(g) + 2CO (g) + 2 H2O(g)

26

Ex 4. กาหนด Kc ของปฏกรยาตอไปน

SO2(g) + O2(g) SO3(g) Kc = 56 ท 900 K12

2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) Kc = 1.8 × 10-6 ท 627 oC

จงหา Kc ของปฏกรยา NO(g) + SO3(g) NO2(g) + SO2(g)

14

27

Ex 5. กาหนดให A(g) + 3B(g) C(g) K1

2C(g) 3D(g) + 2E(g) K2

2A(g) + 6B(g) 3D(g) + 2E(g) K3

จงหาคา K3 ในรป K1 และ K2

28

5. สมดลเอกพนธ (Homogenous equilibrium)

ใชกบปฏกรยาทสารทกชนดอยในวฏภาค (phase) เดยวกน

N2O4(g) 2NO2(g)

Kc =[NO2]

2

[N2O4]โดยทวไป Kc ≠ Kp

KP =PNO2

2

PN2O4

aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)

Kp = Kc(RT)Δn

Δn = โมลรวมของผลตภณฑ – โมลรวมของสารตงตน

= (c+d) – (a+b)R = 0.0821 dm3.atm.mol-1.K-1 T = อณหภม (K)

การเปลยนแปลงคา K เมอสมการเปลยน (ตอ)

15

29

เมอ

R = คาคงทของแกส

T = อณหภมเคลวน

n = จานวนโมลของสารผลตภณฑ(แกส) - จานวนโมลของสารตงตน(แกส)

ถา n = 0 คา Kp = Kc

ความสมพนธระหวาง Kp และ Kcความสมพนธระหวาง Kp และ Kc

Kp = Kc(RT) n

30

Ex 6. จงเขยนคา Kp จากสมการตอไปน

1. A2 (g) + B2 (g) 2AB (g)

2. C2H4 (g) + H2(g) C2H6 (g)

3. 2Fe3+ (aq) + 2I- (aq) 2Fe2+ (aq) + I2 (aq)

4. C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g)

5. CO(g) + NO2(g) CO2(g) + NO(g)

16

31

Ex7. ในปฏกรยา 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) ท 25 oC

จงคานวณคา Kc ทสภาวะสมดล (กาหนดให Kp = 2.5 × 1024 atm-1)

32

Ex 6. จากสมดลของ PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)

ถา KP = 1.05 ท 250 oC ความดนยอย PCl5 = 0.8 atm , PCl3 = 0.4

atm จงหาความดนยอย Cl2 ทสมดล (250 oC)

17

33

Ex 7. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ถา KP = 4.3 10– 4

ท 200 oC จงหาคา KC

34

Ex 9. จงหาคา Kp และ Kc ในปฏกรยา H2O(l) H2O(g) ท 25oC

กาหนดใหความดนไอของนาท 25oC เทากบ 23.8 torr.

18

35

เทอรโมไดนามกสและคาคงทสมดลทสภาวะสมดล การเปลยนแปลงพลงงานอสระของปฏกรยาใดๆ

จะมคาเทากบศนย (G = 0)

ถาพจารณาในแงของสมดล แสดงวา ทภาวะสมดล

ผลรวมของพลงงานอสระของผลตภณฑทงหมด = ผลรวมของ

พลงงานอสระของสารตงตนทงหมด

หลกเกณฑนจะสามารถหาความสมพนธระหวางพลงงานอสระ

และคาคงทสมดลได ดงน

Go = -RT lnK

ถาทราบ Go ของสมการกสามารถหา K ได

36

-RT lnK = Go

lnK = - Go

RT

RTK = e-Go

-2.303 RT log K = Go

R = คาคงทของแกส (8.314 J mol-1 K-1)

T = อณหภม (K)K = คาคงทสมดล

Go = พลงงานเสรทสภาวะมาตรฐาน (J mol-1)

19

37

Ex 10. จงหาคา K ท 25oC ของปฏกรยาตอไปน

CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)

กาหนด Go ของปฏกรยา 28 kJ mol-1

38

แบบฝกหด 1

1. ณ อณหภมทกาหนดให และความดนรวมเทากบ 1.00 atm คาความ

ดนยอยทสภาวะสมดลของปฏกรยา

N2O4(g) 2NO2(g)

