ΤΕΣΤ (ΑΣΚΗΣΕΙΣ) ONLINE
31 Tests / Διαγωνίσματα

Κεφάλαιο 4.2 – Παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση χημικής ισορροπίας – Αρχή Le Chatelier (σελ. 124-127) – Απαντήσεις – Λύσεις

Ερωτήσεις - Ασκήσεις - Προβλήματα

Άσκηση 5 (σελ. 125)

Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν τη θέση χημικής ισορροπίας;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση των τριών παραγόντων της θεωρίας.

Απάντηση: Η θέση χημικής ισορροπίας επηρεάζεται από: α) τη συγκέντρωση των αντιδρώντων ή προϊόντων, β) την πίεση, γ) τη θερμοκρασία.

Άσκηση 6 (σελ. 125)

Τι λέει η αρχή Le Chatelier;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση διατύπωσης.

Απάντηση: Όταν μεταβάλλουμε έναν από τους συντελεστές ισορροπίας (συγκέντρωση, πίεση, θερμοκρασία), η θέση της ισορροπίας μετατοπίζεται προς εκείνη την κατεύθυνση που τείνει να αναιρέσει τη μεταβολή που επιφέραμε.

Άσκηση 7 (σελ. 125)

Προς τα πού θα μετατοπιστεί η ισορροπία στην αμφίδρομη αντίδραση CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g), ΔΗ<0: α. αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία; β. αν ελαττώσουμε τον όγκο του δοχείου που περιέχει τα αέρια ισορροπίας σε σταθερή θερμοκρασία; γ. Αν προσθέσουμε στο μίγμα ισορροπίας H₂;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Εξώθερμη προς τα δεξιά (ΔΗ<0): αύξηση T ευνοεί την ενδόθερμη (αριστερή) κατεύθυνση. Η αντίδραση έχει 3 mol αερίων αντιδρώντων και 1 mol προϊόντος.

Λύση:

  1. α. Αύξηση θερμοκρασίας ευνοεί την ενδόθερμη κατεύθυνση (αριστερά, διάσπαση CH₃OH).
  2. β. Ελάττωση όγκου (αύξηση πίεσης) ευνοεί την κατεύθυνση με λιγότερα mol αερίων: 3 mol (CO+2H₂) → 1 mol (CH₃OH), άρα δεξιά.
  3. γ. Προσθήκη H₂ μετατοπίζει την ισορροπία προς την κατανάλωσή του, δηλαδή δεξιά.

Απάντηση: α. Αριστερά. β. Δεξιά. γ. Δεξιά.

Άσκηση 20 (σελ. 127)

Να συμπληρώσετε τα κενά: α. Όταν μεταβάλλουμε έναν από τους .......... ισορροπίας (συγκέντρωση, πίεση, θερμοκρασία) η θέση της ισορροπίας μετατοπίζεται προς εκείνη την κατεύθυνση που τείνει να .......... τη μεταβολή που επιφέραμε. β. Μείωση της θερμοκρασίας μετατοπίζει την ισορροπία προς την κατεύθυνση εκείνη που .......... θερμότητα, δηλαδή ΔΗ είναι .......... του μηδενός. γ. Μεταβολή της πίεσης που γίνεται με μεταβολή του .......... του δοχείου επηρεάζει τη θέση ισορροπίας υπό την προϋπόθεση α. να μετέχουν στην ισορροπία .......... σώματα και β. να παρατηρείται .......... του αριθμού των mol των .......... Αύξηση της πίεσης (σε σταθερή θερμοκρασία) μετατοπίζει την ισορροπία προς την κατεύθυνση που προκαλεί .......... του αριθμού των mol των αερίων.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Άμεση ανάκληση της αρχής Le Chatelier και της επίδρασης θερμοκρασίας/πίεσης.

