Gick den här frågan verkligen att lösa?
Hej, Pluggakuten!
Jag skrev prov idag i Kemi som handlade om bland annat gasjämvikter. En av uppgifterna såg ut på ungefär följande vis:
Man låter 0.6 cm3 syrgas och 0.3 cm3 kväveoxid reagera med varandra och bilda en gasblandning som endast består av kvävedioxid och dikvävetetraoxid. Båda gaserna hade innan blandnigen trycket 101 kPa och temperaturen 298 K. I den nya gasblandningen ställer en jämvikt 2NO2 ⇌ N2O4 in sig med totalvolymen 0.36 cm3 vid temperaturen 298 K. Bestäm jämviktskonstanten K.
Jag började med att beräkna antalet mol syrgas och kväveoxid man hade från början med hjälp av ideala gaslagen. Jag fick då:
Dessa värden är avrundande så att de passar med varandra. Utifrån värdena i uppgiften borde det egentligen bli lite gas över.
Sedan skrev jag en balanserad reaktionsformel för att räkna ut hur mycket NO2 respektive N2O4 som bildades:
6NO + 3O2 → 2NO2 + 2N2O4
Enligt den här reaktionen bildas det alltså lika många mol NO2 som N2O4 och mängden blir en tredjedel av antalet mol NO vi hade från början. Detta innebär då att det bildas ca. av båda.
Nu kommer vi till problemet med uppgiften. Hur i hela friden ska man räkna på hur dessa substansmängder förändras när den nya jämvikten ställer in sig?
Det luriga är att reaktionen sker i två steg. Först får du fullständig oxidation av kvävemonoxid till kvävedioxid. Det vet man eftersom det inte finns kvar någon kvävemonoxid eller syrgas i jämviktsblandningen.
2NO + O2 --> 2NO2
En egenskap hos kvävedioxid är att den kan bilda en dimer, alltså reagera med och bilda en "dubbel version" av sig själv. Detta är en jämviktsreaktion:
2NO2 <--> N2O4
Du måste alltså börja med att räkna ut hur mycket NO2 som bildas i första reaktionen. Sedan får du anta att det förbrukas x mol NO2 i nästa reaktion varvid det bildas 0,5x mol N2O4. Det går utifrån detta att teckna ett uttryck för jämviktskonstanten, men det saknas information för att helt bestämma värdet. Hade ni någon mer information i uppgiften?
Ja ha, det vet jag inte hur vi skulle kunna ha vetat. Väldigt lurigt faktiskt om det var tänkt så.
Jag är rätt säker på att det var all information som fanns på provet. Jag har skrivit till min kemilärare och bett om att få uppgiften så jag kan nog dubbelkolla senare. Men såvitt jag kommer ihåg (brukar komma ihåg uppgifter ganska bra) så fanns det ingen mer information.
På senare eftertanke fanns det lite information till. Man visste att trycket i behållaren var 101 kPa vid jämvikten. Räcker det för att bestämma K då?
Ja då går det. Du kan räkna ut hur många mol gaspartiklar som måste finnas i jämviktsblandningen, så du vet vad substansmängderna av NO2 och N2O4 summerar till vid jämvikt. Med den informationen kan du bestämma värdet på x och då går det att bestämma värdet på jämviktskonstanten.
Men som förkunskap måste man veta att det egentligen inte bildas N2O4 initialt utan att all N2O4 kommer från kvävedioxiden?
Ja fast egentligen kan man räkna som du gör också, det kommer bli samma svar i slutändan.
Men om man räknar så som jag gör vet man ju inte åt vilket håll jämvikten kommer börja röra sig när den ställer in sig, eller? om man vet det som du skrev blir det ju enkelt för man vet att all dikvävetetraoxid kommer från kvävedioxiden. Då vet man alltså att antalet mol kvävedioxid måste minska. Men om man räknar så som jag gör vet man ju inte vad som minskar och vad som ökar.
Det spelar ingen roll att man inte vet det, för det kommer visa sig (x blir positivt eller negativt).
Ah, såklart. Det var alltså matematiken det brast i, inte nödvändigtvis kemiförståelsen...
Hur som helst tackar jag så hjärtligt för hjälpen!