คอ PN2O4 = 0.5 atm และ PNO2 = 0.5 atm

คา Kp ทอณหภมนเทากบเทาใด

20

39

แบบฝกหด 1 (ตอ)

2. ทอณหภม 700 K ปฏกรยา CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

มคา Go700K = -13.46 kJ จงหาคา Kp ของปฏกรยาทอณหภม 700 K

40

แบบฝกหด (ตอ)

3. คาคงทสมดล (Kp) ของปฏกรยา COCl2(g) CO(g) + Cl2(g)

เทากบ 4.56 × 10-2 ท 395 oC จงหาคา Go ท 668K ของปฏกรยาน

21

41

การคานวณเกยวกบสมดลเคม มหลกดงน

1. เขยนสมการพรอมทงดลสมการ

2. หาความเขมขนเรมตนของสารเปน mol/dm3 หรอ mol/L

3. หาจานวน mol ทเปลยนแปลง

4. หาความเขมขนของสารทสมดล

5. เขยนสมการหาคา K

6. แทนคาตางๆ ลงในสมการหาคา K

2A + 3B 4Cสมมต

เรมตน a b - mol/dm3

เปลยนแปลง -2x -3x +4x

สมดล a - 2x b - 3x +4x mol/dm3

42

แทนคาในสมการหาคา K

K =[C]4

[A]2[B]3

K =(4x)4

(a - 2x)2(b – 3x)3

22

43

Ex 11. NO2 เปนแกสสนาตาลและ N2O4 เปนแกสไมมส อยในภาวะสมดลดงสมการ

2NO2(g) N2O4(g) จากผลการทดลองพบวา เมอบรรจ N2O4 6.25 mol ในภาชนะ

ขนาด 5.0 dm3 แลวปลอยใหเขาสสภาวะสมดล ทสภาวะสมดลพบวา ความเขมขน

ของ N2O4 เปน 0.075 mol/dm3 จงหาคา Kc ของปฏกรยาน

44

Ex 12. ทอณหภม 440 oC คา Kc ของปฏกรยา H2(g) + I2(g) 2HI(g) เทากบ 49

ถาบรรจ H2 0.20 mol และ I2 0.20 mol ในภาชนะขนาด 10 dm3 แลวใหสารทา

ปฏกรยากนทอณหภม 440 oC ทสภาวะสมดลสารแตละชนดมความเขมขนเทาใด

23

45

Ex 13. บรรจ HI 0.40 mol ในภาชนะขนาด 10 dm3 ท 440 oC ทสภาวะสมดล ความ

เขมขนของ H2, I2 และ HI จะเปนเทาใด (Kc = 49)

46

Ex 14. แกส N2 และแกส H2 ทาปฏกรยากนในภาชนะขนาด 250 cm3 ดงสมการ

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ทภาวะสมดลพบวามแกส N2 H2 และ NH3 อย

เทากบ 2, 3 และ 4 mol ตามลาดบ จงคานวณหา Kc

24

47

Ex 15. ทอณหภมหนงแกส HI 1 mol/L สลายตว 20% ดงสมการ

2HI(g) H2(g) + I2(g) จงคานวณหาคาคงทของสมดล

48

Ex 16. เมอบรรจ H2O(g) 1.80 g และ Cl2(g) 5.68 g ในภาชนะขนาด 2 dm3 ท

สภาวะสมดลของปฏกรยา 2H2O(g) + 2Cl2(g) 4HCl(g) + O2(g) พบวา

ความเขมขนของ O2 เทากบ 0.48 g/dm3 จงคานวณคา Kc ของปฏกรยาน

25

49

แบบฝกหด 2

1. คา Kc ของปฏกรยา PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) เทากบ 33.3 ทอณหภม

760oC ทสภาวะสมดลจะม PCl5 1.29 × 10-3 mol/dm3 และ Cl2 1.87 × 10-1

mol/dm3 จงหาความเขมขนของ PCl3 ทสภาวะสมดล

50

แบบฝกหด 2 (ตอ)

