สมดุลเคมี - WordPress.com · 2011-10-06 · สาขาเคมีโรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ สมดุลเคมี

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 1

นายสาโรจน บญเสง

สมดลเคม (Chemical equilibrium)

1. สมดลเคม เปนสมดลแบบไดนามกหรอสมดลพลวต (dynamic equilibrium) หมายถงการเปลยนแปลงปฏกรยาไปขางหนาและปฏกรยายอนกลบอยตลอดเวลา ไมหยดนง 2. ประเภทของสมดลไดนามก

2.1 ภาวะสมดลระหวางสถานะ เกดจากสถานะทแตกตางกน ประเภทสมดล การเปลยนแปลง ภาวะของสมดล ตวอยาง

สมดลของการหลอมเหลว

solid liquidอตราการหลอมเหลวเทากบอตราการแขงตว

H2O(s) H2O(l)

สมดลของการกลายเปนไอ

liquid gas อตราการระเหยเทากบอตราการกลนตว

H2O(l) H2O(g)

สมดลของการระเหด

solid gas อตราการระเหดเทากบอตราการเกดผลก

I2(s) I2(g)

2.2 ภาวะสมดลในสารละลาย 1) สมดลของการแตกตว เกดขนกบสารละลายอเลกโทรไลตออนในนา สวนหนงแตกตวเปนไอออน ในขณะทบางสวนของไอออนจะรวมกนเปนโมเลกล เชน

HCN(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + CN-(aq)

2) สมดลของการละลาย เกดขนกบสารละลายอเลกโทรไลตแกหรอนอนอเลกโทรไลตทอยในภาวะอมตว(ถาไมอมตวจะไมเกดสมดลเกดขน) ซงกลาวไดวาอตราการละลายเทากบอตราการตกผลก

CuSO4(s) + H2O(l) Cu2+(aq) + SO42-(aq)

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 2

นายสาโรจน บญเสง

2.3 ภาวะสมดลในปฏกรยาเคม เชน

PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) NH4

+(aq) + H2O(l) NH3(aq) + H3O+(aq) 3. ปฏกรยาทผนกลบได (Reversible reaction)

ในการเปลยนแปลงทางเคม เมอสารตงตนเขาทาปฏกรยากนไดสารผลตภณฑจะเรยกวาปฏกรยาไปขางหนา และเมอสารผลตภณฑทาปฏกรยากนแลวไดเปนสารตงตนเรยกวาปฏกรยายอนกลบ สาหรบการเปลยนแปลงปฏกรยาเคมทงไปขางหนาและปฏกรยายอนกลบจะเรยกวาการเปลยนแปลงทผนกลบไดหรอปฏกรยาทผนกลบได (reversible reaction) ปฏกรยาไปขางหนา Reactant Product ปฏกรยายอนกลบ Reactant Product ปฏกรยาทผนกลบได Reactant Product

ปฏกรยาผนกลบไดของสารละลาย

[Co(H2O)6]2+ + 4Cl- [CoCl4]2- + 6H2O

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 3

นายสาโรจน บญเสง

ณ อณหภมหองไอออนทงสองของโคบอลตจะปะปนกนอยในสารละลาย และเปน

สารละลายสมวง ตอเมอเราใหความรอนแกสารละลาย ปฏกรยาไปขางหนาจะเกดไดมากขน สารละลายจะเปลยนเปนสนาเงนในรปของ [CoCl4]2- และเมอนาสารละลายนมาทาใหเยน ปฏกรยายอนกลบจะเกดไดมากขนใหสารละลายสชมพในรปของ [Co(H2O)6] 2+ ในบทนเราจะศกษาเรองสมดลเคม รวมถงปจจยตาง ๆ ทมผลตอสมดลเคม ปฏกรยาเคมสวนใหญมกจะเปนปฏกรยาทผนกลบได คอมการเปลยนแปลงในทศทางทเกดสารผลตภณฑหรอการเปลยนแปลงไปขางหนาและการเปลยนแปลงยอนกลบหรอการเปลยนแปลงในทศทางทเกดสารตงตนเมออตราการเกดปฏกรยาไปขางหนาและอตราการเกดปฏกรยายอนกลบมคาเทากน แสดงวาระบบเขาส สมดลเคม (Chemical Equilibrium) 4. ระบบกบสงแวดลอม (System and surrounding)

