रासायनिक संतुलन स्थिरांक

रासायनिक संतुलन की एक मात्रात्मक विशेषता है निरंतर संतुलन , जिसे संतुलन सांद्रता C i , आंशिक दबाव P i या अभिकारकों के मोल अंश X i के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। कुछ प्रतिक्रिया के लिए

संगत संतुलन स्थिरांक इस प्रकार व्यक्त किए गए हैं:

संतुलन स्थिरांक प्रत्येक प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए एक विशिष्ट मान है; संतुलन स्थिरांक का मान केवल अभिकारकों की प्रकृति और तापमान पर निर्भर करता है। एक आदर्श गैस की स्थिति के समीकरण के आधार पर, संबंध पी आई = सी आई आरटी के रूप में लिखा गया है, जहां सी आई = एन आई /वी, और एक आदर्श गैस मिश्रण के लिए डाल्टन का नियम, समीकरण पी = Σपी आई द्वारा व्यक्त किया गया है, यह है आंशिक दबाव पाई, मोलर सांद्रता सी आई और आई-वें घटक के मोल अंश एक्स आई के बीच संबंध प्राप्त करना संभव है:

यहां से हमें K c, K p और K x के बीच संबंध मिलता है:

यहाँ Δν प्रतिक्रिया के दौरान गैसीय पदार्थों के मोलों की संख्या में परिवर्तन है:

Δν = - ν 1 - ν 2 - ... + ν" 1 + ν" 2 + ...

संतुलन स्थिरांक K x का मान, संतुलन स्थिरांक K c और K p के विपरीत, कुल दबाव P पर निर्भर करता है।

प्रारंभिक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक की अभिव्यक्ति गतिज अवधारणाओं से प्राप्त की जा सकती है। आइए एक ऐसी प्रणाली में संतुलन स्थापित करने की प्रक्रिया पर विचार करें जिसमें समय के प्रारंभिक क्षण में केवल प्रारंभिक पदार्थ मौजूद होते हैं। इस समय आगे की प्रतिक्रिया V 1 की दर अधिकतम है, और विपरीत प्रतिक्रिया V 2 की दर शून्य है:

जैसे-जैसे प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता कम होती जाती है, प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता बढ़ती जाती है; तदनुसार, आगे की प्रतिक्रिया की दर कम हो जाती है, विपरीत प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है। यह स्पष्ट है कि कुछ समय बाद आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर बराबर हो जाएगी, जिसके बाद प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थों की सांद्रता में बदलाव बंद हो जाएगा, यानी। रासायनिक संतुलन स्थापित होगा।

यह मानते हुए कि V 1 = V 2, हम लिख सकते हैं:

इस प्रकार, संतुलन स्थिरांक आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं के दर स्थिरांक का अनुपात है। इससे संतुलन स्थिरांक का भौतिक अर्थ पता चलता है: यह दर्शाता है कि किसी दिए गए तापमान पर आगे की प्रतिक्रिया की दर विपरीत प्रतिक्रिया की दर से कितनी गुना अधिक है और सभी अभिकारकों की सांद्रता 1 mol/l के बराबर है। हालाँकि, संतुलन स्थिरांक के लिए अभिव्यक्ति की उपरोक्त व्युत्पत्ति आम तौर पर गलत आधार पर आधारित है कि रासायनिक प्रतिक्रिया की दर सीधे अभिकारकों की सांद्रता के उत्पाद के समानुपाती होती है, जिसे स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के बराबर शक्तियों में लिया जाता है। जैसा कि ज्ञात है, सामान्य स्थिति में, रासायनिक प्रतिक्रिया के गतिज समीकरण में अभिकर्मकों की सांद्रता के घातांक स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के साथ मेल नहीं खाते हैं।

11. रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं: परिभाषा, बुनियादी अवधारणाएं, ऑक्सीकरण और कमी का सार, प्रतिक्रिया के सबसे महत्वपूर्ण ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट।

रेडॉक्स कहा जाता हैऐसी प्रक्रियाएँ जो एक मुक्त या बाध्य परमाणु से दूसरे में इलेक्ट्रॉनों के विस्थापन के साथ होती हैं। चूँकि ऐसे मामलों में विस्थापन की डिग्री मायने नहीं रखती, बल्कि केवल विस्थापित इलेक्ट्रॉनों की संख्या मायने रखती है, पारंपरिक रूप से विस्थापन को हमेशा पूर्ण मानने और इलेक्ट्रॉनों के पीछे हटने या विस्थापन की बात करने की प्रथा है।

यदि किसी तत्व का परमाणु या आयन इलेक्ट्रॉन दान करता है या स्वीकार करता है, तो पहली स्थिति में तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ जाती है, और वह ऑक्सीकृत रूप (OR) में चला जाता है, और दूसरी स्थिति में, यह घट जाती है, और तत्व चला जाता है संक्षिप्त रूप में (आरएफ)। दोनों रूप एक संयुग्मी रेडॉक्स जोड़ी बनाते हैं। प्रत्येक रेडॉक्स प्रतिक्रिया में दो संयुग्म जोड़े शामिल होते हैं। उनमें से एक एक ऑक्सीकरण एजेंट के संक्रमण से मेल खाता है जो इलेक्ट्रॉनों को उसके कम किए गए रूप (OF 1 → VF 1) में स्वीकार करता है, और दूसरा एक कम करने वाले एजेंट के संक्रमण से मेल खाता है जो इलेक्ट्रॉनों को उसके ऑक्सीकरण वाले रूप (VF 2 → OF 2) में दान करता है ), उदाहरण के लिए:

सीएल 2 + 2 आई - → 2 सीएल - + आई 2

OF 1 VF 1 VF 2 OF 2

(यहां सीएल 2 एक ऑक्सीकरण एजेंट है, I एक कम करने वाला एजेंट है)

इस प्रकार, एक ही प्रतिक्रिया हमेशा कम करने वाले एजेंट के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया और ऑक्सीकरण एजेंट की कमी की प्रक्रिया दोनों होती है।

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के समीकरणों में गुणांक पाया जा सकता है इलेक्ट्रॉनिक संतुलन के तरीकेऔर इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन। पहले मामले में, स्वीकार किए गए या छोड़े गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रारंभिक और अंतिम अवस्था में तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्थाओं के अंतर से निर्धारित होती है। उदाहरण:

एचएन 5+ ओ 3 + एच 2 एस 2- → एन 2+ ओ + एस + एच 2 ओ

इस प्रतिक्रिया में, दो तत्व ऑक्सीकरण अवस्था बदलते हैं: नाइट्रोजन और सल्फर। इलेक्ट्रॉनिक संतुलन समीकरण:

पृथक्कृत H 2 S अणुओं का अंश महत्वहीन है, इसलिए, S 2- आयन को नहीं, बल्कि H 2 S अणु को समीकरण में प्रतिस्थापित किया जाता है, सबसे पहले, कण संतुलन को बराबर किया जाता है। अम्लीय वातावरण में, ऑक्सीकृत रूप में जोड़े गए हाइड्रोजन आयन और कम किए गए रूप में जोड़े गए पानी के अणुओं का उपयोग समीकरण के लिए किया जाता है। फिर आवेशों का संतुलन बराबर हो जाता है, और रेखा के दाईं ओर, गुणांक इंगित किए जाते हैं जो दिए गए और प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या को बराबर करते हैं। इसके बाद गुणांकों को ध्यान में रखते हुए कुल समीकरण नीचे लिखा गया है:

हमने संक्षिप्त आयन-आणविक समीकरण प्राप्त किया। इसमें Na + और K + आयन जोड़कर, हम पूर्ण रूप में एक समान समीकरण, साथ ही एक आणविक समीकरण प्राप्त करते हैं:

NaNO 2 + 2 KMnO 4 + 2 KOH → NaNO 3 + 2 K 2 MnO 4 + H 2 O

तटस्थ वातावरण में, अर्ध-प्रतिक्रियाओं के बाईं ओर पानी के अणुओं को जोड़कर कणों का संतुलन बराबर किया जाता है, और दाहिनी ओर H + या OH - आयनों को जोड़ा जाता है:

आई 2 + सीएल 2 + एच 2 ओ → एचआईओ 3 + एचसीएल

प्रारंभिक पदार्थ अम्ल या क्षार नहीं होते हैं, इसलिए, प्रतिक्रिया की प्रारंभिक अवधि में, समाधान में वातावरण तटस्थ के करीब होता है। अर्ध प्रतिक्रिया समीकरण:

आई 2 + 6 एच 2 ओ + 10ई → 2 आईओ 3 - + 12 एच +
सीएल 2 + 2ई → 2 सीएल -
आई 2 + 5 सीएल 2 + 6 एच 2 ओ → 2 आईओ 3 - + 12 एच + + 10 सीएल -

आणविक रूप में प्रतिक्रिया समीकरण:

मैं 2 + 5 सीएल 2 + 6 एच 2 ओ → 2 एचआईओ 3 + 10 एचसीएल।

महत्वपूर्ण ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट। रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं का वर्गीकरण

किसी तत्व के ऑक्सीकरण एवं अपचयन की सीमाएं ऑक्सीकरण अवस्थाओं के अधिकतम एवं न्यूनतम मान* द्वारा व्यक्त की जाती हैं। आवर्त सारणी में अपनी स्थिति से निर्धारित इन चरम अवस्थाओं में, तत्व को केवल एक कार्य प्रदर्शित करने का अवसर मिलता है - एक ऑक्सीकरण या कम करने वाला एजेंट। तदनुसार, इन ऑक्सीकरण अवस्थाओं में तत्वों वाले पदार्थ केवल ऑक्सीकरण एजेंट (HNO 3, H 2 SO 4, HClO 4, KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, आदि) या केवल कम करने वाले एजेंट (NH 3, H 2 S) हैं। हाइड्रोजन हैलाइड्स, Na 2 S 2 O 3, आदि)। मध्यवर्ती ऑक्सीकरण अवस्था में तत्वों वाले पदार्थ ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट (एचसीएलओ, एच 2 ओ 2, एच 2 एसओ 3, आदि) दोनों हो सकते हैं।

