Zadanie z olimpiady Równowaga reakcji i reguła przekory

[Magda1234]

Hej czy ktoś umiałby rozwiazać zadanie:
Działanie reguły
Le Chateliera-Browna nazywanej potocznie „regułąprzekory”, pokażemy na przykładzie reakcji w fazie gazowej. Poszczególne składniki mieszaniny gazowej mają swój wkład do całkowitego ciśnie
nia w układzie. Udział każdego składnika w całkowitym ciśnieniu mieszaniny,p, jest wprost proporcjonalny do stężenia tego składnika w układzie wyrażonego przez ułamek molowy, xA. Zapisujemy to
wzorem: p=pA+pB+pC.= xA*p + xB*p+xC*p.

gdzie: pA=xA*p jest ciśnieniem cząstkowym składnika A,
pB=xB*p jest ciśnieniem cząstkowym składnika B, itd. Mówiąc inaczej, ciśnienie cząstkowe danego składnika mieszaniny gazowej jest to ciśnieniejakie ten właśnie składnik wywierałby na ścianki
naczynia, gdyby sam jeden zajmował tę samą objętość jaką zajmuje cała mieszanina.
Ciśnienia cząstkowe wprowadzone do wzoru na stałą równowagi zamiast stężeń molowych lub ułamkówmolowych definiują ciśnieniową stałą równowagi,Kp. Zgodnie z definicją stała równowagi jest wielkością
bezwymiarową i dlatego do wzoru na ciśnieniową stałą równowagi należy wstawiać ciśnienia cząstkowe w barach podzielone przez ciśnienie standardowe p^0= 1 bar (1 bar = 0,1 MPa).
Do zbiornika ciśnieniowego zaopatrzonego w tłok wpr owadzono czysty węgiel i podgrzano do temperatury 1173 K. Ze zbiornika odpompowano wszystkie składniki gazowe, a następnie wprowadzono do zbiornika
czysty tlen w takiej ilości, że cała ilość tlenu przereagowała z węglem tworząc tlenek węgla (II) i tlenek węgla (IV), i pozostawiając nadmiar nieprzereagowanego węgla. W układzie ustaliła się równowaga reakcji:
C + CO22CO, (I)
której stała równowagi w temperaturze 1173 K wynosi Kp1= 38,62.
Po osiągnięciu stanu równowagi ciśnienie w zbiorniku wyniosło p1= 2,31 bar.
Następnie, przesuwając tłok zmniejszono objętość układu do połowy objętości początkowej V2=1/2V1. Układ ponownie doprowadzono do równowagi w temperaturze 1173 K.
Polecenia:
a.Oblicz ciśnienia cząstkowe składników mieszaniny reakcyjnej powstałej w wyniku reakcji I oraz ułamki molowe składników i stosunek stężenia CO do stężenia CO2.
b.Oblicz ciśnienia cząstkowe składników mieszaniny reakcyjnej powstałej w wyniku zmniejszenia objętości układu i ciśnienie całkowite, p2.
c.Oblicz ułamki molowe składników mieszaniny przy ciśnieniu p2
oraz stosunek stężenia CO do stężenia CO2.
d.Jaki wniosek można wyciągnąć z porównania stosunków [CO]/[CO2] przed i po zmniejszeniu objętości układu?
Uwaga:
wszystkie reagenty gazowe należy traktować jak gazy doskonałe, a objętość węgla należy pominąć.

[Giardia Lamblia]

Jakieś własne propozycje? Jedyna różnica między tym zadaniem, a zadaniem maturalnym, to rząd wielkości i jednostka. Cała reszta jest w treści.

a)
p₁ = p_CO + p_CO2

1.gif (600 Bajtów) Przejrzano 1504 razy

Mając 2 powyższe równania policzysz ile wynosi:
p_CO i p_CO2 (mi wyszło p_CO = 2,186239 ba)

Następnie masz wzór:

p=pA+pB+pC.= xA*p + xB*p+xC*p.

Po przekształceniu:

p₁ = p_CO + p_CO2 = x_CO*p₁ + x_CO2*p₁

oraz wiedząc, że x_CO + x_CO2 = 1 policzysz ułamki molowe.

Do tego stosunek stężeń:

2.gif (445 Bajtów) Przejrzano 1504 razy

3.gif (580 Bajtów) Przejrzano 1504 razy

R i T są stałe dla obydwu gazów, tak więc stosunek stężeń jest stosunkiem ciśnień parcjalnych.

Umiejąc zrobić punkt a) powinnaś również być w stanie policzyć punkt b), c) i d).