1) ระบบ สงทเราศกษาหรอทดลอง 2) สงแวดลอม คอสงทอยนอกระบบ

5. ชนดของระบบ

1) ระบบเปด (Opened system) คอระบบทมการถายเทไดทงมวลสารและพลงงานกบสงแวดลอม

2) ระบบปด (Closed system) คอระบบทมการถายเทเฉพาะพลงงานอยางเดยว แตไมมการถายเทมวลสาร

3) ระบบโดดเดยว (Isolated system) คอระบบทไมมการถายเททงพลงงานและมวลสารแกสงแวดลอม

Opened system Closed system Isolated system

Energy Matter

Energy Matter

Energy Matter

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 4

นายสาโรจน บญเสง

ตวอยาง การเปลยนแปลงตอไปนจดวาเปนระบบแบบใด

1) การหลอมเหลวแนพธารนในชามกระเบอง ระบบ............................. 2) ใสโลหะทองแดงลงในสารละลายกรดไนตรก ระบบ............................. 3) ผสมกรด HCl กบ NaOH ในบกเกอร ระบบ............................. 4) ตงบกเกอรใสน าปนใสไวบนโตะจนกระทงมฝาสขาว

ลอยอยบนนาปนใส ระบบ............................. 6. ระบบทอยในภาวะสมดล

1) เกดในระบบปด 2) อตราการเกดปฏกรยาไปขางหนาเทากบปฏกรยายอนกลบ 3) เปนปฏกรยาทผนกลบได 4) มสมบตคงท (ส อณหภม ความดน ความเขมขน และ จานวนโมล)

ตวอยาง จากปฏกรยาเคมตอไปนจงตอบคาถาม A + B C + D 1) A B สมดล ระบบเขาสสภาวะสมดลได หรอ ไมได สารใดเกดใหม ................. สารใดทมจานวนโมลเพมขน........................สารใดทมจานวนโมลลดลง........................ 2) C D สมดล ระบบเขาสสภาวะสมดลได หรอ ไมได สารใดเกดใหม ................. สารใดทมจานวนโมลเพมขน........................สารใดทมจานวนโมลลดลง........................ 3) A C สมดล ระบบเขาสสภาวะสมดลได หรอ ไมได สารใดเกดใหม ................. สารใดทมจานวนโมลเพมขน........................สารใดทมจานวนโมลลดลง........................

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 5

นายสาโรจน บญเสง

4) B D สมดล ระบบเขาสสภาวะสมดลได หรอ ไมได สารใดเกดใหม ................. สารใดทมจานวนโมลเพมขน........................สารใดทมจานวนโมลลดลง........................ 5) A B C สมดล ระบบเขาสสภาวะสมดลได หรอ ไมได สารใดเกดใหม ................. สารใดทมจานวนโมลเพมขน........................สารใดทมจานวนโมลลดลง........................ 6) B C D สมดล ระบบเขาสสภาวะสมดลได หรอ ไมได สารใดเกดใหม ................. สารใดทมจานวนโมลเพมขน........................สารใดทมจานวนโมลลดลง........................ 7. ภาวะสมดล

อตราการเกดปฏกรยาเคมไปขางหนาเทากบปฏกรยายอนกลบ

เรมตนอตราการเกดปฏกรยาไปขางหนาเรมลดลง ในขณะทปฏกรยายอนกลบเรมเพมขน ทภาวะสมดลอตราการเกดปฏกรยาไปขางหนาและปฏกรยายอนกลบมคาเทากนถาไมมการรบกวนสมดลเกดขน ตวอยางเชนการทดลองในระบบของสารตอไปนดงสมการ N2O4(g) 2NO2(g) ไมมส สน าตาล