2. ทอณหภม 100oC คาคงทสมดลของปฏกรยา

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g) เทากบ 4.6 x 109 dm3 mol-1 ถาบรรจ

COCl2 0.20 mol ในภาชนะ 10.00 dm3 ท 100 oC จงคานวณความเขมขน

ของสารทกชนดทสภาวะสมดล

26

51

แบบฝกหด 2 (ตอ)

3. ซลเฟอรไตรออกไซดสลายตวทอณหภมสงในภาชนะปดดงสมการ

2SO3 (g) 2SO2 (g) + O2 (g) ถาบรรจ SO3 ในภาชนะปดโดยใหความ

เขมขน 6.09 × 10-3 M ท 1000 K พบวาทภาวะสมดลความเขมขนของ SO3

เปน 2.44 × 10-3 M จงคานวณหาคา Kc ท 1000 K

52

หลกของเลอชาเตอลเอ

เฮนร หลยส เลอ ชาเตอลเอ (Henri Louis Le Chatelier) ได

ศกษาเกยวกบสภาวะสมดลของระบบเมอมการเปลยนแปลงความ

เขมขน ความดน และอณหภม และสรปเปนหลกเกณฑเพอใชทานาย

ทศทางของปฏกรยาไดดงน

“เมอระบบทอยในสภาวะสมดลถกรบกวนจะทาใหสมดลของ

ระบบเสยไป ระบบจงปรบตวไปในทศทางทจะทาใหปจจยทรบกวนนน

ลดลงเหลอนอยทสด แลวระบบจะเขาสสภาวะสมดลอกครงหนง”

27

53

ปจจยทมผลตอสภาวะสมดล

1. การเปลยนแปลงความเขมขน

2. การเปลยนแปลงอณหภม

3. การเปลยนแปลงความดน

4. การเตมแกสเฉอย

5. การเตมตวเรงปฏกรยา

54

1. การเปลยนแปลงความเขมขน

A + B Cจากสมการ

- ถาเพมความเขมขนของสารตงตน สมดลจะเลอนไปขางหนา

(เกดผลตภณฑมากขน)

- ถาเพมความเขมขนของผลตภณฑ สมดลจะผนกลบ

(เกดสารตงตนมากขน)

- ถาลดความเขมขนของสารตงตน สมดลจะยอนกลบ

(เกดสารตงตนมากขน)

- ถาลดความเขมขนของผลตภณฑ สมดลจะเลอนไปขางหนา

(เกดสารผลตภณฑมากขน)

การเปลยนแปลงความเขมขน ไมมผลตอคา K

28

55

BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq)พจารณาสมการ

K = [Ba2+][SO42-]

เตม Na2SO4

K =[SO3]

[SO2][O2]1 2

SO2(g) + O2(g) SO3(g)พจารณาสมการ 1 2

เตม O2

56

Ex 17. การเปลยนแปลงตอไปนจะมผลตอความเขมขนของ H2 ใน

ระบบและภาวะสมดลของระบบตอไปนอยางไร

H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)

ก. เตม CO

ข. เตม H2O

ค. ลด CO

ง. ลด CO2

จ. ลด H2O

29

57

2. การเปลยนแปลงอณหภม

ถา อณหภมเปลยน นอกจากระบบจะตองปรบตวเขาสสมดล

แลว คา K ยงจะเปลยนแปลงดวย

การเกดปฏกรยาเคม โดยทวไปมพลงงานทเกยวของ 2 ประเภท

ไดแก

1. ปฏกรยาดดความรอน (Endothermic reaction) (H = +)

หรอ A + B + H C

2. ปฏกรยาคายความรอน (Exothermic reaction) (H = -)

หรอ X + Y Z + H

58

ปฏกรยาดดความรอน

ปฏกรยาคายความรอน

A + B + H C

- ถาเพม T สมดลจะเลอนไปขางหนา K เพมขน

- ถาลด T สมดลจะยอนกลบ K ลดลง

- ถาเพม T สมดลจะยอนกลบ K ลดลง

- ถาลด T สมดลจะเลอนไปขางหนา K เพมขน

X + Y Z + H

เพม T

คา K

ลด T

30

59

การเปลยนแปลงอณหภม จะทาใหคาคงทสมดล (K) เปลยนแปลง

ดวย จากสมการGo = -RT ln K

เมอ T เปลยน K จะเปลยนดวย จากสมการ

Go = Ho - TSo

ln K = -Go

RT1)

