|
 |
|
Molim vas da mi riješite ovaj zadatak jer mi rješenja ne ispadaju točna :
Pri 298 K u tikvicu volumena 2L dodano je 2,50 g NO2. Tlačna konstanta ravnoteže za pretvorbu NO2 u N2O4 pri 298 K iznosi 6.67 bar na -1. Izračunajte ravnotežne parcijalne tlakove obaju plinova.
R: p(N2O4) = 0.236 bara
p(NO2) = 0.192 bara
|
|
Ime i prezime:
Ivan Erdelezović
ivan.erdelez9vgmail.com
|
 |
 |
U nastojanju da E-školu kemije povremeno osvježimo novim ljudima i novim sadržajima, za odgovor na ovo pitanje zamolili smo dr. sc. Zlatka Brkljaču, kemičara zaposlenog na Institutu Ruđer Bošković. Dr. Brkljača se rado odazvao našem pozivu. U nastavku slijedi njegov odgovor na postavljeno pitanje. To je ujedno njegov prvi, a nadamo se ne i posljednji, odgovor na E-školi kemije.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Tomislav Portada
tportad@irb.hr
<-- Povratak
|
|
|
Prvo zapišimo poznate veličine:
mp(NO2) = 2,5 g, gdje mp(NO2) označava početnu masu NO2.
T = 298 K
V = 2 L = 2 dm3 = 2 ∙ 10−3 m3
Kp = 6,67 bar−1 = 6,67 ∙ 10−5 Pa−1, gdje Kp označava tlačnu konstantu ravnoteže navedene reakcije.
Prvi korak u rješavanju problema je raspisivanje reakcije prelaska NO2 u N2O4, koja nam potom omogućava raspisivanje tlačne konstante ravnoteže putem tlakova prisutnih vrsta te također uvid u množinu svake od prisutnih kemijskih vrsta nakon postizanja ravnoteže:
2 NO2(g) ⇌ N2O4(g)
Iz gornje jednadžbe vidimo da su za nastanak jedne jedinke N2O4 potrebne dvije jedinke NO2, drugim riječima, ukoliko nastane x mol N2O4 nestat će 2x mol NO2. Dakle, budući da je na početku reakcije prisutan isključivo NO2 te znamo njegovu početnu masu (mp), možemo naći i njegovu početnu množinu koju označavamo s np. Sada možemo zaključiti da će po uspostavi ravnoteže množina NO2 biti jednaka (np−2x) mol, dok će pritom nastati x mol N2O4.
Tlačna konstanta ravnoteže, Kp, za navedeni sustav glasi:
Kp = p(N2O4) / p2(NO2)
Kako bismo mogli riješiti problem ostaje nam samo povezati ravnotežne tlakove prisutnih vrsta i njihove ravnotežne množine, što činimo pomoću jednadžbe stanja idealnog plina:
pV = nRT
gdje je R univerzalna plinska konstanta i iznosi R ≈ 8,314 J K−1 mol−1. Sada možemo raspisati ravnotežne tlakove prisutnih plinova kao:
p(N2O4) = xRT / V
i
p(NO2) = (np−2x)RT / V
Uvrštavanjem gornjih izraza u tlačnu konstantu ravnoteže te uređivanjem dobivamo:
4x2 − x[4np + V / (KpRT)] + np2 = 0
gdje x predstavlja ravnotežnu množinu N2O4 (vidi gornju diskusiju).
Kako bismo riješili ovu kvadratnu jednadžbu jedino što preostaje odrediti je np, koji lako dobivamo iz početne mase NO2:
np(NO2) = mp(NO2) / M(NO2) = 2,5 g / 46,0055 g mol−1 = 0,054 mol
Uvrstimo li ovu i ostale poznate vrijednosti u gore navedenu kvadratnu jednadžbu dobivamo:
4x2 − 0,23x + 0,003 = 0
čija su rješenja x1 = 0,02 mol i x2 = 0,035 mol. Kratkim razmatranjem dobivenih ravnotežnih množina N2O4 primjećujemo kako je samo prvo rješenje moguće, budući da bi ravnotežna množina NO2 u drugom slučaju bila negativna, što nije fizikalno moguće (n(NO2) = np − 2x2 = 0,053 – 0,07 = –0,017 mol).
Dakle, sada znamo da je ravnotežna množina N2O4 jednaka 0,02 mol te vraćanjem te vrijednosti u izraze za tlakove obaju plinova dobivamo:
p(N2O4) = xRT / V = 0,248 bar
i
p(NO2) = (np−2x)RT / V = 0,177 bar.
Napomena: Do male razlike između ovog rješenja i rješenja navedenog u postavljenom pitanju dolazi zbog toga što je vrijednost jako osjetljiva na broj značajnih znamenki s kojim se ulazi u račun.
Pozdrav,
|
|
|
Odgovorio:
Zlatko Brkljača
Zlatko.Brkljaca@irb.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