เมอเรานากาซไดไนโตรเจนเตตระออกไซดใสไวในขวดทมฝาปด และทาใหมอณหภม 100๐C กาซในขวดจะเรมเปลยนเปนสนาตาลและคอย ๆ เขมขนเรอย ๆ จนความเขมสคงท เมอทาการศกษาในระดบโมเลกลพบวา ในชวงแรกโมเลกลของ N2O4 จะแพรกระจายไปทวขวด จากนนจงคอย ๆ สลายตวเปน NO2 ซงมสน าตาล และโมเลกลของ NO2 จะคอย ๆ เพมมากขน จงเหนเปนสนาตาลเขมขน เมอจานวนโมเลกลของ N2O4 นอยลง N2O4 กจะสลายตวชาลงดวย

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 6

นายสาโรจน บญเสง

ในขณะทโมเลกลของ N2O4 สลายตว โมเลกลของ NO2 จะเกดขน และเมออตราการเกดปฏกรยาไปขางหนา (การสลายตวของ N2O4 ) เทากบอตราการเกดปฏกรยายอนกลบ (การเกด N2O4 ) ภาวะนเรยกวา ภาวะสมดล

8. กราฟแสดงความสมพนธระหวางอตราการเกดปฏกรยาเคมกบเวลาในระบบทมภาวะสมดล R1

A B R2 เมอเปรยบเทยบ R1 และ R2 ควรเปนอยางไร ทเรมตนปฏกรยา R1………………R2 ทภาวะสมดล R1………………R2 นอกจากการเกดภาวะสมดลนนจะตองเปนระบบปด เปนปฏกรยาทผนกลบไดแลว ภาวะสมดลจะเกดขนไดอกประการหนงทสาคญคอคณสมบตของระบบคงททง ส กลน และความเขมขนของสาร

อตราการเก

ดปฏก

รยาเค

ม

เวลา

สมดล

ปฏกรยายอนกลบ B A

ปฏกรยาไปขางหนา A B

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 7

นายสาโรจน บญเสง

กราฟแสดงในเทอมของความเขมขนของสมดลไดนามกของสารแตละตวในระบบได ซงทภาวะสมดลความเขมขนของสารทกตวในระบบจะคงทดงกราฟตอไปน A + B C + D กราฟแสดงความเขมขนทภาวะสมดลเมอความเขมขนของสาร ผลตภณฑ เทากบ สารตงตน กราฟแสดงความสมพนธทภาวะสมดลเมอความเขมขนของสารผลตภณฑ นอยกวา สารตงตน กราฟแสดงความสมพนธทภาวะสมดลเมอความเขมขนของสารผลตภณฑ มากกวา สารตงตน การแสดงกราฟสมดลของระบบในแงความเขมขนไมจาเปนตองเขยนความสมพนธระหวางความเขมขนของสารทกตวกบเวลา อาจเขยนพจาณาแคสารใดสารหนง

[ ]

เวลา

C + D

A + B

C + D

A + B [ ]

เวลา

C + D

A + B

[ ]

เวลา

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 8

นายสาโรจน บญเสง

9. ภาวะสมดลกบตวเรงปฏกรยา หากนาตวเรงใสเขาไปในปฏกรยาทสามารถเกดภาวะสมดลไดและปฏกรยาขณะนนยงไมเขาสสมดล ตวเรงจะเรงใหเขาสภาวะสมดลไดเรวขน โดยจะเรงใหปฏกรยาไปขางหนาและปฏกรยายอนกลบใหเทากน แตถาภาวะนนเขาสสมดลแลวตวเรงปฏกรยาจะไมมผลตอระบบ 10. สมดลเอกพนธและสมดลววธพนธ (Homogeneous and heterogeneous equilibrium) สมดลเอกพนธคอสมดลทมสามตงตนและผลตภณฑทกชนดมวฏภาคเดยวกนสวนสมดลทมวฏภาคตางกนตงแต 2 ชนดเรยกวาสมดลววธพนธ ตวอยางสมดลววธพนธไดแกสภาวะระหวางนาในสถานะของเหลวกบนาในสถานะไอ