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को तीन मुख्य प्रकारों में विभाजित किया गया है: अंतर-आणविक, इंट्रामोल्युलर और अनुपातहीन प्रतिक्रियाएं।

पहले प्रकार में वे प्रक्रियाएँ शामिल हैं जिनमें एक ऑक्सीकरण तत्व और एक कम करने वाले तत्व के परमाणु विभिन्न अणुओं का हिस्सा होते हैं।

वे अभिक्रियाएँ जिनमें एक ऑक्सीकरण एजेंट और एक कम करने वाला एजेंट विभिन्न तत्वों के परमाणुओं के रूप में एक ही अणु में होते हैं, इंट्रामोल्युलर प्रतिक्रियाएँ कहलाती हैं। उदाहरण के लिए, समीकरण के अनुसार पोटेशियम क्लोरेट का थर्मल अपघटन:

2 KClO 3 → 2 KCl + 3 O 2

अनुपातहीन प्रतिक्रियाएँ ऐसी प्रक्रियाएँ हैं जिनमें ऑक्सीकरण और कम करने वाला एजेंट एक ही ऑक्सीकरण अवस्था में एक ही तत्व होता है, जो प्रतिक्रिया में घटता और बढ़ता है, उदाहरण के लिए:

3 एचसीएलओ → एचसीएलओ 3 + 2 एचसीएल

विपरीत अनुपातहीन प्रतिक्रियाएँ भी संभव हैं। इनमें इंट्रामोल्युलर प्रक्रियाएं शामिल हैं जिनमें ऑक्सीकरण और कम करने वाला एजेंट एक ही तत्व है, लेकिन परमाणुओं के रूप में जो विभिन्न ऑक्सीकरण राज्यों में होते हैं और प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप उन्हें स्तर देते हैं, उदाहरण के लिए।

उच्च व्यावसायिक शिक्षा के राज्य शैक्षिक संस्थान "यूराल राज्य तकनीकी विश्वविद्यालय - यूपीआई"

रासायनिक संतुलन स्थिरांक का निर्धारण

रासायनिक संतुलन की प्रतिक्रियाएँ और गणना

भौतिक रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम में

पूर्णकालिक छात्रों के लिए

एकाटेरिनबर्ग 2007

यूडीसी 544(076)एस79

द्वारा संकलित

वैज्ञानिक संपादक, रासायनिक विज्ञान के उम्मीदवार, एसोसिएट प्रोफेसर

रासायनिक प्रतिक्रियाओं के संतुलन स्थिरांक का निर्धारण और रासायनिक संतुलन की गणना:भौतिक रसायन विज्ञान / COMP के पाठ्यक्रम में प्रयोगशाला कार्य संख्या 4 के लिए पद्धति संबंधी निर्देश। - येकातेरिनबर्ग: उच्च व्यावसायिक शिक्षा के राज्य शैक्षिक संस्थान यूएसटीयू-यूपीआई, 20 पी।

दिशानिर्देश गणना और विश्लेषणात्मक प्रयोगशाला कार्य के ढांचे के भीतर रासायनिक संतुलन पर सामग्री के अतिरिक्त गहन अध्ययन के लिए हैं। इसमें व्यक्तिगत कार्यों के लिए 15 विकल्प शामिल हैं, जो लक्ष्य की प्राप्ति में योगदान देता है।

ग्रंथ सूची: 5 शीर्षक. चावल। मेज़

© उच्च व्यावसायिक शिक्षा के राज्य शैक्षिक संस्थान "यूराल राज्य

तकनीकी विश्वविद्यालय - यूपीआई", 2007

परिचय

यह कार्य, हालांकि एक प्रयोगशाला कार्यशाला के ढांचे के भीतर किया जाता है, कम्प्यूटेशनल और विश्लेषणात्मक कार्य से संबंधित है और इसमें सैद्धांतिक सामग्री में महारत हासिल करना और भौतिक रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम "रासायनिक संतुलन" विषय पर कई समस्याओं को हल करना शामिल है।

इसकी आवश्यकता एक ओर इस विषय की जटिलता और दूसरी ओर इसके अध्ययन के लिए आवंटित शैक्षिक समय की अपर्याप्त मात्रा के कारण होती है।

विषय "रासायनिक संतुलन" का मुख्य भाग: रासायनिक संतुलन के नियम की व्युत्पत्ति, आइसोबार समीकरण और रासायनिक प्रतिक्रिया के इज़ोटेर्म पर विचार आदि को व्याख्यान में प्रस्तुत किया जाता है और व्यावहारिक कक्षाओं में अध्ययन किया जाता है (इसलिए, यह सामग्री नहीं दी गई है) इस काम में)। यह मैनुअल संतुलन स्थिरांक के प्रयोगात्मक निर्धारण और इसमें होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया के साथ एक प्रणाली की संतुलन संरचना के निर्धारण से संबंधित विषय के अनुभाग की विस्तार से जांच करता है।

इसलिए, छात्रों के इस कार्य को पूरा करने से उन्हें निम्नलिखित समस्याओं को हल करने की अनुमति मिलेगी:

1) रासायनिक प्रतिक्रियाओं के संतुलन स्थिरांक को निर्धारित करने और गणना करने के तरीकों से परिचित हों;

2) विभिन्न प्रकार के प्रयोगात्मक डेटा के आधार पर मिश्रण की संतुलन संरचना की गणना करना सीखें।

1. विधियों के बारे में सैद्धांतिक जानकारी

रासायनिक प्रतिक्रियाओं के संतुलन स्थिरांक का निर्धारण

आइए नीचे प्रयुक्त बुनियादी अवधारणाओं पर संक्षेप में ध्यान दें। किसी रासायनिक प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक मात्रा है

https://pandia.ru/text/78/005/images/image002_169.gif" width=”51” ऊंचाई=”29”> - प्रतिक्रिया की मानक मोलर गिब्स ऊर्जा आर.

समीकरण (1) एक रासायनिक प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक के लिए परिभाषित समीकरण है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि रासायनिक प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक एक आयामहीन मात्रा है।

रासायनिक संतुलन का नियम इस प्रकार लिखा गया है

, (2)

जहां https://pandia.ru/text/78/005/images/image005_99.gif" width="23" ऊंचाई="25">- गतिविधि क- प्रतिक्रिया में भागीदार; - गतिविधि आयाम; स्टोइकोमेट्रिक गुणांक क- प्रतिक्रिया भागीदार आर.

संतुलन स्थिरांक का प्रायोगिक निर्धारण एक कठिन कार्य है। सबसे पहले, आपको यह सुनिश्चित करने की ज़रूरत है कि किसी दिए गए तापमान पर संतुलन हासिल कर लिया गया है, यानी, प्रतिक्रिया मिश्रण की संरचना संतुलन राज्य से मेल खाती है - न्यूनतम गिब्स ऊर्जा, शून्य प्रतिक्रिया आत्मीयता और दरों की समानता वाला राज्य आगे और पीछे की प्रतिक्रियाएँ। संतुलन पर, प्रतिक्रिया मिश्रण का दबाव, तापमान और संरचना स्थिर रहेगी।

पहली नज़र में, ऐसा लगता है कि एक संतुलन मिश्रण की संरचना को विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ मात्रात्मक विश्लेषण विधियों का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है। हालाँकि, एक विदेशी अभिकर्मक का परिचय जो रासायनिक प्रक्रिया के घटकों में से एक को बांधता है, सिस्टम की संतुलन स्थिति को बदल देता है (यानी बदल देता है)। इस विधि का उपयोग केवल तभी किया जा सकता है जब प्रतिक्रिया दर पर्याप्त रूप से धीमी हो। इसीलिए अक्सर, संतुलन का अध्ययन करते समय, सिस्टम की संरचना को निर्धारित करने के लिए विभिन्न भौतिक तरीकों का भी उपयोग किया जाता है।

1.1 रासायनिक विधियाँ

स्थैतिक रासायनिक विधियाँ और गतिशील रासायनिक विधियाँ हैं। आइए इसमें दिए गए विशिष्ट उदाहरणों पर नजर डालें।

1.1.1 स्थैतिक विधियाँ।

स्थैतिक तरीकों में प्रतिक्रिया मिश्रण को एक स्थिर तापमान पर रिएक्टर में रखना और फिर संतुलन तक पहुंचने पर सिस्टम की संरचना का निर्धारण करना शामिल है। अध्ययन के तहत प्रतिक्रिया इतनी धीमी होनी चाहिए कि किसी बाहरी अभिकर्मक की शुरूआत व्यावहारिक रूप से संतुलन की स्थिति को परेशान न करे। प्रक्रिया को धीमा करने के लिए, आप प्रतिक्रिया फ्लास्क को काफी जल्दी ठंडा कर सकते हैं। इस तरह के शोध का एक उत्कृष्ट उदाहरण आयोडीन और हाइड्रोजन के बीच प्रतिक्रिया है

H2(g) + I2(g) = 2HI (g) (3)

लेमोयने ने कांच के सिलेंडरों में या तो आयोडीन और हाइड्रोजन या हाइड्रोजन आयोडाइड का मिश्रण रखा। 200 डिग्री सेल्सियस पर प्रतिक्रिया व्यावहारिक रूप से नहीं होती है; 265 डिग्री सेल्सियस पर, संतुलन की अवधि कई महीनों की होती है; 350 डिग्री सेल्सियस पर, संतुलन कई दिनों के भीतर स्थापित हो जाता है; 440 डिग्री सेल्सियस पर - कई घंटों तक। इस संबंध में, इस प्रक्रिया का अध्ययन करने के लिए 300 - 400 oC का तापमान रेंज चुना गया था। प्रणाली का विश्लेषण इस प्रकार किया गया। प्रतिक्रिया गुब्बारे को पानी में डालकर तुरंत ठंडा किया गया, फिर नल खोला गया और हाइड्रोजन आयोडाइड को पानी में घोल दिया गया। हाइड्रोआयोडिक एसिड की मात्रा अनुमापन द्वारा निर्धारित की गई थी। प्रत्येक तापमान पर, प्रयोग तब तक किया गया जब तक कि एकाग्रता एक स्थिर मूल्य तक नहीं पहुंच गई, जो सिस्टम में रासायनिक संतुलन की स्थापना का संकेत देती है।