แทนคา Go ลงใน สมการ 1) จะได

ln K = -(Ho - TSo)RT

ln K = - +Ho

RTSo

R

60

สมมตท T1 วดคาคงทสมดลได K1

ถาอยากทราบ K2 ทอณหภม T2 จะคานวณไดดงน

ln K1 = - +HoT1

RT1

SoT1

R2)

ln K2 = - +HoT2

RT2

SoT2

R3)

โดยทวไป Ho และ So เปนคาทขนกบ T แตถา T

เปลยนแปลงไปเพยงเลกนอย (T1 เปน T2) จะไมทาให HoT1 และ

HoT2 หรอ So

T1 และ SoT2 แตกตางกนมากนก

ดงนน HoT1 Ho

T2 = Ho

และ SoT1 So

T2

31

61

นาสมการ 3) - สมการ 2) จะได

ln K2 - ln K1 = ( - )Ho

R1T1

1T2

ln = ( )Ho

RK2

K1

T2 - T1

T1T2

K1 = คาคงทสมดลท T1

K2 = คาคงทสมดลท T2

Ho = พลงงานความรอนของปฏกรยา (J/mol)T = อณหภม (K)

R = 8.314 J K-1 mol-1

62

Ex 18. กาหนดคา K ท 25oC เทากบ 20.5 และ Ho = -5.29 kJ/mol

สาหรบปฏกรยา

จงหาคา K ท 100oC

I2(g) + Br2(g) IBr(g)12

12

32

63

Ex 19. คา K ของปฏกรยา H2(g) + S(g) H2S(g) ท 945oC เทากบ

20.2 และท 1065oC เทากบ 9.21 จงหา Ho ของปฏกรยา (R = 8.314 J

mol-1 K-1)

64

3. การเปลยนแปลงความดน

การเปลยนแปลงความดนจะมผลตอระบบทเปนแกสเทานน

- ถาเพมความดน (ลดปรมาตร) สมดลจะเลอนจากดาน

mol มาก mol นอย

- ถาลดความดน (เพมปรมาตร) สมดลจะเลอนจากดาน

mol นอย mol มาก

***ความดนจะไมมผลถา***

- ระบบนนไมมแกสอยเลย

- ระบบทมจานวนโมลของแกสทงสองขางเทากน

33

65

Ex 20. จากสมการ N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ถาเพมความดน

และลดความดนใหกบระบบสมดลจะเปลยนแปลงอยางไร

Ex 21. จากสมการ 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) ถาลดความดน

สมดลจะเปลยนแปลงอยางไร

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

เพม P

ลด P

2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g)

ลด P

66

4. การเตมแกสเฉอย

การเตมแกสเฉอยเขาไปในระบบของแกสใดๆ ซงทาปฏกรยากนจน

เขาสสภาวะสมดลแลว จะมผลทาใหความดนทงหมดภายในระบบ

เพมขน แตจะไมทาใหความดนยอยหรอความเขมขนของสารใดสาร

หนงเปลยนแปลง

34

67

5. การเตมตวเรงปฏกรยา

การเตมตวเรงปฏกรยาจะทาใหพลงงานกระตน (Ea) ของ

ปฏกรยาลดตาลง ปฏกรยาเกดไดเรวขน ดงนนตวเรงปฏกรยามผลตอ

การเปลยนแปลงอตราการเกดปฏกรยา แตไมมผลตอคา K

ถาระบบนนเขาสสมดลแลว การเตมตวเรงเขาไปในระบบ จะไม

มการเปลยนแปลงใดๆเกดขนในระบบ

68

Ex 22. ทอณหภม 293 K C(s) + CO2(g) + 173 kJ 2CO(g)