H2O(l) H2O(g) เลอชาเตอรเอ (Lechatelier) กลาวไววา ระบบใดกตามทเขาสภาวะสมดล หากระบบถกระกวนดวยภาวะตางๆ (ความเขมขน อณหภม หรอ ความดน) จะทาใหระบบทเขาสสมดลนนเสยไป แตระบบจะพยายามปรบสภาวะใหเขาสสมดลอกครง แตจะไมเหมอนสมดลครงแรก เชน จากปฏกรยา A + B C + D ซงอยในภาวะสมดลถาเปลยนความเขมขนของสารตวหนงตวใดของระบบจะทาใหสมดลเปลยน ถาเพม [A] จะทาใหสมดลเปลยนทศทาง เพอลดความเขมขนของ A ตามหลกเลอชาเตอรเอ สมดลเปลยนจากซายไปขวา ทสมดลใหม [A] เพมขน [B] ลดลง [C] และ [D] เพมขน เมอเทยบกบสมดลเดม

สมดลเกา สมดลเวลา

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 9

นายสาโรจน บญเสง

ถาลด [A] จะทาใหสมดลเปลยนทศทาง เพอเพมความเขมขนของ A ตามหลกเลอชาเตอรเอ สมดลเปลยนจากขวาไปซาย ทสมดลใหม [A] ลดลง [B] เพมขน [C] และ [D] ลดลง เมอเทยบกบสมดลเดม 11. คาคงทสมดลกบสมการเคม กาหนดใหปฏกรยาเคมคอ aA + bB cC + dD เมอเขยนคาคงทสมดล (K) จะไดความสมพนธดงน

ba

dc

[B][A][D][C]K = ... (1)

หากมการเปลยนแปลงสมการเคม เชนกลบสมการจากสารตงตนเปนสารผลตภณฑหรอจานวนโมลของสมการเปลยนแปลงไปจากเดม กจะมผลตอคาคงทสมดลใหมดวย ดงตวอยาง กรณท 1. ถากลบสมการจากสารตงตนเปนสารผลตภณฑคาคงทสมดลใหมจะเปนสวนกลบกบคาคงทเดมเชน

A + B C + D … K1 คาคงทสมดลคอ

[A][B][C][D]K1 =

ถากลบสมการ

C + D A + B … K2 คาคงทสมดลคอ

[C][D][A][B]K 2 =

สมดลเกา สมดลเวลา

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 10

นายสาโรจน บญเสง

จะเหนไดวา

12 K

1K =

กรณท 2. ถานาสมการเคมมารวมกนจะสงผลตอคาคงทเดม คาคงทใหมจะเทากบคาคงทของปฏกรยาแรกคณดวยคาคงทของปฏกรยาทสองเชน A + B C + D … K1 เขยนคาคงทสมดลได

[A][B][C][D]K1 =

E + F G + B … K2 เขยนคาคงทสมดลได

[E][F][G][B]K 2 =

เมอรวมสมการเคมจะได A + E + F C + D + G เขยนคาคงทสมดลได

[A][E][F][C][D][G]K3 =

จะเหนไดวา 321 K

[A][E][F][C][D][G]KK ==×

กรณท 3. ถานาจานวนเตมใดๆ (n = 1, 2, 3, …) คณเขาไปในสมการจะพบวา คาคงทใหมเทากบคาคงทเดมกาลง n เชน A + B C + D … K1 เขยนคาคงทสมดลได

[A][B][C][D]K1 =

เอาสองคณทงสมการจะได

2A + 2B 2C + 2D … K2

เขยนคาคงทสมดลได 22

22

2 [B][A][D][C]K =

จะเหนไดวา 212 KK =

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 11

นายสาโรจน บญเสง

ดงนนสรปไดวา

1) ถากลบสมการคา K จะกลบเศษเปนสวน 2) ถานาสมการมารวมกนคา K จะนามาคณกน 3) ถาเอาเลขคณทงสมการคา K นามายกกาลง