1.1.2 गतिशील विधियाँ।

गतिशील तरीकों में गैस मिश्रण को लगातार प्रसारित करना और फिर बाद के विश्लेषण के लिए इसे तेजी से ठंडा करना शामिल है। ये विधियाँ काफी तेज़ प्रतिक्रियाओं पर सबसे अधिक लागू होती हैं। एक नियम के रूप में, प्रतिक्रियाओं को या तो ऊंचे तापमान पर ले जाकर या सिस्टम में उत्प्रेरक पेश करके त्वरित किया जाता है। गतिशील विधि का उपयोग, विशेष रूप से, निम्नलिखित गैस प्रतिक्रियाओं के विश्लेषण में किया गया था:

2H2 + O2 ⇄ 2H2O. (4)

2CO + O2 ⇄ 2CO2. (5)

2SO2 + O2 ⇄ 2SO

3H2 + N2 ⇄ 2NH

1.2 भौतिक तरीके

ये विधियां मुख्य रूप से प्रतिक्रिया मिश्रण के दबाव या द्रव्यमान घनत्व को मापने पर आधारित हैं, हालांकि सिस्टम के अन्य गुणों का उपयोग किया जा सकता है।

1.2.1 दबाव माप

गैसीय अभिकारकों के मोलों की संख्या में परिवर्तन के साथ होने वाली प्रत्येक प्रतिक्रिया के साथ स्थिर आयतन पर दबाव में भी परिवर्तन होता है। यदि गैसें आदर्श के करीब हैं, तो दबाव सीधे गैसीय अभिकारकों के मोल की कुल संख्या के समानुपाती होता है।

उदाहरण के तौर पर, आरंभिक पदार्थ के प्रति अणु पर लिखी गई निम्नलिखित गैस प्रतिक्रिया पर विचार करें

मोल्स की संख्या

आरंभिक क्षण में 0 0

संतुलन पर

जहां https://pandia.ru/text/78/005/images/image016_35.gif" width='245' ऊंचाई='25 src='>, (9)

जहां https://pandia.ru/text/78/005/images/image018_30.gif" width=”20” ऊंचाई=”21 src=”>.gif” width=”91” ऊंचाई=”31”>.

इन दबावों के बीच संबंध हैं:

https://pandia.ru/text/78/005/images/image022_24.gif" width='132' ऊंचाई='52 src='>. (11)

https://pandia.ru/text/78/005/images/image024_21.gif' width='108' ऊंचाई='52 src='> . (13)

पी-स्केल में व्यक्त संतुलन स्थिरांक होगा

. (14)

नतीजतन, संतुलन दबाव को मापकर, पृथक्करण की डिग्री सूत्र (13) का उपयोग करके निर्धारित की जा सकती है, और फिर संतुलन स्थिरांक की गणना सूत्र (14) का उपयोग करके की जा सकती है।

1.2.2 द्रव्यमान घनत्व माप

प्रत्येक प्रतिक्रिया, जो प्रक्रिया में गैसीय प्रतिभागियों के मोल्स की संख्या में परिवर्तन के साथ होती है, निरंतर दबाव पर द्रव्यमान घनत्व में परिवर्तन की विशेषता होती है।

उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया (8) के लिए यह सत्य है

, (15)

जहां https://pandia.ru/text/78/005/images/image028_20.gif' width='16' ऊंचाई='19'> संतुलन की स्थिति में सिस्टम का आयतन है। एक नियम के रूप में, वास्तविक रूप में प्रयोग यह आयतन नहीं है जिसे मापा जाता है, बल्कि सिस्टम का घनत्व द्रव्यमान है, जो आयतन के व्युत्क्रमानुपाती होता है..gif" width='37 ऊँचाई=21' ऊँचाई='21'> - सिस्टम का द्रव्यमान घनत्व क्रमशः प्रारंभिक क्षण और संतुलन के क्षण पर। सिस्टम के द्रव्यमान घनत्व को मापकर, हम पृथक्करण की डिग्री और फिर संतुलन स्थिरांक की गणना करने के लिए सूत्र (16) का उपयोग कर सकते हैं।

1.2.3 प्रत्यक्ष आंशिक दबाव माप

किसी रासायनिक प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक को निर्धारित करने का सबसे सीधा तरीका प्रक्रिया में प्रत्येक भागीदार के आंशिक दबाव को मापना है। सामान्य तौर पर, इस विधि को व्यवहार में लागू करना बहुत कठिन है, अक्सर इसका उपयोग केवल हाइड्रोजन युक्त गैस मिश्रण का विश्लेषण करते समय किया जाता है; इस मामले में, प्लैटिनम समूह की धातुओं के उच्च तापमान पर हाइड्रोजन के लिए पारगम्य होने के गुण का उपयोग किया जाता है। पहले से गरम गैस मिश्रण को सिलेंडर 1 के माध्यम से एक स्थिर तापमान पर पारित किया जाता है, जिसमें दबाव गेज 3 (छवि 1) से जुड़ा एक खाली इरिडियम टैंक 2 होता है। हाइड्रोजन एकमात्र गैस है जो इरिडियम टैंक की दीवारों से गुजर सकती है।

इस प्रकार, प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक की गणना करने के लिए गैस मिश्रण के कुल दबाव और हाइड्रोजन के आंशिक दबाव को मापना बाकी है। इस विधि ने लोवेनस्टीन और वार्टनबर्ग (1906) को पानी, एचसीएल, एचबीआर, एचआई और एच2एस के पृथक्करण के साथ-साथ प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने की अनुमति दी:

https://pandia.ru/text/78/005/images/image033_14.gif" width='89 ऊंचाई=23' ऊंचाई='23'>. (17)

1.2.4 ऑप्टिकल तरीके

सोखना माप के आधार पर संतुलन परीक्षण विधियां हैं जो रंगीन गैसों के मामले में विशेष रूप से प्रभावी हैं। अपवर्तक सूचकांक (रेफ्रैक्टोमेट्रिकली) को मापकर बाइनरी गैस मिश्रण की संरचना निर्धारित करना भी संभव है। उदाहरण के लिए, चैड्रॉन (1921) ने कार्बन ऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड के गैस मिश्रण की संरचना को रेफ्रेक्टोमेट्रिक रूप से मापकर कार्बन मोनोऑक्साइड द्वारा धातु ऑक्साइड की कमी का अध्ययन किया।

1.2.5 तापीय चालकता माप

इस विधि का उपयोग गैस चरण में पृथक्करण प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए किया गया है, उदाहरण के लिए।

आइए मान लें कि N2O4 और NO2 का मिश्रण एक बर्तन में रखा गया है, जिसकी दाहिनी दीवार का तापमान T2 है, और बाईं दीवार का तापमान T1 है, और T2>T1 है (चित्र 2)। N2O4 का पृथक्करण बर्तन के उस भाग में अधिक होगा जिसका तापमान अधिक होगा। नतीजतन, बर्तन के दाईं ओर NO2 की सांद्रता बाईं ओर की तुलना में अधिक होगी, और NO2 अणुओं का दाएं से बाएं और N2O4 का बाएं से दाएं तक प्रसार देखा जाएगा। हालाँकि, प्रतिक्रिया पात्र के दाहिनी ओर पहुँचने पर, N2O4 अणु फिर से अलग हो जाते हैं, ऊष्मा के रूप में ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, और NO2 अणु, पात्र के बाईं ओर पहुँचकर, मंद हो जाते हैं, और ऊष्मा के रूप में ऊर्जा छोड़ते हैं। अर्थात्, पृथक्करण प्रतिक्रिया की घटना से जुड़ी सामान्य तापीय चालकता और तापीय चालकता का एक सुपरपोजिशन होता है। यह समस्या मात्रात्मक रूप से हल हो गई है और संतुलन मिश्रण की संरचना निर्धारित करना संभव बनाती है।

1.2.6 गैल्वेनिक सेल के इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) को मापना

रासायनिक प्रतिक्रियाओं के थर्मोडायनामिक कार्यों की गणना के लिए गैल्वेनिक कोशिकाओं के ईएमएफ को मापना एक सरल और सटीक तरीका है। यह केवल 1) एक गैल्वेनिक सेल का निर्माण करना आवश्यक है ताकि इसमें अंतिम प्रतिक्रिया अध्ययन के तहत एक के साथ मेल खाए, जिसका संतुलन स्थिरांक निर्धारित किया जाना चाहिए; 2) थर्मोडायनामिक संतुलन प्रक्रिया में गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ को मापें। ऐसा करने के लिए, यह आवश्यक है कि संबंधित वर्तमान-उत्पन्न प्रक्रिया असीम रूप से धीमी गति से हो, अर्थात, तत्व अनंत रूप से छोटी वर्तमान शक्ति पर काम करता है, यही कारण है कि गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ को मापने के लिए, एक क्षतिपूर्ति विधि का उपयोग किया जाता है, जो इस तथ्य पर आधारित है कि अध्ययन के तहत गैल्वेनिक सेल बाहरी संभावित अंतर के विरुद्ध श्रृंखला में जुड़ा हुआ है, और बाद वाले को इस तरह से चुना गया था कि सर्किट में कोई करंट नहीं था। क्षतिपूर्ति विधि द्वारा मापा गया ईएमएफ का परिमाण तत्व में होने वाली थर्मोडायनामिक संतुलन प्रक्रिया से मेल खाता है और प्रक्रिया का उपयोगी कार्य अधिकतम है और गिब्स ऊर्जा के नुकसान के बराबर है

https://pandia.ru/text/78/005/images/image035_12.gif" width=”181” ऊंचाई=”29 src=”> (20)

पी पर, टी = स्थिरांक, जहां एफ-फैराडे संख्या = 96500 C/mol, एन- इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या का सबसे छोटा सामान्य गुणक, ईओ- मानक ईएमएफ, वी.