การเปลยนแปลงตอไปน จะมผลตอสภาวะสมดลของปฏกรยาอยางไร

ก. เตม CO2 ท T และ P คงท

ข. เตม CO ท T และ V คงท

ค. ดด CO2 ออกไปท T และ V คงท

ง. เพม T โดยให P คงท

จ. เตมแกสเฉอยท T และ P คงท

C(s) + CO2(g) + 173 kJ 2CO(g)

35

จงเตมคาวา “เพมขน” “ลดลง” หรอ “ไมเปลยนแปลง” ถามการรบกวนสมดลของ

ปฏกรยาตอไปน ลงในชองวางใหถกตอง

H2 (g) + Cl2 (g) 2 HCl (g) + 68 kJ

Ex 23.

การเปลยนแปลง [Cl2] [HCl] K

เตมอณหภมใหกบระบบ

เพมปรมาตรใหกบระบบ

70

Ex 24. ปฏกรยาการเตรยมแอมโมเนย N2(g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

ปฏกรยานเปนปฏกรยาดดความรอน ในอตสาหกรรมตองการใหได

ผลตภณฑมากทสดคอปฏกรยาเลอนจากซายไปขวาอาศยความรเรอง

หลกของเลอซาเตอลเอในการทาใหได NH3 มาก ๆ สามารถทาไดโดย

วธใดบาง บอกมา 3 กรณ

36

71

1. กาหนดคา K ให เพอคานวณหาความเขมขนของสาร

นา H2 มา 44.8 dm3 ท STP ทาปฏกรยากบ I2 44.8 dm3 ท STP ทอณหภม

250 ºC ในภาชนะ 2 ลตร ทภาวะสมดลมคา K เทากบ 4 จงหาความ

เขมขนของ H2, I2 และ HI ณ ภาวะสมดล

แบบฝกหด 3

72

2. กาหนดปรมาณหรอความเขมขนของสารให แลวหาคา K

ปฏกรยา 2 NO2 (g) 2 NO (g) + O2 (g) เมอนา NO2, NO และ O2 อยาง

ละ 1, 0.8 และ 0.2 โมล ตามลาดบ ใสลงในภาชนะขนาด 1 ลกบาศก

เดซเมตร ทภาวะสมดล พบวาม O2 อย 0.3 โมล ถาลดปรมาตรของภาชนะ

ลงครงหนง จงคานวณหาคาคงทสมดลทภาวะสมดลใหม

แบบฝกหด 3 (ตอ)

37

3. ทสภาวะสมดล คา Kc ของสมการ H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)

เทากบ 4.2 ทอณหภม 1650 ºC เมอเรมปฏกรยานา CO2 0.8 โมล ฉดเขาไปใน

ภาชนะขนาด 5 ลตร ทม H2 อย 0.80 โมล จงคานวณหาความเขมขนของสาร

ตงตนและสารผลตภณฑทภาวะสมดล

แบบฝกหด 3 (ตอ)

4. สาหรบปฏกรยา CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) K เทากบ 4 ท

อณหภมทกาหนดให ถาใส CO = 0.6 โมล และ H2O = 0.6 โมล ในภาชนะ

2 ลตร ทอณหภมเดยวกนทภาวะสมดลม CO2 อยกโมล

แบบฝกหด 3 (ตอ)

38

6. ทสมดลในภาชนะขนาด 1 dm3 มแกสไนโตรเจน แกสไฮโดรเจน และ

แกสแอมโมเนย จานวน 0.30 , 0.40 และ 0.10 mol ตามลาดบ จะตอง

เตมแกสไนโตรเจนกโมลลงในสมดล เพอใหความเขมขนของแกส

แอมโมเนยทสมดลใหมเพมเปน 2 เทา ทอณหภมเดม

แบบฝกหด 3 (ตอ)

76

39

77

การละลายและสมดลของการละลาย

การละลายและผลคณของการละลาย

การทานายการตกตะกอน

การแยกไอออนโดยการตาตะกอนแยกสวน

อทธพลของไอออนรวม

อทธพลของ pH

ความสามารถในการละลาย (Solubility) ของสาร

หมายถง ความสามารถของสารทจะละลายในสารอน จนเปน

สารละลายอมตว

เมอนาสารละลายเกลอทละลายนาไดนอย ตวอยางเชนภาวะ

สารละลายอมตวของเกลอ AgCl เขยนสารการไดเปน

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)

