Keseimbangan kimia: soalan latihan dengan penyelesaian langkah demi langkah

Soalan latihan Keseimbangan kimia percuma dengan rajah, petunjuk dan penyelesaian lengkap. Nilai baharu setiap kali, pada tiga tahap: Kc daripada kepekatan, Jadual ICE, jadual ICE dengan kuadratik.

Soalan latihan percumaMudah
N2​0.2mol/L+3H2​0.4mol/L⇌2NH3​0.3mol/LKc​ = ?

Bagi tindak balas N2 + 3H2 ⇌ 2NH3, kepekatan keseimbangan ialah [N2] = 0.2 mol/L, [H2] = 0.4 mol/L, [NH3] = 0.3 mol/L. Cari pemalar keseimbangan Kc.

[N2] = 0.2[H2] = 0.4[NH3] = 0.3
Soalan seterusnya →
Berlatih Keseimbangan kimia secara percumaBerlatih Keseimbangan kimia sekarang5 soalan percuma setiap hari. Tiada kad diperlukan.

Apa yang anda latih

  1. MudahKc daripada kepekatan
  2. SederhanaJadual ICE
  3. Sukarjadual ICE dengan kuadratik

Cara menyelesaikan soalan Keseimbangan kimia

  1. Tulis Kc dengan hasil di atas bahan tindak balas, setiap satu dinaikkan kepada kuasa pekalinya.
  2. Sediakan jadual ICE: Awal, Perubahan (dalam langkah x darab pekali), Keseimbangan.
  3. Masukkan ungkapan keseimbangan ke dalam Kc dan selesaikan untuk x.
  4. Semak sama ada x cukup kecil untuk anggaran; jika tidak, selesaikan kuadratik.

Kesilapan lazim

  • Terlupa eksponen dalam Kc.
  • Menggunakan kepekatan awal dan bukannya kepekatan keseimbangan.
  • Menggunakan anggaran x kecil apabila x tidak kecil.

Formula utama

Pemalar keseimbangan
Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b)
Jadual ICE
Awal, Perubahan (×pekali), Keseimbangan
Kuadratik
x = (−b + √(b² − 4ac))/(2a)

Pelajari Keseimbangan kimia dari awal

Sebelum ini: Molariti & pencairan

1Apa itu keseimbangan kimia

Banyak tindak balas tidak berjalan hingga selesai. Sebaik sahaja sedikit hasil terbentuk, ia mula bertindak balas kembali menjadi bahan permulaan. Anak panah berganda ⇌ menunjukkan ini.

H₂ + I₂ ⇌ 2HI

Pada mulanya tindak balas ke hadapan adalah pantas, kerana terdapat banyak H₂ dan I₂. Apabila ia digunakan, tindak balas itu menjadi perlahan, manakala tindak balas ke belakang menjadi lebih pantas.

Selepas beberapa lama kedua-dua tindak balas berjalan pada kelajuan yang sama. Kepekatan kemudian berhenti berubah. Keadaan ini dipanggil keseimbangan.

tc[H₂] = [I₂][HI]0.50.25

Tindak balas tidak berhenti. Molekul masih bertindak balas dalam kedua-dua arah, tetapi setiap HI yang terbentuk diimbangi oleh satu yang terurai. Bayangkan eskalator tempat orang berjalan naik dan turun pada kadar yang sama: bilangan orang pada setiap tingkat kekal sama.

Semakan kendiri Apakah yang benar pada keseimbangan kimia?
  1. Kedua-dua tindak balas telah berhenti
  2. Kepekatan bahan tindak balas dan hasil adalah sama
  3. Semua bahan tindak balas telah bertukar menjadi hasil
  4. Tindak balas ke hadapan dan ke belakang berjalan pada kadar yang sama

Jawapan: Tindak balas ke hadapan dan ke belakang berjalan pada kadar yang sama. Pada keseimbangan kedua-dua kadar adalah sama, jadi kepekatan kekal malar. Kepekatan tidak perlu sama antara satu sama lain, dan tindak balas terus berjalan.