Απάντηση: α. ...τους συντελεστές ισορροπίας... τείνει να αναιρέσει τη μεταβολή... β. ...εκλύεται θερμότητα, δηλαδή ΔΗ είναι αρνητικό του μηδενός. γ. ...του όγκου του δοχείου... να μετέχουν αέριες ουσίες... να παρατηρείται μεταβολή του αριθμού mol των αερίων σωμάτων... προκαλεί ελάττωση του αριθμού των mol των αερίων.

Άσκηση 21 (σελ. 127)

Δίνεται η ισορροπία COCl₂(g)⇌CO(g)+Cl₂(g), ΔΗ<0. Προς τα πού θα μετατοπιστεί η ισορροπία αν: α. Αυξήσουμε τη θερμοκρασία. β. Αυξήσουμε την πίεση ελαττώνοντας τον όγκο του δοχείου. γ. Προσθέσουμε στο δοχείο CO.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η αντίδραση προς τα δεξιά είναι εξώθερμη (ΔΗ<0), με 1 mol αερίου αντιδρώντος και 2 mol αερίων προϊόντων.

Λύση:

  1. α. Αύξηση θερμοκρασίας ευνοεί την ενδόθερμη κατεύθυνση, δηλαδή την αριστερή (αφού η δεξιά είναι εξώθερμη).
  2. β. Ελάττωση όγκου (αύξηση πίεσης) ευνοεί την κατεύθυνση με λιγότερα mol αερίων: 1 mol (COCl₂) < 2 mol (CO+Cl₂), άρα η ισορροπία μετατοπίζεται αριστερά.
  3. γ. Προσθήκη CO μετατοπίζει την ισορροπία προς την κατανάλωσή του, δηλαδή αριστερά.

Απάντηση: α. Αριστερά. β. Αριστερά. γ. Αριστερά.

Πρόσεξε: Και οι τρεις μεταβολές οδηγούν στην ίδια κατεύθυνση (αριστερά) — προσοχή να μην υποθέσετε αυτόματα ότι αύξηση πίεσης πάει πάντα δεξιά, εξαρτάται από ποια πλευρά έχει λιγότερα mol αερίων.

Άσκηση 22 (σελ. 128)

Να σημειώσετε με Σ τις σωστές και με Λ τις λανθασμένες προτάσεις: α. Η ισορροπία H₂(g)+I₂(g)⇌2HI(g) δεν επηρεάζεται αν αυξήσουμε τον όγκο του δοχείου σε σταθερή θερμοκρασία. β. Όταν αυξάνουμε τη θερμοκρασία αυξάνει η απόδοση μιας εξώθερμης αντίδρασης. γ. Προσθήκη καταλύτη αυξάνει την απόδοση της εξώθερμης αντίδρασης.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η H₂+I₂⇌2HI έχει ίσα mol αερίων (2=2) — δεν επηρεάζεται από την πίεση/όγκο. Οι καταλύτες δεν επηρεάζουν τη θέση ισορροπίας.

Λύση:

  1. α. Σωστό: 2 mol αντιδρώντων = 2 mol προϊόντων, άρα η μεταβολή όγκου δεν επηρεάζει τη θέση ισορροπίας.
  2. β. Λάθος: η αύξηση θερμοκρασίας ευνοεί την ενδόθερμη κατεύθυνση, άρα ελαττώνει (δεν αυξάνει) την απόδοση μιας εξώθερμης αντίδρασης.
  3. γ. Λάθος: οι καταλύτες δεν επηρεάζουν τη θέση ισορροπίας, άρα ούτε την απόδοση — μόνο επιταχύνουν την αποκατάστασή της.

Απάντηση: α. Σ. β. Λ. γ. Λ.

