Embed Size (px)
Citation preview
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