ตวอยาง จงหาคา K ของปฏกรยาตอไปน A + B C + D --- K1 G + B E + F --- K2 A + E + F C + D + G K = ……………………… ตวอยาง คาคงทสมดลของปฏกรยา 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) เทากบ 1× 1012 คาคงทสมดลของปฏกรยา NO(g) + 1/2O2(g) NO2(g) เทากบเทาใด K = ……………………………………………. 12. การหาคาคงท K มทงหมด 4 แนวทาง

1) ใหหา คาคงทสมดล โดยกาหนดความเขมขนใหทกคา 2) ใหหาคาคงทสมดล โดยกาหนดความเขมขนใหบางคา สวนคาทเหลอหาจากสมการ

เคม 3) กาหนดคาคงทสมดลให และหาความเขมขนของสารแตละตว 4) การหาคา K เมอมการรบกวนสมดล

คา K ทนามาคด คดเฉพาะสารทเปน aqueous และ gas เทานน ตวอยาง 12.1 จากปฏกรยา A(s) + 2B(g) + 2C(g) 4D(g) + 6E(s) + F(g) ทภาวะสมดลในภาชนะ 5 ลตรซงมสารตางๆ ดงน A = 15 mol, B = 5 mol, C = 10 mol, D = 20 mol, E = 5 mol และ F = 5 mol จงหาคา K

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 12

นายสาโรจน บญเสง

ตวอยาง 12.2 จากปฏกรยาเคมตอไปน N2O4(g) 2NO2(g) ทภาวะสมดลพบวาความเขมขนของ N2O4 มคาเทากบ 4.50 × 10-2 mol/dm3 และ ความเขมขนของ NO2 เทากบ 1.61 × 10-2 mol/dm3 จงคานวณหาคา K ของปฏกรยาน ตวอยาง 12.3 3.0 โมลของ SO2 และ 1.50 โมลของ O2 บรรจอยในภาชนะ 2.0 dm3 ทอณหภม 1350 K จากการทดลองพบวาทภาวะสมดลม O2 0.90 โมล จงคานวณหาคาคงทสมดลของปฏกรยา 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) ตวอยาง 12.4 1.24 โมลของ H2 และ 5.08 โมลของ N2 บรรจอยในภาชนะ 10 dm3 ท 400 ๐C เมอถงภาวะสมดลม NH3 0.159 โมลเกดขน จงคานวณหาคา K สาหรบปฏกรยา N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 13

นายสาโรจน บญเสง

ตวอยาง 12.5 การทดลองในการสนดาปใน combustion chamber ท 1800 K ความเขมขนเรมตนของ N2 และ O2 เทากบ 2.2 และ 0.060 mol/dm3 ตามลาดบคาคงทสมดลของปฏกรยา

N2(g) + O2(g) 2NO(g)

เทากบ 1.2 × 10-4 ท 1800 K จงคานวณหาความเขมขนของ N2, O2 และ NO ทภาวะสมดล ตวอยาง 12.6 จากการเผา PCl5 0.08 โมล ในภาชนะ 2 ลตรใหความรอน 250 ๐C รอใหถงภาวะสมดลพบวาจะให Cl2(g) 0.05 โมล จงคานวณหาคาคงทสมดลของปฏกรยาท 250 ๐C ตวอยาง 12.7 ปฏกรยา A(g) + B(g) C(g) + D(g) ถาอณหภมท 25๐C ปรมาตร 1 ลตรมกาซ A, B, C และ D อย 2, 2, 1 และ 1 โมลตามลาดบถารบกวนสมดลโดยการเตม A ลงไปโดยไมเปลยนอณหภมพบวาเมอระบบเขาสสมดลใหมจะมกาซ B เหลออย 1.5 โมล อยากทราบวาเตมกาซ A ลงไปกโมล

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 14

นายสาโรจน บญเสง

12. การเปลยนแปลงภาวะสมดล อทธพลทมตอภาวะสมดลของระบบและสามารถทาใหสมดลของระบบเปลยนไปมดงน