Άσκηση 23 (σελ. 128)

Δίνονται οι ισορροπίες: α. H₂(g)+I₂(g)⇌2HI(g) β. PCl₅(g)⇌PCl₃(g)+Cl₂(g) γ. CO₂(g)+C(s)⇌2CO(g) δ. CaCO₃(s)⇌CaO(s)+CO₂(g). Σε ποιες από αυτές τις ισορροπίες όταν αυξάνουμε τον όγκο του δοχείου διαταράσσεται η ισορροπία και προς ποια κατεύθυνση οδεύει η αντίδραση ώστε να αναιρεθεί η μεταβολή;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Μετράμε μόνο τα αέρια mol (τα στερεά δεν συνεισφέρουν). Η αύξηση όγκου (ελάττωση πίεσης) ευνοεί την κατεύθυνση με περισσότερα mol αερίων.

Λύση:

  1. α. Αέρια mol: 2 (H₂+I₂) → 2 (HI). Ίσα mol ⟹ ΔΕΝ διαταράσσεται.
  2. β. Αέρια mol: 1 (PCl₅) → 2 (PCl₃+Cl₂). Διαταράσσεται· μετατοπίζεται δεξιά (περισσότερα mol αερίων).
  3. γ. Αέρια mol: 1 (CO₂, το C είναι στερεό) → 2 (CO). Διαταράσσεται· μετατοπίζεται δεξιά.
  4. δ. Αέρια mol: 0 (CaCO₃ στερεό) → 1 (CO₂, το CaO είναι στερεό). Διαταράσσεται· μετατοπίζεται δεξιά.

Απάντηση: α. Δεν διαταράσσεται. β. Δεξιά. γ. Δεξιά. δ. Δεξιά.

Πρόσεξε: Στις ετερογενείς ισορροπίες γ και δ, μετράμε μόνο τα αέρια mol για την επίδραση της πίεσης — τα στερεά αγνοούνται εντελώς.

Άσκηση 24 (σελ. 128)

Δίνεται η ισορροπία 2SO₂(g)+O₂(g)⇌2SO₃(g), ΔΗ=-45 kcal. Ποια από τις επόμενες μεταβολές σε ένα μίγμα ισορροπίας SO₂, O₂ και SO₃ προκαλεί αύξηση της ποσότητας του SO₃; α. Αύξηση της θερμοκρασίας. β. Ελάττωση του όγκου του δοχείου σε T=σταθερή. γ. Αφαίρεση ποσότητας O₂ από το δοχείο (V και T σταθερά). δ. Προσθήκη αδρανούς αερίου, π.χ. He (με V και T σταθερά).

Σκέψη / Μεθοδολογία: Εξετάζουμε κάθε μεταβολή ξεχωριστά με βάση την αρχή Le Chatelier. Η αντίδραση είναι εξώθερμη προς τα δεξιά, με 3 mol αερίων αντιδρώντων και 2 mol προϊόντος.

Λύση:

  1. α. Αύξηση θερμοκρασίας ευνοεί την ενδόθερμη (αριστερή) κατεύθυνση ⟹ το SO₃ ελαττώνεται, όχι αυξάνεται.
  2. β. Ελάττωση όγκου (αύξηση πίεσης) ευνοεί την κατεύθυνση με λιγότερα mol αερίων (2<3) ⟹ δεξιά ⟹ το SO₃ αυξάνεται.
  3. γ. Αφαίρεση O₂ μετατοπίζει την ισορροπία αριστερά (προς αναπλήρωσή του) ⟹ το SO₃ ελαττώνεται.
  4. δ. Προσθήκη αδρανούς αερίου σε σταθερό V, T δεν μεταβάλλει τις μερικές πιέσεις/συγκεντρώσεις των συμμετεχόντων σωμάτων ⟹ καμία επίδραση.

Απάντηση: β. Η ελάττωση του όγκου του δοχείου σε σταθερή θερμοκρασία.