2Pemalar keseimbangan Kc

Pada keseimbangan kepekatan sentiasa mematuhi satu nisbah tetap, iaitu pemalar keseimbangan. Bagi tindak balas aA + bB ⇌ cC + dD:

Kc = [C]c · [D]d / ([A]a · [B]b)

Kurungan segi empat bermaksud kepekatan dalam mol/L pada keseimbangan. Hasil di atas, bahan tindak balas di bawah, dan setiap satu dinaikkan kepada kuasa pekalinya.

Bagi H₂ + I₂ ⇌ 2HI itu memberikan Kc = [HI]² / ([H₂] · [I₂]).

  • Kc yang besar (jauh lebih daripada 1): pada keseimbangan kebanyakannya hasil.
  • Kc yang kecil (jauh kurang daripada 1): kebanyakannya bahan tindak balas.
  • Kc hanya berubah dengan suhu, bukan dengan kuantiti permulaan.

Prinsip Le Chatelier: jika anda mengganggu keseimbangan, ia beralih untuk membatalkan sebahagian gangguan itu. Menambah bahan tindak balas menolaknya ke arah hasil; mengeluarkan hasil melakukan perkara yang sama.

Semakan kendiri Bagi N₂O₄ ⇌ 2NO₂, [N₂O₄] = 0.08 mol/L dan [NO₂] = 0.2 mol/L pada keseimbangan. Berapakah Kc?
  1. 0.4
  2. 0.5
  3. 2.5
  4. 2

Jawapan: 0.5. Kc = [NO₂]² / [N₂O₄] = 0.04 / 0.08 = 0.5. Terlupa kuasa dua memberikan 0.2 / 0.08 = 2.5, dan menyongsangkan pecahan memberikan 2.

3Jadual ICE

Selalunya anda hanya tahu kepekatan permulaan dan Kc. Jadual ICE menjejaki bagaimana semuanya berubah:

  • Initial (Awal): kepekatan pada permulaan.
  • Change (Perubahan): setiap bahan berubah sebanyak x kali pekalinya. Bahan tindak balas berkurang (−), hasil bertambah (+).
  • Equilibrium (Keseimbangan): awal tambah perubahan.

Bagi H₂ + I₂ ⇌ 2HI bermula daripada 0.5 mol/L H₂ dan I₂:

  • H₂: 0.5 − x
  • I₂: 0.5 − x
  • HI: 0 + 2x

Kemudian masukkan baris keseimbangan ke dalam ungkapan Kc dan selesaikan untuk x.

Apabila kedua-dua belah ialah kuasa dua sempurna, seperti di sini, ambil punca kuasa dua kedua-dua belah. Jika tidak anda mendapat persamaan kuadratik ax² + bx + c = 0, dan anda mengekalkan punca yang memberikan kepekatan positif:

x = (−b + √(b² − 4ac)) / (2a)
Semakan kendiri Anda bermula dengan 1.0 mol/L N₂O₄ sahaja, dan x mol/L daripadanya bertindak balas: N₂O₄ ⇌ 2NO₂. Berapakah [NO₂] pada keseimbangan?
  1. 1.0 − 2x
  2. 2x
  3. x
  4. x²

Jawapan: 2x. Setiap N₂O₄ yang bertindak balas memberikan dua NO₂, jadi perubahan bagi NO₂ ialah +2x, bermula daripada 0. Menulis x terlupa pekali; kuasa dua hanya muncul kemudian, di dalam Kc.

4Kaedah langkah demi langkah

  1. Tulis persamaan seimbang dan ungkapan Kc: hasil di atas bahan tindak balas, setiap satu kepada kuasa pekalinya.
  2. Jika kepekatan keseimbangan diberi, masukkannya dan hitung Kc. Anda selesai.
  3. Jika tidak, sediakan jadual ICE dengan satu anu x, didarab dengan pekali.
  4. Masukkan ungkapan keseimbangan ke dalam Kc.
  5. Selesaikan untuk x: dengan punca kuasa dua jika kedua-dua belah ialah kuasa dua, jika tidak dengan rumus kuadratik.
  6. Cari kepekatan yang diminta, dan semak bahawa setiap kepekatan positif dan memberikan semula Kc.