संतुलन स्थिरांक का मान संबंध (21) से पाया जा सकता है

(21)

2. संतुलन स्थिरांक का मान निर्धारित करने पर प्रयोगशाला कार्य का उदाहरण

धातु कार्बोनेट की पृथक्करण प्रतिक्रिया के अध्ययन पर प्रयोगशाला कार्य अक्सर भौतिक रसायन विज्ञान कार्यशालाओं में सामने आते हैं। आइए हम ऐसे कार्यों का संक्षिप्त सारांश दें।

कार्य का लक्ष्य – संतुलन स्थिरांक का निर्धारण और कार्बोनेट अपघटन प्रतिक्रिया की मुख्य थर्मोडायनामिक मात्रा की गणना।

कैल्शियम कार्बोनेट https://pandia.ru/text/78/005/images/image038_12.gif" width=”192” ऊंचाई=”29”> , (22)

इससे गैसीय कार्बन मोनोऑक्साइड (IV), ठोस कैल्शियम ऑक्साइड उत्पन्न होता है, और असंबद्ध कैल्शियम कार्बोनेट का कुछ भाग बच जाता है।

प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक (22) इस प्रकार लिखा जाएगा:

, (23)

जहां https://pandia.ru/text/78/005/images/image041_11.gif" width=”68″ ऊंचाई=”51″> सामान्य तौर पर या; शुद्ध ठोस या तरल चरणों की गतिविधियां https:/ के बराबर होती हैं /पांडिया।

यदि दबाव वायुमंडल में मापा जाता है, तो = https://pandia.ru/text/78/005/images/image046_9.gif" width="87" ऊंचाई="53">. (24)

कैल्शियम कार्बोनेट पर कार्बन डाइऑक्साइड के संतुलन दबाव को CaCO3 का पृथक्करण दबाव कहा जाता है।

अर्थात्, कैल्शियम कार्बोनेट पृथक्करण प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक होगा संख्यानुसारकार्बोनेट पृथक्करण की लोच के बराबर, यदि बाद को वायुमंडल में व्यक्त किया जाता है। इस प्रकार, प्रयोगात्मक रूप से कैल्शियम कार्बोनेट पृथक्करण की लोच का निर्धारण करके, इस प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक का मूल्य निर्धारित करना संभव है।

प्रायोगिक भाग

कैल्शियम कार्बोनेट पृथक्करण की लोच निर्धारित करने के लिए, एक स्थैतिक विधि का उपयोग किया जाता है। इसका सार किसी दिए गए तापमान पर स्थापना में कार्बन डाइऑक्साइड के दबाव को सीधे मापना है।

उपकरण।स्थापना के मुख्य घटक हैं: एक प्रतिक्रिया पोत (1), जो गर्मी प्रतिरोधी सामग्री से बना है और एक विद्युत भट्टी (2) में रखा गया है; पारा मैनोमीटर (3), प्रतिक्रिया पोत से और एक नल (4) के माध्यम से एक मैनुअल वैक्यूम पंप (5) से जुड़ा हुआ है। भट्ठी में तापमान एक नियामक (6) का उपयोग करके बनाए रखा जाता है; तापमान को थर्मोकपल (7) और वोल्टमीटर (8) का उपयोग करके नियंत्रित किया जाता है। अध्ययन के तहत पाउडर पदार्थ की एक निश्चित मात्रा (9) (धातु कार्बोनेट) को प्रतिक्रिया पोत में रखा जाता है।

कार्य - आदेश. सिस्टम की जकड़न की जांच करने के बाद, भट्ठी चालू करें और नियामक का उपयोग करके, प्रतिक्रिया पोत का आवश्यक प्रारंभिक तापमान निर्धारित करें। थर्मोकपल और दबाव नापने का यंत्र की पहली रीडिंग रिकॉर्ड करें। इसके बाद, नियामक (6) का उपयोग करके, भट्ठी में तापमान 10-20 डिग्री तक बढ़ाएं, एक नया स्थिर तापमान मान स्थापित होने तक प्रतीक्षा करें और इस तापमान के अनुरूप दबाव मान रिकॉर्ड करें। इस प्रकार धीरे-धीरे तापमान बढ़ाते हुए कम से कम 4-5 माप लें। प्रयोग की समाप्ति के बाद, भट्ठी को ठंडा किया जाता है और सिस्टम को एक वाल्व (4) के माध्यम से वायुमंडल से जोड़ा जाता है। फिर ओवन और वोल्टमीटर बंद कर दें। प्राप्त प्रयोगात्मक डेटा को संसाधित करने के बाद, पृथक्करण प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक की गणना करना संभव है।

चित्र 3. पृथक्करण की लोच निर्धारित करने के लिए स्थापना

धातु कार्बोनेट.

3. संतुलन स्थिरांक का निर्धारण

बिना कोई प्रयोग किये

3.1 किसी रासायनिक प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक की गणना

प्रतिक्रिया के मानक मोलर गिब्स फ़ंक्शन का मान

इस पद्धति में बिल्कुल भी प्रयोग शामिल नहीं है। यदि किसी दिए गए तापमान पर प्रतिक्रिया की मानक दाढ़ एन्थैल्पी और एन्ट्रापी ज्ञात है, तो संबंधित समीकरणों का उपयोग करके वांछित तापमान पर अध्ययन के तहत प्रतिक्रिया के मानक दाढ़ गिब्स फ़ंक्शन की गणना की जा सकती है, और इसके माध्यम से संतुलन स्थिरांक का मान।

यदि किसी दिए गए तापमान पर मानक दाढ़ एन्ट्रापी और एन्थैल्पी के मान अज्ञात हैं, तो आप टेमकिन और श्वार्ट्समैन विधि का उपयोग कर सकते हैं, अर्थात, 298 K के तापमान पर मानक दाढ़ एन्ट्रापी और एन्ट्रापी के मान और मूल्यों से। प्रतिक्रिया की दाढ़ ताप क्षमता के तापमान निर्भरता गुणांक के, किसी भी तापमान पर प्रतिक्रिया की मानक दाढ़ गिब्स ऊर्जा की गणना करें।

https://pandia.ru/text/78/005/images/image051_7.gif" width=”137” ऊंचाई=”25 src=”> - संदर्भ गुणांक जो प्रतिक्रिया की प्रकृति पर निर्भर नहीं करते हैं और केवल निर्धारित होते हैं तापमान मूल्यों द्वारा.

3.2 संतुलन संयोजन की विधि

इस विधि का उपयोग व्यावहारिक रासायनिक ऊष्मागतिकी में किया जाता है। उदाहरण के लिए, प्रयोगात्मक रूप से दो प्रतिक्रियाओं के संतुलन स्थिरांक एक ही तापमान पर पाए गए

1. СH3OH(g) + CO ⇄ HCOOCH3(g) . (26)

2. H2 + 0.5 HCOOCH3(g) ⇄ CH3OH(g) . (27)

मेथनॉल संश्लेषण प्रतिक्रिया के लिए संतुलन स्थिरांक

3..gif' width='31' ऊंचाई='32'> और :

. (29)

3.3 दो अन्य तापमानों पर उसी प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक के ज्ञात मूल्यों से एक निश्चित तापमान पर एक रासायनिक प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक की गणना

यह गणना विधि रासायनिक प्रतिक्रिया आइसोबार समीकरण (वान्ट हॉफ आइसोबार) को हल करने पर आधारित है

, (30)

जहां https://pandia.ru/text/78/005/images/image060_3.gif' width='64' ऊंचाई='32'>और ऐसा दिखता है:

. (31)

इस समीकरण का उपयोग करके, दो अलग-अलग तापमानों पर संतुलन स्थिरांक को जानकर, आप प्रतिक्रिया की मानक दाढ़ एन्थैल्पी की गणना कर सकते हैं, और, इसे और एक तापमान पर संतुलन स्थिरांक को जानकर, आप किसी अन्य तापमान पर संतुलन स्थिरांक की गणना कर सकते हैं।

4. समस्याओं को सुलझाने के उदाहरण

अमोनिया संश्लेषण y N2 + H2 ⇄ NH3 के लिए संतुलन स्थिरांक ज्ञात करें यदि अमोनिया का संतुलन मोल अंश 1 एटीएम और 600K पर 0.4 है। प्रारंभिक मिश्रण स्टोइकोमेट्रिक है; प्रारंभिक मिश्रण में कोई उत्पाद नहीं है।

दिया गया:प्रतिक्रिया y N2 + H2 ⇄ NH3, 1 atm, 600 K. = 1.5 mol; = 0.5 मोल; = 0 मोल = 0.4 खोजें:- ?

समाधान

समस्या की स्थितियों से, हम स्टोइकोमेट्रिक समीकरण जानते हैं, और यह भी कि समय के प्रारंभिक क्षण में नाइट्रोजन के मोल की संख्या स्टोइकोमेट्रिक एक के बराबर होती है, यानी 0.5 मोल (https://pandia.ru/text) /78/005/images/image069_3.gif" width=”247″ ऊंचाई=”57 src=”>

आइए प्रतिक्रिया लिखें, तत्वों के प्रतीकों के तहत हम पदार्थों के मोल की प्रारंभिक और संतुलन मात्रा को इंगित करते हैं

y N2 + H2 ⇄ NH3

0.5 - 0.5ξ 1.5 - 1.5 ξ ξ

संतुलन के क्षण में सिस्टम में सभी प्रतिक्रिया प्रतिभागियों के मोल्स की कुल संख्या

https://pandia.ru/text/78/005/images/image073_4.gif" width=”197″ ऊंचाई=”56 src=”>.gif” width=”76” ऊंचाई=”48 src=”>

https://pandia.ru/text/78/005/images/image077_0.gif" width=”120” ऊंचाई=”47”>

= 3,42

रासायनिक संतुलन की सीधी समस्या को हल करने में उस प्रणाली की संतुलन संरचना की गणना करना शामिल है जिसमें एक दी गई प्रतिक्रिया (कई प्रतिक्रियाएं) होती हैं। जाहिर है, समाधान का आधार रासायनिक संतुलन का नियम है। इस कानून में शामिल सभी चर को उनमें से किसी एक के माध्यम से व्यक्त करना आवश्यक है: उदाहरण के लिए, रासायनिक प्रतिक्रिया की गहराई के माध्यम से, पृथक्करण की डिग्री के माध्यम से, या कुछ संतुलन मोल अंश के माध्यम से। समस्या की विशिष्ट स्थितियों के आधार पर यह चुनना बेहतर है कि किस चर का उपयोग करना सुविधाजनक है।

समस्या 2

हाइड्रोजन आयोडाइड संश्लेषण की गैस प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक

600 K के तापमान पर H2 + I2 ⇄ 2HI और वायुमंडल में व्यक्त दबाव बराबर है क्र= 45.7. किसी दिए गए तापमान और 1 एटीएम के दबाव पर इस प्रतिक्रिया की संतुलन गहराई और उत्पाद की संतुलन उपज का पता लगाएं, यदि समय के प्रारंभिक क्षण में शुरुआती पदार्थों की मात्रा स्टोइकोमेट्रिक वाले के अनुरूप होती है, और प्रारंभिक में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होते हैं पल।

दिया गया क्र= 45.7. =1 मोल; https://pandia.ru/text/78/005/images/image081_1.gif" width=”68″ ऊंचाई=”27 src=”> मोल. खोजें: - ? - ?