Άσκηση 25 (σελ. 128)

Ποιες από τις ακόλουθες ισορροπίες δε θα διαταραχθούν αν αυξήσουμε τον όγκο του δοχείου σε σταθερή θερμοκρασία; α. N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g) β. H₂(g)+I₂(g)⇌2HI(g) γ. CO₂(g)+C(s)⇌2CO(g) δ. C(s)+O₂(g)⇌CO₂(g) ε. 2NO(g)+O₂(g)⇌2NO₂(g)

Σκέψη / Μεθοδολογία: Μια ισορροπία δεν διαταράσσεται από μεταβολή όγκου/πίεσης μόνο όταν ο αριθμός mol αερίων είναι ίδιος στις δύο πλευρές.

Λύση:

  1. α. 4 mol αερίων (N₂+3H₂) → 2 mol (NH₃): διαφορετικά, διαταράσσεται.
  2. β. 2 mol (H₂+I₂) → 2 mol (HI): ίσα, ΔΕΝ διαταράσσεται.
  3. γ. 1 mol αέριο (CO₂) → 2 mol (CO), το C στερεό: διαφορετικά, διαταράσσεται.
  4. δ. 1 mol αέριο (O₂) → 1 mol αέριο (CO₂), το C στερεό: ίσα, ΔΕΝ διαταράσσεται.
  5. ε. 3 mol αερίων (2NO+O₂) → 2 mol (2NO₂): διαφορετικά, διαταράσσεται.

Απάντηση: Δεν διαταράσσονται οι ισορροπίες β και δ.

Άσκηση 26 (σελ. 128)

Για την εξώθερμη αντίδραση CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g), ΔΗ<0: α. πώς η αύξηση της θερμοκρασίας επηρεάζει την ταχύτητα και πώς την απόδοση της αντίδρασης; β. πώς η αύξηση της πίεσης επηρεάζει την ταχύτητα και πώς την απόδοση της αντίδρασης;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η ταχύτητα και η θέση ισορροπίας (απόδοση) επηρεάζονται ανεξάρτητα: η θερμοκρασία πάντα αυξάνει την ταχύτητα (και προς τις δύο κατευθύνσεις), αλλά η επίδρασή της στην απόδοση εξαρτάται από το πρόσημο του ΔΗ. Η πίεση δεν επηρεάζει τις σταθερές ταχύτητας, αλλά αυξάνει τις συγκεντρώσεις (άρα και την ταχύτητα) και μπορεί να μετατοπίσει την ισορροπία αν αλλάζουν τα mol αερίων.

Λύση:

  1. α. Η αύξηση θερμοκρασίας πάντα αυξάνει την ταχύτητα της αντίδρασης (και προς τις δύο κατευθύνσεις). Όμως, αφού η αντίδραση είναι εξώθερμη προς τα δεξιά, η αύξηση θερμοκρασίας ευνοεί την ενδόθερμη (αριστερή) κατεύθυνση, άρα η απόδοση ΕΛΑΤΤΩΝΕΤΑΙ.
  2. β. Η αύξηση πίεσης (ελάττωση όγκου) αυξάνει τις συγκεντρώσεις όλων των αερίων, άρα αυξάνει την ταχύτητα της αντίδρασης. Επιπλέον, αφού η αντίδραση έχει 3 mol αερίων αντιδρώντων και μόνο 1 mol προϊόντος, η αύξηση πίεσης μετατοπίζει την ισορροπία δεξιά, άρα η απόδοση ΑΥΞΑΝΕΤΑΙ.

Απάντηση: α. Η ταχύτητα αυξάνεται, αλλά η απόδοση ελαττώνεται (ευνοείται η ενδόθερμη, αριστερή κατεύθυνση). β. Η ταχύτητα αυξάνεται και η απόδοση επίσης αυξάνεται (μετατόπιση δεξιά, προς τα λιγότερα mol αερίων).

Πρόσεξε: Ταχύτητα και απόδοση (θέση ισορροπίας) είναι διαφορετικές έννοιες — η θερμοκρασία αυξάνει πάντα την ταχύτητα, αλλά όχι πάντα την απόδοση.