1) ความเขมขน 2) ความดน 3) อณหภม 1) ความเขมขนกบการเปลยนภาวะสมดล จะสงผลใหสมดลเกดการเปลยนแปลงแลวเกด

สมดลใหมเกดขน ตวอยางเชนการทดปฏกรยาระหวาง Fe(NO3)3 กบสารละลาย NH4SCN เมออยในระบบสมดลเขยนสมการไดดงน Fe3+(aq) + SCN-(aq) FeSCN2+(aq) สเหลองออน ไมมส สแดง

เมอเตมสารละลาย Fe(NO3)3 ลงไปในระบบทสมดลแลวความเขมขนของ Fe3+ ในระบบเพมขนจะพบวาสารละลายผสมมสแดงเขมขนแสดงใหเหนวาระบบเกดการปรบตวโดยม FeSCN2+ ไอออนเกดเพมขนและในทสดสคงทอกครง แสดงวาระบบเขาสสมดลอกครง

เมอเตมสารละลาย NH4SCN จะทาใหความเขมขนของ SCN- ไอออนในระบบเพมขนสารละลายผสมจะมสแดงเขมขนแสดงวาม FeSCN2+ เพมขนไอออนเกดเพมขนตอมาสจะคงทแสดงวาระบบเขาสสมดลอกครง

ตวอยางท 12.1 จงทานายการดาเนนไปของปฏกรยาเมอรบกวนสมดลวาทศทางไปทางไหนเพอปรบเขาสสมดลใหม 2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2 เตม Fe(NO3)3 สมดลเลอนไปทาง …………………… เตม Pb(NO3)3 สมดลเลอนไปทาง …………………… เตม KI สมดลเลอนไปทาง …………………… เตม AgNO3 สมดลเลอนไปทาง …………………… เตม LiI สมดลเลอนไปทาง ……………………

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 15

นายสาโรจน บญเสง

ตวอยางท 12.2 A + 3B 2C ถาเพมความเขมขนของ A ลงไปจงวาดกราฟแสดงภาวะสมดลใหม แตเมอลดความเขมขนของ C กราฟสมดลใหมจะเปนอยางไร ในกรณทเปนปฏกรยาจาพวกกรดเบส - ถาเตมกรดหรอเกลอทเปนกรดเปรยบเสมอนเตม H+ - ถาเตมเบสหรอเกลอทเปนเบส เปรยบเสมอนเตม OH-

2) ความดนกบการเปลยนภาวะสมดล จะมผลเฉพาะกาซหรอไอเทานน ระบบจะเขาส

สมดลเมอถกรบกวนตามหลกของเลอชาเตอลเอ โดยอาศยกฎของบอยล (Boyle’s law): P

V 1α

และกฎของอาโวกาโดร: V α n ถารบกวนสภาวะสมดลโดยการเพมความดนของระบบ ระบบจะปรบตวไปในทางทจะลด

ความดนของตวเอง โดยการลดจานวนโมลของแกส คอเกดปฏกรยาจากดานทมแกสมากไปยงดานทมแกสนอย แลวเขาสสมดลใหม

เวลา

[ ]

A B C

เวลา

[ ]

A B C

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 16

นายสาโรจน บญเสง

แตถารบกวนภาวะสมดลโดยการลดความดนของระบบ ระบบจะปรบตวไปในทางทจะ

เพมความดนของตวเอง โดยการเพมจานวนโมลของแกส คอเกดปฏกรยาจากดานทมแกสนอยไปยงดานทมแกสมาก แลวเขาสภาวะสมดลใหม

ดงนนสามารถสรปไดดงน ถาเพมความดนสมดลจะเลอนไปทางโมลนอย และ ถาลดความดนสมดลจะเลอนไปทางโมลมาก แตถาจานวนโมลเทากนเมอเปลยนความดนระบบจะเขาสภาวะสมดลใหมโดยไมมการปรบตว เชน 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 3 mol 2 mol ถาเพมความดนระบบจะปรบตวเขาสสมดลโดยเลอนไปทางโมลนอย นนคอเลอนจากซายไปขวา ถาลดความดนระบบจะปรบตวเขาสสมดลโดยเลอนไปทางโมลมาก นนคอเลอนจากขวาไปซาย ตวอยางท 12.3 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)