สภาวะสมดล

อตราการเกดปฏกรยาไปขางหนา = อตราการเกดปฏกรยายอนกลบ

สภาวะทสารละลายอมตว

อตราการละลาย = อตราการตกผลก

สามารถเขยนคาคงทสมดลของปฏกรยานไดวา

K = [Ag+][Cl-]

40

สมดลของการละลายของเกลอทละลายนาไดนอย

คา K ในกรณนจะเขยนวา Ksp (Solubility product constant) และ

ความสามารถในการละลายจะเขยนในรปของความเขมขนของไอออนใน

หนวย mol/L ยกกาลงดวยเลขสมประสทธจานวนโมล ของแตละไอออน

ในสมการทดลแลว ตวอยางเชน

MgF2

MgF2 (s) Mg2+ (aq) + 2F- (aq) Ksp = [Mg2+][F-]2

AgCO3

AgCO3 (s) 2Ag+ (aq) + CO32- (aq) Ksp = [Ag+]2[CO3

2-]

เราจะเขยนคา Ksp ของสมการทวไปไดวา

Ax By (s) x Aa+ (aq) + y B b- (aq)

Ksp = [Aa+]x [B b- ]y

80

คาคงทสมดลการละลาย

= ผลคณของความเขมขนของไอออนยกกาลงดวยจานวนโมลใน

สมการ

หรอ = ผลคณของคาการละลาย “Solubility Product” Ksp

คาคงทสมดลการละลาย

Ksp บอกความสามารถในการละลายของสารในนา

Ksp เปนคาคงททสภาวะสมดล ขนอยกบอณหภม

41

1. ความสามารถในการละลายของสารประกอบ วาละลายไดเทาใดแค

ไหนทอณหภมคงท (25ºC)

2. เปรยบเทยบการละลายนาของสารประกอบตาง ๆ วาสารใดละลายนา

ไดดมากกวากนโดยปรกตสารทมคา Ksp มากละลายนาไดดกวาสารทม

คา Ksp นอย

3. นอกจากนยงบงบอกถงสภาวะของสารนน ๆ วา ขณะนนเปน

สารละลายอมตว หรอยงสามารถละลายไดอก เชน AgCl มคา

Ksp = 1.6 ×10-10

คา Ksp จะทาใหเราทราบถง

82

และให Q แทนคา ผลคณของการละลายทสภาวะตาง ๆ

Q = [Ag+][Cl-]

ถา Q < Ksp Unsaturated solution

Q = Ksp Saturated solution

Q > Ksp Supersaturated solution

; AgCl will precipitate out until the

product of the ionic concentrations is

equal to 1.6 × 10-10

42

83

สารละลายอมตว

เปนสารละลายทผลคณของความเขมขนของไอออนเทากบคาKsp สารละลาย

ในสภาวะอมตวน การตกตะกอนจะเรมตนเกดขน ถามการเตมไอออนลงไป

เชน สารละลายอมตวของ AgCl ถามการเตม Ag+ หรอ Cl- ลงไปAgCl จะ

ตกตะกอนทนท

AgCl Ag+ (aq) + Cl- (aq)

Q = [Ag+][Cl-]

Q เปนผลคณของความเขมขนของไอออน (Ion product)

84

ตารางแสดงคาคงทสมดลของการละลายของสารประกอบไอออนก

43

85

86

Ex 26. การละลายของ CaSO4 เทากบ 0.67 g/L จงหาคา Ksp

44

87

Ex 27. คา Ksp ของ Cu(OH)2 = 2.2 × 10-20 จงหาคาละลายของ Cu(OH)2

Ex 28. การละลายของซลเวอรซลเฟต Ag2SO4 ละลายได 1.5 × 10-2 M ท

อณหภม 25ºC จงคานวณหาคา Ksp ของซลเวอรซลเฟต

45

Ex 29 BaCO3 มคา Ksp เทากบ 5.1 × 10-9 เมอให BaCO3 ละลายในนาจะ

ละลายไดกกรมทอณหภม 25ºC (Ba = 137 , C = 12 , O = 16 )