समाधान

आइए हम स्वयं प्रतिक्रिया लिखें, और तत्वों के प्रतीकों के तहत प्रारंभिक क्षण में और स्थापित संतुलन के क्षण में प्रत्येक भागीदार के मोल्स की संख्या सूत्र (4) के अनुसार लिखें।

1 - ξ 1 - ξ 2ξ

1 - ξ + 1 - ξ +2ξ = 2

आइए हम प्रतिक्रिया में सभी प्रतिभागियों के संतुलन मोल अंशों और आंशिक दबावों को एक एकल चर - रासायनिक प्रतिक्रिया की गहराई के माध्यम से व्यक्त करें

https://pandia.ru/text/78/005/images/image085_1.gif' width='144' ऊंचाई='47 src='>.

सामूहिक क्रिया का नियम या रासायनिक संतुलन का नियम

https://pandia.ru/text/78/005/images/image082_1.gif" width='13' ऊंचाई='23 src='>= 0.772.

समस्या 3

इसकी स्थिति समस्या 2 से केवल इस मायने में भिन्न है कि हाइड्रोजन और आयोडीन के मोल की प्रारंभिक मात्रा क्रमशः 3 और 2 मोल के बराबर है। संतुलन मिश्रण की दाढ़ संरचना की गणना करें।

दिया गया: संभावित प्रतिक्रिया: H2+I2= 2HI. 600 के, 1 एटीएम। क्र = 45,7 .

3 मोल; तिल; तिल। ढूँढ़ें: - ?.gif" width=”32″ ऊँचाई=”27”> 1 1 0

3 - ξ 2 - ξ 2ξ

संतुलन के क्षण में प्रतिक्रिया में सभी प्रतिभागियों के मोलों की कुल संख्या बराबर होती है

3 - ξ + 2 - ξ +2ξ = 5

सभी प्रतिक्रिया प्रतिभागियों के संतुलन मोल अंश और आंशिक दबाव, एक एकल चर के माध्यम से व्यक्त किया गया - रासायनिक प्रतिक्रिया की गहराई

रासायनिक संतुलन के नियम में आंशिक दबाव को प्रतिस्थापित करने पर:

https://pandia.ru/text/78/005/images/image090_1.gif" width=”13” ऊंचाई=”21”> और संतुलन स्थिरांक की गणना करें, फिर एक ग्राफ बनाएं और उससे प्रतिक्रिया की गहराई निर्धारित करें यह संतुलन स्थिरांक के पाए गए मान से मेल खाता है।

= 1,5 = 12

https://pandia.ru/text/78/005/images/image067_4.gif" width=”29” ऊंचाई=”29 src=”> =29,7

https://pandia.ru/text/78/005/images/image067_4.gif" width=”29” ऊंचाई=”29 src=”> = 54

https://pandia.ru/text/78/005/images/image083_1.gif" width=”35 ऊंचाई=25” ऊंचाई=”25”>= 0.712

कार्य को पूरा करने के लिए आपको निम्नलिखित कार्यों को पूरा करना होगा

अभ्यास 1

1. पृथक्करण प्रतिक्रिया CaCO3⇄CaO+CO2 का अध्ययन करते समय कार्बन डाइऑक्साइड की लोच को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित करने की एक विधि का वर्णन करें

(विकल्प 1 - 15, तालिका 3);

2. अध्ययन की जा रही प्रतिक्रिया के लिए रासायनिक संतुलन का नियम लिखें; विभिन्न तापमानों पर प्रयोगात्मक डेटा (तालिका 3) के अनुसार कैल्शियम कार्बोनेट पृथक्करण प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक के मान निर्धारित करें (संकेतित विकल्प के अनुसार) अनुभाग बी से पूर्ण कार्य 1-3, पी;

3. संतुलन स्थिरांक के लिए एक परिभाषित अभिव्यक्ति लिखें और सैद्धांतिक रूप से तालिका में इंगित अंतिम तापमान पर अध्ययन की जा रही प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक की गणना करें।

कार्य 2

1. प्रश्न 1 का उत्तर तैयार करें (विकल्प 1-15, तालिका 4)

2. समस्या 2 और 3 को हल करें।

कार्य पूरा करने के लिए आवश्यक संदर्भ डेटा

टेमकिन और श्वार्ट्समैन विधि का उपयोग करके गिब्स ऊर्जा में मानक दाढ़ परिवर्तन की गणना के लिए मूल्य

तालिका नंबर एक

मानक मोलर गिब्स ऊर्जा की गणना के लिए थर्मोडायनामिक डेटा

तालिका 2

कार्य 1 के लिए प्रायोगिक डेटा

टेबल तीन

विकल्प	प्रयोगात्मक डेटा
	टी, हेसी
पी, एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी
पी,एमएमएचजी

कार्य 2 को पूरा करने के लिए कार्यों की शर्तें

तालिका 4

1 विकल्प	1. रासायनिक संतुलन स्थिरांक के मान निर्धारित करने की रासायनिक विधियों के बारे में बताएं। 2. गैसीय पदार्थ ए और बी का मिश्रण है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण 0.5 ए + 2 बी = सी के अनुसार प्रतिक्रिया उत्पाद सी बनाने के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश कर सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है सिस्टम में, और शुरुआती पदार्थों को स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिया जाता है। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.4 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3 . 1273 K और 30 atm के कुल दबाव पर, कल्पित प्रतिक्रिया CO2 (g) + C (s) = 2CO (g) के साथ संतुलन मिश्रण में 17% (आयतन के अनुसार) CO2 होता है। 20 एटीएम के कुल दबाव पर गैस में CO2 का कितना प्रतिशत होगा? किस दबाव पर गैस में 25% CO2 होगी?
विकल्प 2	1 . दबाव मापकर रासायनिक संतुलन स्थिरांक का मान निर्धारित करने की भौतिक विधि का वर्णन करें। 2. गैसीय पदार्थ ए और बी का मिश्रण है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण 2 ए + बी = सी के अनुसार प्रतिक्रिया उत्पाद सी बनाने के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश कर सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है प्रणाली, और प्रारंभिक पदार्थों को स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिया जाता है। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.5 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3 . 2000 डिग्री सेल्सियस और 1 एटीएम के कुल दबाव पर, प्रतिक्रिया H2O(g) = H2(g) + 0.5 O2(g) के अनुसार 2% पानी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विघटित हो जाता है। इन परिस्थितियों में प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक की गणना करें।
विकल्प 3	1 . घनत्व माप से संतुलन स्थिरांक का मान निर्धारित करने की विधि का वर्णन करें। यह विधि किन विधियों से संबंधित है? 2. गैसीय पदार्थ ए और बी का मिश्रण है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण ए + 2 बी = सी के अनुसार प्रतिक्रिया उत्पाद सी बनाने के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश कर सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है प्रणाली, और प्रारंभिक पदार्थों को स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिया जाता है। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.6 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3 . 500 oC पर प्रतिक्रिया CO(g) + H2O(g) = H2(g) + CO2(g) का संतुलन स्थिरांक 5.5 ([p]=1 atm) है। 1 mol CO और 5 mol H2O के मिश्रण को इस तापमान तक गर्म किया गया। संतुलन मिश्रण में पानी के मोल अंश की गणना करें।