• เพมความดนสมดลเลอนไปทาง……………………….. • ลดความดนสมดลเลอนไปทาง………………………… • ถาตองการใหสมดลเลอนจากซายไปขวา (สมดลเลอนไปขางหนา) ตองลดหรอเพมความ

ดน……………….. ถาเพมความดนใหระบบจะไดกราฟทสมดลใหมเปนเชนไร

เวลา

CO O2 CO2

ความเขมข

น

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 17

นายสาโรจน บญเสง

ถาลดความดนใหระบบจะไดกราฟทสมดลใหมเปนเชนไร

3) อณหภมกบการเปลยนภาวะสมดล อณหภมมผลตอสมดลเคมวาดาเนนไปขางหนาหรอยอนกลบตองพจารณากอนวาปฏกรยาเคมนนเปนดดหรอคายความรอน หากปฏกรยาเปนปฏกรยาดดความรอน เมอเพมอณหภมจะสงผลใหระบบดาเนนไปขางหนามากขนแตหากลดอณหภมจะสงผลใหปฏกรยาเกดยอนกลบ ในทางกลบกนหากเปนปฏกรยาคายความรอนหากลดอณหภมจะสงผลใหปฏกรยาดาเนนไปขางหนา แตเมอเพมอณหภมปฏกรยาจะเกดยอนกลบ ตารางพจารณาปฏกรยาวาดดหรอคายความรอน ปฏกรยาดดความรอน (Endothermic reaction)

ปฏกรยาคายความรอน (Exothermic reaction)

A + B + 100 kJ C + D A + B C + D - 100 kJ A + B C + D ΔH เปนบวก A + B C + D - heat A + B + heat C + D A C + D

A + B - 100 kJ C + D A + B C + D + 100 kJ A + B C + D ΔH เปนลบ A + B C + D + heat A + B - heat C + D A + B C

ตวอยาง 12.4 จากสมการ N2O4(g) + 92 kJ 2NO2(g) หากเพมอณหภมปฏกรยาจะปรบเขาสภาวะสมดลโดย……………………..

เวลา

CO O2 CO2 คว

ามเขมข

น

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 18

นายสาโรจน บญเสง

ตวอยาง 12.5 จากสมการ 2CO2 2CO + O2 จงทานายกราฟหลงจากรบกวนระบบ ถาเพมอณหภมใหแกระบบ ถาลดอณหภมแกระบบ 13 การใชหลกของเลอชาเตอรเอในอตสาหกรรม

ในการผลตทางดานอตสาหกรรมผลงทนจะตองทาการผลตและเลอกใชวธผลตในการเปลยนวตถดบเพอใหไดผลตภณฑมากทสด ในการผลตกาซแอมโมเนยมปฏกรยาดงน N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + 92 kJ

เวลา

CO O2 CO2

ความเขมข

น

เวลา

CO O2 CO2

ความเขมข

น

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 19

นายสาโรจน บญเสง

จากปฏกรยาถาอาศยหลกของเลอชาเตอลเอเพอใหไดกาซมาก ๆ ทาไดดงน

1) ลดอณหภม 2) เพมความดน 3) เพมความเขมขนของสารตนและลดความเขมขนของสารใหม

แตในทางปฏบตจะใชหลกของเลอชาเตอรเอ เพยงอยางเดยวไมไดในทางอตสาหกรรมจะตองคานงถงเวลาและเงนทนดวย

จากการทดลองพบวาภาวะทพอเหมาะคออณหภมทเหมาะสมประมาณ 500๐C และใชตวเรงปฏกรยาดวย ซงตวเรงปฏกรยาทเหมาะสมคอเหลก