1. การละลายของซลเวอรซลเฟต AgCl ถาคา Ksp เทากบ 1.6 × 10-10 ท

อณหภม 25ºC ถาขณะนมความเขมขนของ Ag+ เทากบ 1.6 × 10-5 โมลตอ

ลตรและความเขมขนของ Cl- เทากบ 2.0 × 10-5 โมลตอลตรจงทานายวา

สารละลายอมตวหรอยง

แบบฝกหด 4

46

91

Ksp ทานายเงอนไขการตกตะกอน

Ex 30. เมอผสม 0.0040 M BaCl2 ปรมาตร 200 ml กบ 0.0080 M

K2SO4 ปรมาตร 600 ml จะตกตะกอนหรอไม

92

1. กาหนดคา Ksp ของ AgBrO3 ท 20 oC 6.0 × 10-5 ถาผสมสารละลาย AgNO3

10-3 โมล/ลตร จานวน 50 cm3 กบสารละลาย NaBrO3 เขมขน 10-3 โมล/ลตร จานวน

50 cm3 เขาดวยกนสารผสมดงกลาวนเกดการตกตะกอนหรอไม

แบบฝกหด 5

47

93

2. ให AgCl Ag+ (aq) + Cl-

(aq) มคาคงทสมดลการละละลาย 1.8 × 10-10 ถานา

AgNO3 0.12 mol/dm3 จานวน 50 cm3 ผสมกบ NaCl 0.048 mol/dm3 จานวน

150 cm3 แลวคนใหเขากนจนถงสมดล ขอใดถก

ก. เกดตะกอน 0.861 g

ข. ม [Ag+] = 5× 10-10

ค. ไอออนในระบบ ม [Cl-] = 3 [NO3-]

1) ก ข

2) ข ค

3) ก ค

4) ก

แบบฝกหด 5

94

การแยกสารโดยวธตกตะกอน

Ex 31. เมอคอย ๆ เตม AgNO3 ลงในสารละลายทม 0.020 M Cl-

และ 0.020 M Br- จงหา [Ag+] ททาให AgBr และ AgCl

เรมตกตะกอน

48

95

ผลของไอออนรวมตอการละลาย

Ex 32. คานวณคาการละลายของ AgCl ใน 6.5 ×10-5 M AgNO3(aq)

96

พจารณาการละลายของสารประกอบไฮดรอกไซดของโลหะ

Mg(OH)2 (s) Mg2+ (aq) + 2 OH- (aq)

ผลของ pH ตอการละลาย

ถาเตมเบส OH- : ปฏกรยาไปทางซาย คาการละลายลดลง

ถาเตมเบส H+ : ปฏกรยาไปทางขวา คาการละลายเพมขน

49

97

Ex 33. ทสมดล 25 o C การละลายของ Mg(OH)2 จะม pH เทาใด

Mg(OH)2 (s) Mg2+(aq) + 2OH- (คา Ksp = 1.2 ×10-11 )

98

Ex34. คานวณการละลายของ Mg(OH)2 ในบฟเฟอรทม pH

ก. 12

ข. 9

50

99

Ex35. คานวณความเขมขนของสารละลายแอมโมเนยทใชในการตกตะกอน

Iron (II) hydroxide จาก 0.0030 M FeCl2 soln

100

แบบฝกหด 6

1. ถาทาการผสมสารละลาย 5.00 ml ของ 0.015 M Ca(NO3)2 กบสารละลาย

20.00 ml ของ 0.005 M Na2SO4 จะเกดตะกอน CaSO4 หรอไม

51

101

แบบฝกหด 6 (ตอ)

2. Calculate the molar solubility of AgCO3 in a solution That is

0.0200 M in Na2CO3

102

แบบฝกหด 6 (ตอ)

3. สารละลายหนงประกอบดวย Pb2+ 0.15 M และAg+ 0.20 M

ถาคอย ๆ เตมของแขง Na2SO4 ลงในสารละลายน จะเกดตะกอน

PbSO4 หรอ Ag2SO4 กอน