ثابت تعادل و رفتار واکنش در شیمی دوازدهم

برای این سوال، ابتدا باید وضعیت تعادل واکنش را بررسی کنیم: واکنش: \( \text{N}_2\text{O}_4 \, (g) \rightleftharpoons 2 \, \text{NO}_2 \, (g) \) ابتدا غلظت‌های اولیه را محاسبه می‌کنیم: غلظت \( \text{N}_2\text{O}_4 \): $\text{[N}_2\text{O}_4] = \frac{0.1 \, \text{mol}}{0.5 \, \text{L}} = 0.2 \, \text{M}$ غلظت \( \text{NO}_2 \): $\text{[NO}_2] = \frac{0.2 \, \text{mol}}{0.5 \, \text{L}} = 0.4 \, \text{M}$ حال، ثابت تعادل \( K_c \) برای واکنش به این صورت محاسبه می‌شود: $K_c = \frac{[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]} = \frac{(0.4)^2}{0.2} = \frac{0.16}{0.2} = 0.8$ با توجه به اینکه \( K_c = 0.8 \)، حال وضعیت تعادل را بررسی می‌کنیم: 1. واکنش در تعادل است؟ - نادرست است، زیرا نسبت غلظت‌ها با ثابت تعادل برابر نیست. 2. واکنش در جهت مصرف \( \text{N}_2\text{O}_4 \) است؟ - درست است، زیرا غلظت \( \text{NO}_2 \) بیشتر از میزان لازم برای تعادل است. 3. واکنش با مصرف کمتر از 0.1 مول \( \text{NO}_2 \) به تعادل می‌رسد؟ - نادرست است، زیرا برای رسیدن به تعادل، نیاز به مصرف بیشتری از \( \text{NO}_2 \) است. 4. واکنش با تولید بیش از 0.05 مول \( \text{N}_2\text{O}_4 \) به تعادل می‌رسد؟ - درست است، زیرا برای رسیدن به تعادل، \( \text{N}_2\text{O}_4 \) باید تولید شود. بنابراین، عبارات 2 و 4 درست هستند.

برای بررسی وضعیت تعادل واکنش و ارزیابی عبارات داده شده، ابتدا لازم است غلظت‌های اولیه را محاسبه کنیم: غلظت N2O4: $$[C_{N2O4}] = \frac{0.1 \, \text{mol}}{0.5 \, \text{L}} = 0.2 \, \text{M}$$ غلظت NO2: $$[C_{NO2}] = \frac{0.2 \, \text{mol}}{0.5 \, \text{L}} = 0.4 \, \text{M}$$ حال، ثابت تعادل $K_c$ برای واکنش به صورت زیر است: $$K_c = \frac{[NO2]^2}{[N2O4]} = \frac{(0.4)^2}{(0.2)} = \frac{0.16}{0.2} = 0.8$$ با توجه به اینکه $K_c$ برابر 0.2 است، می‌توانیم وضعیت را تحلیل کنیم: 1) واکنش در تعادل است. نادرست است، زیرا نسبت غلظت‌ها با ثابت تعادل برابر نیست. 2) واکنش درجهت مصرف N2O4 است. درست است، زیرا غلظت NO2 بیشتر از میزان لازم برای تعادل است. 3) واکنش با مصرف کمتر از 0.1 مول NO2 به تعادل می‌رسد. نادرست است، زیرا برای رسیدن به تعادل، نیاز به مصرف بیشتری از NO2 است. 4) واکنش با تولید بیش از 0.05 مول N2O4 به تعادل می‌رسد. درست است، زیرا برای رسیدن به تعادل، N2O4 باید تولید شود. بنابراین، عبارات 2 و 4 درست هستند. 😊