विकल्प 4	1 . आंशिक दबाव के प्रत्यक्ष माप द्वारा संतुलन स्थिरांक का मान निर्धारित करने की एक विधि का वर्णन करें। 2. गैसीय पदार्थ ए और बी का मिश्रण है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण 0.5 ए + बी = सी के अनुसार प्रतिक्रिया उत्पाद सी बनाने के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश कर सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है सिस्टम में, और शुरुआती पदार्थों को स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिया जाता है। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.3 के बराबर होती है, और कुल दबाव 1.5 एटीएम के बराबर होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3 25 o C पर प्रतिक्रिया N2O4(g) = 2NO2(g) का संतुलन स्थिरांक 0.143 ([p]=1 atm) के बराबर है। इस तापमान पर 1 ग्राम N2O4 वाले 1-लीटर बर्तन में बनने वाले दबाव की गणना करें।
विकल्प 5	1 . आप प्रयोग का सहारा लिए बिना किसी प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक का मान कैसे निर्धारित कर सकते हैं? 2. गैसीय पदार्थ ए और बी का मिश्रण है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण 0.5 ए + 3 बी = सी के अनुसार प्रतिक्रिया उत्पाद सी बनाने के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश कर सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है प्रणाली, और प्रारंभिक पदार्थों को स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिया जाता है। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.3 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3 . 1.79·10 -2 mol I2 युक्त एक 3-लीटर बर्तन को 973 K तक गर्म किया गया। संतुलन पर बर्तन में दबाव 0.49 atm निकला। गैसों को आदर्श मानते हुए, प्रतिक्रिया के लिए 973 K पर संतुलन स्थिरांक की गणना करें I2(g) = 2I(g).
विकल्प 6	1. पहले से अध्ययन न किए गए तापमान पर रासायनिक संतुलन स्थिरांक का मान निर्धारित करने के लिए प्रतिक्रिया आइसोबार समीकरण का उपयोग करना। 2. गैसीय पदार्थ ए और बी का मिश्रण है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण 3 ए + बी = सी के अनुसार प्रतिक्रिया उत्पाद सी बनाने के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश कर सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है प्रणाली, और प्रारंभिक पदार्थों को स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिया जाता है। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.4 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3 . 250 डिग्री सेल्सियस पर प्रतिक्रिया पीसीएल5(जी) = पीसीएल3(जी) + सीएल2(जी) के लिए, गिब्स ऊर्जा में मानक दाढ़ परिवर्तन = - 2508 जे/मोल। 250 डिग्री सेल्सियस पर किस कुल दबाव पर PCl5 का PCl3 और Cl2 में रूपांतरण की डिग्री 30% होगी?
विकल्प 7	1. वह प्रणाली जिसमें एंडोथर्मिक गैस-चरण प्रतिक्रिया होती है, प्रतिक्रिया A+3B=2C, 400 K और 5 atm पर संतुलन में है। यदि गैसें आदर्श हैं, तो स्थिर आयतन पर अक्रिय गैस मिलाने से उत्पाद की उपज पर क्या प्रभाव पड़ेगा? 2. गैसीय पदार्थ A और B का मिश्रण है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण 2A + B = 2C के अनुसार रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करके प्रतिक्रिया उत्पाद C बना सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में सिस्टम में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है, और शुरुआती पदार्थ स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिए जाते हैं। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.3 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3 . प्रतिक्रिया के लिए 2HI(g) = H2 +I2(g) संतुलन स्थिरांक केपी= 0.0183 ([p]=1 एटीएम) 698.6 K पर। जब 10 ग्राम I2 और 0.2 ग्राम H2 को तीन लीटर के बर्तन में इस तापमान पर गर्म किया जाता है तो कितने ग्राम HI बनता है? H2, I2 और HI का आंशिक दबाव क्या है?
विकल्प 8	1. वह प्रणाली जिसमें एंडोथर्मिक गैस-चरण प्रतिक्रिया होती है, प्रतिक्रिया A+3B=2C, 400 K और 5 atm पर संतुलन में है। यदि गैसें आदर्श हैं, तो तापमान में वृद्धि उत्पाद की उपज को कैसे प्रभावित करेगी? 2. इसमें गैसीय पदार्थ A और B का मिश्रण होता है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण 0.5A + 2B = 2C के अनुसार रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करके प्रतिक्रिया उत्पाद C बना सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में सिस्टम में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है, और शुरुआती पदार्थ स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिए जाते हैं। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.3 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3 . एक 1-लीटर बर्तन जिसमें 0.341 mol PCl5 और 0.233 mol N2 है, को 250 °C तक गर्म किया गया। संतुलन पर बर्तन में कुल दबाव 29.33 एटीएम निकला। यह मानते हुए कि सभी गैसें आदर्श हैं, बर्तन में होने वाली प्रतिक्रिया पीसीएल5(जी) = पीसीएल3(जी) + सीएल2(जी) के लिए 250 डिग्री सेल्सियस पर संतुलन स्थिरांक की गणना करें।
विकल्प 9	1 . वह प्रणाली जिसमें एंडोथर्मिक गैस-चरण प्रतिक्रिया होती है, प्रतिक्रिया A+3B=2C, 400 K और 5 atm पर संतुलन में होती है। यदि गैसें आदर्श हैं, तो बढ़ता दबाव उत्पाद की उपज को कैसे प्रभावित करेगा? 2. इसमें गैसीय पदार्थ A और B का मिश्रण होता है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण 0.5A + B = 2C के अनुसार रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करके प्रतिक्रिया उत्पाद C बना सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में सिस्टम में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है, और शुरुआती पदार्थ स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिए जाते हैं। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.5 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3 . 500 K पर प्रतिक्रिया CO(g) + 2H2 = CH3OH(g) का संतुलन स्थिरांक बराबर है क्र= 0.00609 ([पी]=1 एटीएम)। यदि CO और H2 को 1:2 के अनुपात में लिया जाए तो 90% उपज में मेथनॉल का उत्पादन करने के लिए आवश्यक कुल दबाव की गणना करें।
विकल्प 10	1. आंशिक दबाव मापकर संतुलन स्थिरांक निर्धारित करने की विधि का वर्णन करें। 2. इसमें गैसीय पदार्थ A और B का मिश्रण होता है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण 0.5A + 1.5B = 2C के अनुसार रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करके प्रतिक्रिया उत्पाद C बना सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में सिस्टम में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है, और शुरुआती पदार्थ स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिए जाते हैं। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.4 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3 . प्रतिक्रिया में संतुलन 2NOCl (g) = 2NO(g) + Cl2 (g) 227 °C पर स्थापित होता है और कुल दबाव 1.0 बार होता है, जब NOCl का आंशिक दबाव 0.64 बार होता है (शुरुआत में केवल NOCl मौजूद था)। किसी दिए गए तापमान पर इस प्रतिक्रिया की गणना करें।
विकल्प 11	1 . संतुलन स्थिरांक निर्धारित करने की रासायनिक विधियों का वर्णन करें। 2. इसमें गैसीय पदार्थ A और B का मिश्रण होता है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण 2A + 0.5B = 2C के अनुसार रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करके प्रतिक्रिया उत्पाद C बना सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में सिस्टम में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है, और शुरुआती पदार्थ स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिए जाते हैं। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.2 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3 . 400°C पर आयतन के अनुसार 10% NH3 युक्त एक संतुलन मिश्रण प्राप्त करने के लिए 3 भाग H2 और 1 भाग N2 के मिश्रण पर लगाए जाने वाले कुल दबाव की गणना करें। प्रतिक्रिया के लिए संतुलन स्थिरांक N2(g) + 3 H2(g)= 2NH3(g) 400 oC पर और एटीएम में दबाव व्यक्त करना 1.6·10-4 के बराबर है।
विकल्प 12	1 . वह प्रणाली जिसमें एंडोथर्मिक गैस-चरण प्रतिक्रिया होती है, प्रतिक्रिया A+3B=2C, 400 K और 5 atm पर संतुलन में होती है। यदि गैसें आदर्श हैं, तो दबाव में कमी उत्पाद की उपज को कैसे प्रभावित करेगी? 2. इसमें गैसीय पदार्थ A और B का मिश्रण है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण 2A + B = 0.5C के अनुसार रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करके प्रतिक्रिया उत्पाद C बना सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में सिस्टम में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है, और शुरुआती पदार्थ स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिए जाते हैं। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.4 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3 . 250 डिग्री सेल्सियस और 1 एटीएम के कुल दबाव पर, पीसीएल5 प्रतिक्रिया पीसीएल5(जी) = पीसीएल3(जी) + सीएल2(जी) के अनुसार 80% तक अलग हो जाता है। यदि नाइट्रोजन को सिस्टम में जोड़ा जाए ताकि नाइट्रोजन का आंशिक दबाव 0.9 एटीएम के बराबर हो तो PCl5 के पृथक्करण की डिग्री क्या होगी? कुल दबाव 1 एटीएम पर बनाए रखा जाता है।

विकल्प 13	1 . एक प्रणाली जिसमें एक ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया होती है CO(g) + 2H2 = CH3OH(g) 500 K और 10 बार पर संतुलन में है। यदि गैसें आदर्श हैं, तो दबाव में कमी मेथनॉल उपज को कैसे प्रभावित करेगी? 2. इसमें गैसीय पदार्थ A और B का मिश्रण होता है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण 1.5A + 3B = 2C के अनुसार रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करके प्रतिक्रिया उत्पाद C बना सकता है। समय के शुरुआती क्षण में सिस्टम में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है, और शुरुआती पदार्थ स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिए जाते हैं। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.5 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3 . 500 K पर प्रतिक्रिया CO(g) + 2H2 = CH3OH(g) का संतुलन स्थिरांक 6.09 × 10 5 ([p] = 1 atm) है। एक प्रतिक्रिया मिश्रण जिसमें 1 mol CO शामिल है, H2 के 2 मोल और एक अक्रिय गैस (नाइट्रोजन) के 1 मोल को 500 K तक गर्म किया जाता है और कुल दबाव 100 atm होता है। प्रतिक्रिया मिश्रण की संरचना की गणना करें।
विकल्प 14	1 . इलेक्ट्रोकेमिकल डेटा से संतुलन स्थिरांक निर्धारित करने की एक विधि का वर्णन करें। 2. स्टोइकियोमेट्रिक समीकरण 2A + 0.5B = C के अनुसार, गैसीय पदार्थ A और B का मिश्रण होता है, जो रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश करके प्रतिक्रिया उत्पाद C बना सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है प्रणाली, और प्रारंभिक पदार्थ स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिए जाते हैं। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.4 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3. 298 K पर प्रतिक्रिया N2(g) + 3 H2(g) = 2NH3(g) के लिए, एटीएम में दबाव व्यक्त करते समय संतुलन स्थिरांक 6.0 × 10 5 है, और अमोनिया के गठन की मानक दाढ़ एन्थैल्पी = - 46.1 kJ है /मोल. 500 K पर संतुलन स्थिरांक का मान ज्ञात कीजिए।
विकल्प 15	1 . ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया CO(g) + 2H2 = CH3OH(g) वाला सिस्टम 500 K और 10 बार पर संतुलन में है। यदि गैसें आदर्श हैं, तो तापमान में कमी मेथनॉल उपज को कैसे प्रभावित करेगी? 2. इसमें गैसीय पदार्थ A और B का मिश्रण है, जो स्टोइकोमेट्रिक समीकरण 2A + B = 1.5C के अनुसार रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करके प्रतिक्रिया उत्पाद C बना सकता है। समय के प्रारंभिक क्षण में सिस्टम में कोई प्रतिक्रिया उत्पाद नहीं होता है, और शुरुआती पदार्थ स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिए जाते हैं। संतुलन स्थापित होने के बाद, संतुलन मिश्रण में उत्पाद C के मोलों की संख्या 0.5 के बराबर होती है, और कुल दबाव 2 एटीएम होता है। पी-स्केल में संतुलन स्थिरांक ज्ञात कीजिए। 3. 400 डिग्री सेल्सियस पर प्रतिक्रिया N2(g) + 3 H2(g) = 2NH3(g) का संतुलन स्थिरांक और एटीएम में दबाव में व्यक्त 1.6·10-4 है। 10% नाइट्रोजन को अमोनिया में परिवर्तित करने के लिए नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के एक समदावक मिश्रण पर कुल कितना दबाव लगाया जाना चाहिए? गैसों को आदर्श माना जाता है।