ปฏกรยาการเตม H2

ปฏกรยาการเตม H2 และการดง NH3

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 20

นายสาโรจน บญเสง

ตวอยางท 13.1 การเตรยมกาซซลเฟอรไตรออกไซด (SO3) เพอใชเปนสารตงตนในการเตรยมกรดซลฟวรก โดยการนากาซซลเฟอรไดออกไซด (SO2) มาทาปฏกรยากบกาซออกซเจนดงสมการ

2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) ซงปฏกรยานเปนปฏกรยาคายความรอน จงใชหลกเลอชาเตอลเอเพอใหไดผลตภณฑปรมาณมาก

แบบฝกหดเพมเตมเรอง สมดลเคม 1. จงหาคา K ของสมการตอไปน ในกรณทเกยวกบกาซ ใหหาทง Kp และ KC และเขยนสมการแสดงความสมพนธของ KP กบ KC ดวย ก. 2NOCl(g) 2 NO (g) + Cl2 (g) ข. COCl2(g) CO (g) + Cl2 (g) ค. NO(g) ½ N2 (g) + ½ O2 (g) ง. Zn (s) + CO2(g) ZnO (s) + CO (g) จ. MgSO4(s) MgO (s) + SO3 (g) ……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 21

นายสาโรจน บญเสง

……………….……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………. 2. สมการของปฏกรยา CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) ทอณหภม 800 °C ความดนของ CO2 เทากบ 0.236 atm จงคานวณ (ก) KP (ข) KC ทอณหภมน ……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………. 3. แอมโมเนยมคารบาเมต ( NH4CO2NH2 ) สลายตวดงสมการ NH4CO2NH2 (s) 2NH3 (g) + CO2 (g) ตอนเรมตนปฏกรยามแอมโมเนยมคารบาเมตทเปนของแขงเพยงอยางเดยว และเมออณหภม 40°C พบวามความดนของกาซ (NH3 และ CO2) เทากบ 0.363 atm จงคานวณหาคาคงทสมดล (KP) ……………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………. 4.ทภาวะสมดล คา KC ของสมการ H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g) เทากบ 4.2 ทอณหภม 1650 ° C เมอเรมตนปฏกรยานา CO2 0.8 โมล ฉดเขาไปในภาชนะขนาด 5 ลตร ทม H2 อย 0.80 โมล จงคานวณหาความเขมขนของสารตงตนและสารผลตภณฑทภาวะสมดล ……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 22

นายสาโรจน บญเสง

5. จงเตมคาวา “เพมขน” “ลดลง” หรอ “ไมเปลยนแปลง” ถามการรบกวนสมดลของปฏกรยาตอไปนลงในชองวางใหถกตอง H2 (g) + Cl2 (g) 2 HCl (g) + 68 kJ การเปลยนแปลง [Cl2] [HCl] K

เตม H2 ลงไป

เพมอณหภมใหกบระบบ

เพมปรมาตรใหกบระบบ 6. ปฏกรยาการเตรยมแอมโมเนย N2 (g) + 3H2 (g) 2 NH3 (g) ปฏกรยานเปนปฏกรยาดดความรอน ในอตสาหกรรมตองการใหไดผลตภณฑมากทสดคอปฏกรยาเลอนจากซายไปขวา อาศยความรเรองหลกของเลอชาเตอลเอในการทาใหได NH3 มาก ๆ สามารถทาไดโดย ……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….

สาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ สมดลเคม / 23

นายสาโรจน บญเสง

ในทางปฏบตจรงไดมการเปลยนแปลงสภาวะตาง ๆ ใหนกเรยนเตมขอดและขอเสยของการเปลยนแปลงนน ๆ ลงในตาราง สภาวะ การเปลยนแปลง ขอด ขอเสย อณหภม

สง ตา

…………………………………………………………

………………………………………………………….

ความดน

สง ตา

…………………………………………………………

…………………………………………………………

ในอตสาหกรรมเลอกใชอณหภมท……………….. ความดนท……………………… และเมอเตมตวเรงปฏกรยาจะมผลตอสมดลเคมหรอไม……………………………