[Magda1234]

Serdecznie dziękuję za odpowiedź. Jednak juz na samym poczatku nie wiem jak maja sie do siebie dwa wzory.i jak je połączyć zeby otrzymać wynik
Pisząć, że umiejąc rozwiązac punkt a) bede umiec równeiż pozostałe. gdyby zadanie nie sprawiało mi trudnosci nie pisałabym o wsparcie na forum. Myślę, że jesli podpowiesz mi do punktu a) jak te wzry ogarnąć spróbuje z dalszymi punktami sama i nie omieszkam poprosic o sprawdzenie/dalszą pomoc.
Widzę, że zadanie zostało przez Ciebie policzone, można poprosić o same wyniki, żeby przy rozwiazaniu zobaczyc czy dobrze wyszło mi?
Dziękuję.

[Magda1234]

Hej dałam rade z pkt a. Rzeczywiscie nie było najgorsze (dawno nie liczyłam delty:) )

A co do punktu b to czy mam przyjąc ze cisnienie wzrosło 2 razy skoro oobjetośc zmałała 2 krotnie? Korzystając z pV=nRT i pózniej nową wartośc p2 uzyć tak jak w punkcie powyzej?

[Giardia Lamblia]

Najpierw przyjmujesz, że obydwa ciśnienia parcjalne wzrosły 2 razy, a potem liczysz ile wynosiło dla nowego stanu równowagi.

Musisz tutaj zachować ciąg logiczny. Zaburzenie stanu równowagi (wzrost ciśnienia) ustalenie nowego stanu równowagi (układ próbuje je zmniejszyć).

Zgodnie z reakcją: C + CO₂ ↔ 2CO wiemy, że zwiększając ciśnienie (zmniejszając objętość) równowaga przesuwa się w lewo.

Najlepiej posłużyć się tabelką (niestety TeXify nie działa, więc będzie bylejaka):


****|p_początkowe | Δp | p_końcowe
CO | 4,37258 | -2x | 4,37258 - 2x
CO₂ | 0,24742 | x | 0,24742+x

Wszystko w barach. Możesz oczywiście użyć swoich wartości liczbowych, jeżeli są inne, tj. wynikają z innych zaokrągleń.

Podstaw wartości do wzoru na stałą ciśnieniową (stała oczywiście dalej ma taką samą wartość).

[Magda1234]

Wogóle nie rozumiem tej tabelki i te wartości liczbowe mi wyszły inne

[Giardia Lamblia]

Mam pytanie. Robiłaś kiedykolwiek zadania ze zmianą stanu równowagi?

Jak sama napisałaś to jest zadanie z olimpiady, więc założyłem, że wiesz o czym piszę.

Jeżeli nie, to powinnaś zacząć od najprostszych zadań.

Jakieś wartości liczbowe Ci wyszły?

[Magda1234]

Napisałam że jest z olimpiady - zeby podac zródło skod pochodzi. Nie oznacza to, że jestem olimpijczykiem i zdaje 3 matury dziennie. Chciałabym po prostu zobaczyc jak rozwiazać to zadanie. Myslałam, że forum słuzy pomocy, ale widać się pomyliłam.

Dobrze, że są inne fora gdzie ludzie mający wiedze z chęcią sie nią dzielą.

[mmmichal]

Magda1234, nie masz się o co obrażać, Giardia Lamblia, nie powiedział nic złośliwego.

Naukę czegokolwiek, nie tylko zadań z równowagi reakcji, najlepiej zacząć od najprostszych przykładów i stopniowo przechodzić do trudniejszych. Zwłaszcza, że te olimpijskie bywają dość specyficzne. Gdyby ktoś bez żadnego przygotowania i nawet bez rozgrzewki chciał przebiec maraton, to czy nie poradziłabyś mu, żeby najpierw pobiegał wokół domu? I pewnie raczej by to wynikało ze zdrowego rozsądku niż chęci wytknięcia mu małej sprawności fizycznej.

Poza tym jak się coś komuś tłumaczy, to jest istotne, dlaczego nie rozumie. Inaczej się tłumaczy komuś, kto nie miał do czynienia z danym zagadnieniem, a inaczej jak ktoś ma wprawę w takich zadaniach, tylko się gdzieś zaplątał, bo mu się przecinki poprzestawiały, albo pokręciły jednostki. Jest więc jak najbardziej w Twoim interesie, żeby tłumaczący się zorientował jaki jest Twój poziom wiedzy i wprawy w rozwiązywaniu zadań.

Naprawdę uważasz, że Giardia Lamblia poświęciłby Tobie i temu zadaniu tyle czasu i energii, gdyby nie miał chęci Ci pomóc i podzielić się swoją wiedzą? Coś mi mówi, że wcale tak nie uważasz, tylko chwycił Cię nagły atak frustracji, więc życzę, żeby szybko minął

[Olo]

Powracam do tego tematu
Wie ktoś może od czego zacząć w punkcie b?
Wiem, że ze zmniejszeniem objętości podwyższenie ciśnienia przesuwa stan równowagi w prawo. Ale nie wiem jak to wykorzystać.