प्रयोगशाला रिपोर्ट में निम्नलिखित अनुभागों को शामिल करना उचित प्रतीत होता है: परिचय, भाग 1, भाग 2, निष्कर्ष।

1. परिचय में आप निम्नलिखित मुद्दों में से किसी एक पर सैद्धांतिक जानकारी संक्षेप में प्रस्तुत कर सकते हैं: या तो सामूहिक कार्रवाई के कानून के बारे में, इसकी खोज का इतिहास और इसके लेखकों के बारे में; या "रासायनिक संतुलन" अनुभाग की बुनियादी अवधारणाओं और परिभाषित संबंधों के बारे में; या इसके आधुनिक सूत्रीकरण में रासायनिक संतुलन का नियम प्राप्त कर सकेंगे; या संतुलन स्थिरांक के मान को प्रभावित करने वाले कारकों आदि के बारे में बात करें।

"परिचय" अनुभाग कार्य के उद्देश्यों के विवरण के साथ समाप्त होना चाहिए।

भाग 1 में ज़रूरी

2.1. धातु कार्बोनेट के पृथक्करण की लोच निर्धारित करने के लिए स्थापना का एक आरेख प्रदान करें और प्रयोग के पाठ्यक्रम का वर्णन करें।

2.2 . दिए गए प्रायोगिक डेटा के आधार पर संतुलन स्थिरांक की गणना के परिणाम प्रदान करें

2.3. थर्मोडायनामिक डेटा का उपयोग करके संतुलन स्थिरांक की गणना करें

भाग 2 में ज़रूरी

3.1 . कार्य 2 के प्रश्न 1 का पूर्ण, उचित उत्तर दें।

3.2 . कार्य 2 की समस्या 2 और 3 का समाधान दीजिए। समस्याओं की स्थितियाँ प्रतीकात्मक संकेतन में लिखी जानी चाहिए।

निष्कर्ष में कार्य में निर्धारित लक्ष्यों की पूर्ति को प्रतिबिंबित करने और 2.2 और 2.3 में गणना किए गए संतुलन स्थिरांक के मूल्यों की तुलना करने की भी सलाह दी जाती है।

ग्रन्थसूची

1. रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी का कार्यकिन: पाठ्यपुस्तक। विश्वविद्यालयों के लिए मैनुअल. एम.: अकादमी., 20 पी.

2. प्रिगोझिन आई., कोंडेपुडी डी. आधुनिक थर्मोडायनामिक्स। ताप इंजन से लेकर विघटनकारी संरचनाओं तक। एम.: मीर, 20 पी.

3. , भौतिक रसायन विज्ञान पर चेरेपोनोव। टूलकिट. एकाटेरिनबर्ग: यूराल स्टेट यूनिवर्सिटी पब्लिशिंग हाउस, 2003।

4. भौतिक एवं रासायनिक मात्राओं की संक्षिप्त संदर्भ पुस्तक / एड. और। एल.: रसायन विज्ञान, 20 पी.

5. भौतिक रसायन विज्ञान में समस्याएं: पाठ्यपुस्तक। विश्वविद्यालयों/आदि के लिए मैनुअल। एम.: परीक्षा, 20 पी।

कंप्यूटर लेआउट

कार्य 135.
एक सजातीय प्रणाली के लिए संतुलन स्थिरांक की गणना करें

यदि अभिकारकों की संतुलन सांद्रता (mol/l):
[एसडी] पी = 0.004; [एच 2 ओ] पी = 0.064; [सीओ 2 ] पी = 0.016; [एच 2 ] पी = 0.016,
पानी और CO की प्रारंभिक सांद्रता क्या हैं? उत्तर: के = 1; रेफरी = 0.08 मोल/ली; [सीओ]रेफ=0.02 मोल/ली.
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण है:

सीओ (जी) + एच 2 ओ (जी)  सीओ 2 (जी) + एच 2 (जी)

इस प्रतिक्रिया के लिए समीकरण स्थिरांक की अभिव्यक्ति है:

पदार्थों H 2 O और CO की प्रारंभिक सांद्रता ज्ञात करने के लिए, हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार, 1 mol CO 2 और 1 mol H 2 1 mol CO और 1 mol H 2 O से बनते हैं। चूँकि, समस्या की स्थितियों के अनुसार, सिस्टम के प्रत्येक लीटर में 0.016 mol CO 2 और 0.016 mol H 2 का निर्माण हुआ, 0.016 mol CO और H 2 O की खपत हुई, इस प्रकार, आवश्यक प्रारंभिक सांद्रता बराबर हैं:

आउट = [एच 2 ओ] पी + 0.016 = 0.004 + 0.016 = 0.02 मोल/ली;
[सीओ] आउट = [सीओ] पी + 0.016 = 0.064 + 0.016 = 0.08 मोल/ली।

उत्तर:केपी = 1; रेफरी = 0.08 मोल/ली; [सीओ] रेफरी=0.02 मोल/ली.

कार्य 136.
एक सजातीय प्रणाली का संतुलन स्थिरांक

एक निश्चित तापमान पर 1 के बराबर है। यदि प्रारंभिक सांद्रता बराबर (मोल/एल) है तो सभी प्रतिक्रियाशील पदार्थों की संतुलन सांद्रता की गणना करें: [सीओ] आउट = 0.10; [एच 2 ओ] आउट = 0.40।
उत्तर: [सीओ 2] पी = [एच 2] पी = 0.08; [सीओ] पी = 0.02; [एच 2 ओ] पी = 0.32।
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण है:

सीओ (जी) + एच 2 ओ (जी)  सीओ 2 (जी) + एच 2 (जी)

संतुलन पर, आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दरें बराबर होती हैं, और इन दरों के स्थिरांक का अनुपात स्थिर होता है और इसे दिए गए सिस्टम का संतुलन स्थिरांक कहा जाता है:

हम प्रतिक्रिया उत्पादों में से एक की संतुलन सांद्रता को x mol/l से निरूपित करते हैं, तो दूसरे की संतुलन सांद्रता भी x mol/l होगी क्योंकि वे दोनों एक ही मात्रा में बने हैं। प्रारंभिक पदार्थों की संतुलन सांद्रता होगी:
[सीओ] रेफरी = 0.10 - x मोल/ली; [एच 2 ओ] रेफरी = 0.40 - x मोल/ली। (चूँकि प्रतिक्रिया उत्पाद के x mol/l के निर्माण के लिए, क्रमशः CO और H 2 O के x mol/l की खपत होती है। संतुलन के क्षण में, सभी पदार्थों की सांद्रता (mol/l) होगी: [ सीओ 2 ] पी = [एच 2 ] पी = एक्स; [सीओ] पी = 0.10 - एक्स; [एच 2 ओ] पी = 0.4 - एक्स।

हम इन मानों को संतुलन स्थिरांक की अभिव्यक्ति में प्रतिस्थापित करते हैं:

समीकरण को हल करने पर, हमें x = 0.08 मिलता है। इसलिए संतुलन सांद्रता (mol/l):

[सीओ 2] पी = [एच 2] पी = एक्स = 0.08 मोल/ली;
[एच 2 ओ] पी = 0.4 - एक्स = 0.4 - 0.08 = 0.32 मोल/ली;
[सीओ] पी = 0.10 - एक्स = 0.10 - 0.08 = 0.02 मोल/ली।

कार्य 137.

एक निश्चित तापमान पर सजातीय प्रणाली N 2 + ZN 2 = 2NH 3 का संतुलन स्थिरांक 0.1 है। हाइड्रोजन और अमोनिया की संतुलन सांद्रता क्रमशः 0.2 और 0.08 mol/l है। संतुलन और प्रारंभिक नाइट्रोजन सांद्रता की गणना करें। उत्तर: पी = 8 मोल/लीटर; रेफरी = 8.04 मोल/ली.
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण है:

एन 2 + जेडएन 2 = 2एनएच 3

आइए हम N2 की संतुलन सांद्रता को x mol/l से निरूपित करें। इस प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक की अभिव्यक्ति का रूप है:

आइए हम समस्या के डेटा को संतुलन स्थिरांक की अभिव्यक्ति में प्रतिस्थापित करें और सांद्रता N 2 ज्ञात करें

N2 की प्रारंभिक सांद्रता ज्ञात करने के लिए, हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि, प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार, NH3 के 1 मोल के निर्माण के लिए ½ मोल N2 की आवश्यकता होती है। चूँकि, समस्या की स्थितियों के अनुसार, सिस्टम के प्रत्येक लीटर में 0.08 mol NH 3 का निर्माण हुआ, तो 0.08 . 1/2 = 0.04 मोल एन 2. इस प्रकार, N 2 की वांछित प्रारंभिक सांद्रता इसके बराबर है:

रेफरी = पी + 0.04 = 8 + 0.04 = 8.04 मोल/लीटर।

उत्तर:पी = 8 मोल्स/ली; रेफरी = 8.04 मोल/ली.

