Salpetersyrling og likevekt mellom NO2 og N2O4

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Kalkulator

Beregn pH i en $0,10 m o l / L$ løsning av salpetersyrling, $H N O_{2} (a q)$ .

En beholder på $1,0 L$ inneholder $0,078 m o l$ nitrogendioksid, $N O_{2}$ , og $0,061 m o l$ dinitrogentetraoksid, $N_{2} O_{4}$ , ved en gitt temperatur. Følgende likevekt har innstilt seg:

2 N O_{2} (g) ⇌ N_{2} O_{4} (g)

Kalkulator

Vis at likevektskonstanten $K = 10 {(m o l / L)}^{- 1}$ ved denne temperaturen.

Kalkulator

Hva blir likevektskonsentrasjonene av gassene om du reduserer volumet av beholderen til $0,50 L$ og temperaturen holdes konstant?

Fasit

$pH = 2,14$

$K = \frac{0,061}{{0,078}^{2}} = 10 {(m o l / L)}^{- 1}$

$[N O_{2}] = 0,12 m o l / L$ og $[N_{2} O_{4}] = 0,14 m o l / L$

LøsningsforslagKI-generert

Salpetersyrling er en svak syre:

H N O_{2} (a q) + H_{2} O (l) ⇌ N O_{2}^{-} (a q) + H_{3} O^{+} (a q)

Vi setter $[H_{3} O^{+}] = [N O_{2}^{-}] = x$ . Da er $[H N O_{2}] = 0,10 - x$ . Vedlegget gir $K_{a} = 5,6 \cdot 10^{- 4}$ :

\frac{x^{2}}{0,10 - x} = 5,6 \cdot 10^{- 4}

Dette gir andregradslikningen

x^{2} + 5,6 \cdot 10^{- 4} x - 5,6 \cdot 10^{- 5} = 0

x = \frac{- 5,6 \cdot 10^{- 4} \pm \sqrt{{(5,6 \cdot 10^{- 4})}^{2} + 4 \cdot 5,6 \cdot 10^{- 5}}}{2}

Løsningene er $x = 7,21 \cdot 10^{- 3}$ og $x = - 7,77 \cdot 10^{- 3}$ . En konsentrasjon kan ikke være negativ, så vi forkaster den negative løsningen.

\begin{matrix} [H_{3} O^{+}] & = 7,21 \cdot 10^{- 3} m o l / L \\ pH & = - \lg (7,21 \cdot 10^{- 3}) = 2,14 \end{matrix}

Med forenklingen $0,10 - x \approx 0,10$ får vi $pH = 2,13$ . Det er nesten likt, men $x$ er ca. 7 % av $0,10 m o l / L$ , så forenklingen er i grenseland.

Volumet er $1,0 L$ , så konsentrasjonene er $[N O_{2}] = 0,078 m o l / L$ og $[N_{2} O_{4}] = 0,061 m o l / L$ . Vi setter inn i likevektsuttrykket:

K = \frac{[N_{2} O_{4}]}{{[N O_{2}]}^{2}} = \frac{0,061 m o l / L}{{(0,078 m o l / L)}^{2}} = 10,0 {(m o l / L)}^{- 1} \approx 10 {(m o l / L)}^{- 1}

Når volumet halveres, dobles konsentrasjonene i det første øyeblikket:

\begin{matrix} [N O_{2}] & = \frac{0,078 m o l}{0,50 L} = 0,156 m o l / L \\ [N_{2} O_{4}] & = \frac{0,061 m o l}{0,50 L} = 0,122 m o l / L \end{matrix}

Reaksjonskvotienten er da

Q = \frac{0,122}{{0,156}^{2}} = 5,0 {(m o l / L)}^{- 1}

Siden $Q < K$ , forskyves likevekten mot høyre, mot færre gassmolekyler. Vi lar $[N_{2} O_{4}]$ øke med $x$ . Da minker $[N O_{2}]$ med $2 x$ :

	$2 N O_{2}$	$N_{2} O_{4}$
Start (mol/L)	$0,156$	$0,122$
Endring (mol/L)	$- 2 x$	$+ x$
Likevekt (mol/L)	$0,156 - 2 x$	$0,122 + x$

\frac{0,122 + x}{{(0,156 - 2 x)}^{2}} = 10

Vi ganger ut og ordner:

40 x^{2} - 7,24 x + 0,1214 = 0

x = \frac{7,24 \pm \sqrt{{7,24}^{2} - 4 \cdot 40 \cdot 0,1214}}{2 \cdot 40}

Løsningene er $x = 0,0187$ og $x = 0,162$ . Den største roten gir $0,156 - 2 x < 0$ , og det er umulig. Altså er $x = 0,0187 m o l / L$ .

\begin{matrix} [N O_{2}] & = 0,156 m o l / L - 2 \cdot 0,0187 m o l / L = 0,12 m o l / L \\ [N_{2} O_{4}] & = 0,122 m o l / L + 0,0187 m o l / L = 0,14 m o l / L \end{matrix}

Kontroll: $\frac{0,1407}{{0,1186}^{2}} = 10,0$ .

Vedlegg

Vedleggene i oppgavesettet til Kjemi 2 V2023. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).

Åpne på egen side: Tabeller og formler i kjemi

Oppgavedata

Hentet fra: Kjemi 2 V2023, del 2, oppgave 6
Del: Del 2, alle hjelpemidler — les om hjelpemidler
Hjelpemidler: Kalkulator
CAS
Graftegner og regneark
Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Syrer og baser, PH, Likevekt

Salpetersyrling og likevekt mellom NO2 og N2O4

Innstillinger

Utseende

Oppgaver og visning

Utskrift

Synkronisering

Sync på tvers av enheter

Salpetersyrling og likevekt mellom NO2 og N2O4

Lov på eksamen

Kan den løses uten PC?

Forstå oppgaven med en KI

Tastatursnarveier

Navigasjon

I oppgave

Salpetersyrling og likevekt mellom NO2 og N2O4

Salpetersyrling og likevekt mellom NO2 og N2O4

Lov på eksamen

Kan den løses uten PC?

Temaer