कार्य 138
एक निश्चित तापमान पर, एक सजातीय प्रणाली का संतुलन
2NO + O 2 ↔ 2NO 2 को अभिकारकों की निम्नलिखित सांद्रता (mol/l) पर स्थापित किया गया था: p = 0.2; [ओ 2 ] पी = 0.1; पी = 0.1. संतुलन स्थिरांक और NO और O2 की प्रारंभिक सांद्रता की गणना करें। उत्तर: के = 2.5; रेफरी = 0.3 मोल/ली; [O 2 ] x = 0.15 mol/l है।
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण:

2NO + O 2 ↔ 2NO 2

NO और O 2 की प्रारंभिक सांद्रता ज्ञात करने के लिए, हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि, प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार, 2 mol NO और 1 mol O2 से 2 mol NO 2 बनते हैं, फिर 0.1 mol NO और 0.05 mol O 2 की खपत होती है। इस प्रकार, NO और O 2 की प्रारंभिक सांद्रता बराबर हैं:

आउट = नहीं] पी + 0.1 = 0.2 + 0.1 = 0.3 मोल्स/ली;
[ओ 2 ] आउट = [ओ 2] पी + 0.05 = 0.1 + 0.05 = 0.15 मोल/ली।

उत्तर:केपी = 2.5; रेफरी = 0.3 मोल/ली; [ओ 2 ] रेफरी = 0.15 मोल/ली।

कार्य 139.
दबाव बदलने पर सिस्टम का संतुलन क्यों बदल जाता है?
N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 और, क्या N 2 + O 2  2NO प्रणाली का संतुलन बदलता है? दबाव बदलने से पहले और बाद में इन प्रणालियों में आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दरों की गणना के आधार पर अपने उत्तर को प्रेरित करें। इनमें से प्रत्येक प्रणाली के संतुलन स्थिरांक के लिए अभिव्यक्तियाँ लिखें।
समाधान:
ए) प्रतिक्रिया समीकरण:

एन 2 + 3एच 2 ↔ 2एनएच 3।

प्रतिक्रिया समीकरण से यह पता चलता है कि प्रतिक्रिया प्रणाली में मात्रा में कमी के साथ आगे बढ़ती है (4 मोल गैसीय पदार्थों से 2 मोल गैसीय पदार्थ बनते हैं)। इसलिए, जब सिस्टम में दबाव बदलता है, तो संतुलन में बदलाव देखा जाएगा। यदि आप इस प्रणाली में दबाव बढ़ाते हैं, तो, ले चैटेलियर के सिद्धांत के अनुसार, संतुलन मात्रा में कमी की ओर दाईं ओर स्थानांतरित हो जाएगा। जब सिस्टम में संतुलन दाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है, तो आगे की प्रतिक्रिया की दर विपरीत प्रतिक्रिया की दर से अधिक होगी:

पीआर > एआरआर या पीआर = के 3 > ओ बीआर = के 2।

यदि सिस्टम में दबाव कम हो जाता है, तो सिस्टम का संतुलन बाईं ओर स्थानांतरित हो जाएगा, आयतन में वृद्धि की ओर, फिर जब संतुलन बाईं ओर शिफ्ट होगा, तो आगे की प्रतिक्रिया की दर की दर से कम होगी आगे की प्रतिक्रिया:

वगैरह< обр или (пр = k 3 )< (обр = k 2).

बी) प्रतिक्रिया समीकरण:

N2 + O2) ↔ 2NO. .

प्रतिक्रिया समीकरण से यह निष्कर्ष निकलता है कि जब प्रतिक्रिया होती है, तो उसके साथ आयतन में परिवर्तन नहीं होता है; प्रतिक्रिया गैसीय पदार्थों के मोलों की संख्या में परिवर्तन के बिना आगे बढ़ती है। इसलिए, सिस्टम में दबाव में बदलाव से संतुलन में बदलाव नहीं होगा, इसलिए आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दरें बराबर होंगी:

पीआर = एआर = या (पीआर के [ओ 2 ]) = (एआर = के 2) .

कार्य 140.
एक सजातीय प्रणाली में आउट और [सी1 2] आउट की प्रारंभिक सांद्रता
2NO + Cl 2 ↔ 2NOС1 क्रमशः 0.5 और 0.2 mol/l हैं। यदि संतुलन घटित होने के समय 20% NO प्रतिक्रिया करता है तो संतुलन स्थिरांक की गणना करें। उत्तर: 0.417.
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण है: 2NO + Cl 2 ↔ 2NOС1
समस्या की स्थितियों के अनुसार, 20% NO ने प्रतिक्रिया में प्रवेश किया, जो 0.5 है . 0.2 = 0.1 मोल, और 0.5 - 0.1 = 0.4 मोल NO ने प्रतिक्रिया नहीं की। प्रतिक्रिया समीकरण से यह पता चलता है कि NO के प्रत्येक 2 मोल के लिए, 1 मोल Cl2 की खपत होती है, और 2 मोल NOCl बनता है। परिणामस्वरूप, 0.1 mol NOCl के साथ 0.05 mol Cl 2 ने प्रतिक्रिया की और 0.1 mol NOCl का निर्माण हुआ। 0.15 मोल सीएल 2 अप्रयुक्त रहा (0.2 - 0.05 = 0.15)। इस प्रकार, भाग लेने वाले पदार्थों की संतुलन सांद्रता बराबर (mol/l) है:

पी = 0.4; पी = 0.15; पी = 0.1.

इस प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक समीकरण द्वारा व्यक्त किया गया है:

इस अभिव्यक्ति में पदार्थों की संतुलन सांद्रता को प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं।

सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को विभाजित किया जा सकता है प्रतिवर्तीऔर अपरिवर्तनीय.प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं में वे प्रतिक्रियाएं शामिल होती हैं, जो एक निश्चित तापमान पर, दो विपरीत दिशाओं में ध्यान देने योग्य दर से आगे बढ़ती हैं - आगे और पीछे। प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएँ पूरी नहीं होतीं; कोई भी अभिकारक पूरी तरह से ख़त्म नहीं होता। एक उदाहरण प्रतिक्रिया होगी

एक निश्चित तापमान सीमा में, यह प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती होती है। संकेत " » उत्क्रमणीयता का प्रतीक है.

अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएँ वे प्रतिक्रियाएँ हैं जो पूर्ण होने तक केवल एक ही दिशा में आगे बढ़ती हैं, अर्थात्। जब तक कि कोई एक अभिकारक पूरी तरह से ख़त्म न हो जाए। अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया का एक उदाहरण पोटेशियम क्लोरेट की अपघटन प्रतिक्रिया है:

सामान्य परिस्थितियों में पोटेशियम क्लोराइड और ऑक्सीजन से पोटेशियम क्लोरेट का निर्माण असंभव है।

रासायनिक संतुलन की स्थिति. रासायनिक संतुलन स्थिरांक

आइए कुछ प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के समीकरण को सामान्य रूप में लिखें:

जिस समय प्रतिक्रिया शुरू हुई, प्रारंभिक पदार्थ ए और बी की सांद्रता अपने अधिकतम पर थी। प्रतिक्रिया के दौरान वे भस्म हो जाते हैं और उनकी सांद्रता कम हो जाती है। इसके अलावा, सामूहिक क्रिया के नियम के अनुसार, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दर

घटाएंगे। (यहां और नीचे, शीर्ष पर तीर प्रक्रिया की दिशा को इंगित करता है।) प्रारंभिक क्षण में, प्रतिक्रिया उत्पादों डी और ई की सांद्रता शून्य के बराबर थी। प्रतिक्रिया के दौरान वे बढ़ते हैं, समीकरण के अनुसार रिवर्स प्रतिक्रिया की दर शून्य से बढ़ जाती है:

चित्र में. 4.5 आगे और पीछे की गति में परिवर्तन दिखाता है

समय के साथ प्रतिक्रियाएं. समय t के बाद ये गतियाँ बराबर हो जाती हैं - -»

चावल। 4.5.समय के साथ आगे (1) और विपरीत (2) प्रतिक्रियाओं की दर में परिवर्तन: - उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में: .......... - उत्प्रेरक की उपस्थिति में

इस अवस्था को रासायनिक संतुलन कहते हैं। रासायनिक संतुलन सहज प्रक्रियाओं की सबसे स्थिर, सीमित अवस्था है।यदि बाहरी परिस्थितियाँ नहीं बदलतीं तो यह अनिश्चित काल तक चल सकता है। संतुलन की स्थिति में पृथक प्रणालियों में, सिस्टम की एन्ट्रापी अधिकतम तक पहुंच जाती है और स्थिर रहती है, अर्थात। डीएस = 0. आइसोबैरिक-आइसोथर्मल स्थितियों के तहत, प्रक्रिया की प्रेरक शक्ति, गिब्स ऊर्जा, संतुलन पर न्यूनतम मूल्य लेती है और आगे नहीं बदलती है, यानी। डीजी = 0.

संतुलन की स्थिति में प्रतिक्रिया प्रतिभागियों की सांद्रता को संतुलन कहा जाता है।एक नियम के रूप में, उन्हें वर्गाकार कोष्ठकों में संलग्न संबंधित पदार्थों के सूत्रों द्वारा दर्शाया जाता है, उदाहरण के लिए, अमोनिया की संतुलन सांद्रता को प्रारंभिक, गैर-संतुलन सांद्रता C^NH^ के विपरीत दर्शाया जाता है।

चूँकि संतुलन में प्रत्यक्ष और विपरीत प्रक्रियाओं की दरें समान हैं, हम समीकरणों के दाहिने हाथ (4.44) को बराबर करते हैं और

• -^ मैं-
• (4.45), एकाग्रता पदनाम की जगह: ए: [ए]""[बी]" = ?[डी] /; पी ए ∙ [बी] पी बी
• ν एआर = के एआर ∙ [सी] पी सी ∙ [डी] पी डी।

तदनुसार, यदि

ν पीआर = ν गिरफ्तार,

के पीआर ∙ [ए] पी ए ∙ [बी] पी बी = के एआर ∙ [सी] पी सी ∙ [डी] पी डी।

यहां से हम स्थिरांकों के संबंध को व्यक्त कर सकते हैं:

के एआरआर / के पीआर = [सी] पी सी ∙ [डी] पी डी / [ए] पी ए ∙ [बी] पी बी।

यह अनुपात संतुलन स्थिरांक के बराबर है:

के पी = [सी] पी सी ∙ [डी] पी डी / [ए] पी ए ∙ [बी] पी बी।

चावल। 3. संतुलन स्थिरांक का सूत्र.

मान दर्शाता है कि आगे की प्रतिक्रिया की दर विपरीत प्रतिक्रिया की दर से कितनी गुना अधिक है।

हमने क्या सीखा?

अंतिम उत्पादों के आधार पर, प्रतिक्रियाओं को प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय में वर्गीकृत किया जाता है। प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएँ दोनों दिशाओं में आगे बढ़ती हैं: प्रारंभिक पदार्थ अंतिम उत्पाद बनाते हैं, जो प्रारंभिक पदार्थों में विघटित हो जाते हैं। प्रतिक्रिया के दौरान, आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर संतुलित होती है। इस अवस्था को रासायनिक संतुलन कहते हैं। इसे प्रतिक्रिया उत्पादों की संतुलन सांद्रता के उत्पाद और शुरुआती पदार्थों की संतुलन सांद्रता के उत्पाद के अनुपात के रूप में व्यक्त किया जा सकता है।

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