5Contoh terselesai

Ikuti setiap langkah. Cuba ramalkan langkah seterusnya sebelum anda membukanya.

Contoh terselesai

0.5 mol/L H₂ dan 0.5 mol/L I₂ dimasukkan ke dalam bekas dan bertindak balas: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, dengan Kc = 4. Cari kepekatan keseimbangan [HI] dan [H₂].

1

Tulis Kc

Kc = [HI]² / ([H₂] · [I₂]) = 4
2

Sediakan jadual ICE

Awal: H₂ 0.5, I₂ 0.5, HI 0. Perubahan: −x, −x, +2x.

Keseimbangan: [H₂] = [I₂] = 0.5 − x dan [HI] = 2x.

3

Gantikan ke dalam Kc

4 = (2x)² / (0.5 − x)²

Kedua-dua pembilang dan penyebut ialah kuasa dua.

4

Ambil punca kuasa dua

2 = 2x / (0.5 − x)
1 − 2x = 2x ⇒ x = 0.25 mol/L
5

Cari kepekatan

[HI] = 2x = 0.50 mol/L dan [H₂] = [I₂] = 0.5 − 0.25 = 0.25 mol/L.

6

Semak jawapan

0.50² / (0.25 · 0.25) = 0.25 / 0.0625 = 4

Ini memberikan semula Kc = 4, dan semua kepekatan adalah positif.

Jawapan

[HI] = 0.50 mol/L dan [H₂] = [I₂] = 0.25 mol/L

6Kesilapan lazim

  • Terlupa eksponen. Pekali 2 bermaksud kepekatan dikuasaduakan.
  • Meletakkan bahan tindak balas di atas. Kc sentiasa hasil di atas bahan tindak balas.
  • Menggunakan kepekatan awal dalam Kc dan bukan kepekatan keseimbangan.
  • Terlupa mendarab x dengan pekali dalam baris perubahan: 2HI berubah sebanyak 2x, bukan x.
  • Menggunakan penghampiran “x kecil” apabila ia tidak kecil. Jika x lebih daripada kira-kira 5% nilai permulaan, selesaikan kuadratik.
  • Mengekalkan punca negatif kuadratik, yang memberikan kepekatan negatif.
Semakan kendiri Bagi H₂ + I₂ ⇌ 2HI, kepekatan keseimbangan ialah [H₂] = 0.1, [I₂] = 0.1 dan [HI] = 0.4 mol/L. Berapakah Kc?
  1. 0.0625
  2. 16
  3. 40
  4. 80

Jawapan: 16. Kc = 0.4² / (0.1 · 0.1) = 0.16 / 0.01 = 16. Tanpa kuasa dua anda mendapat 40, dan hasil di bawah bahan tindak balas memberikan 0.0625.

7Rupa soalan peperiksaan

  • Mudah: Kc daripada kepekatan. Semua kepekatan keseimbangan diberi; tulis Kc dan hitungnya.
  • Sederhana: jadual ICE. H₂ + I₂ ⇌ 2HI daripada kuantiti permulaan yang sama; ambil punca kuasa dua untuk mencari x, kemudian kepekatan.
  • Sukar: jadual ICE dengan kuadratik. Bahan seperti PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂ terurai daripada permulaan yang diketahui; selesaikan x² + Kc·x − Kc·c₀ = 0.

Contoh soalan sukar: 0.5 mol/L PCl₅ dengan Kc = 0.2 memberikan x² + 0.2x − 0.1 = 0, jadi x = 0.232 mol/L Cl₂ dan [PCl₅] = 0.268 mol/L.

Belajar langkah demi langkah dalam aplikasiBelajar langkah demi langkah dalam aplikasi

Contoh penyelesaian

Contoh 1Mudah
N2​O4​0.08mol/L⇌2NO2​0.05mol/LKc​ = ?

Bagi tindak balas N2O4 ⇌ 2NO2, kepekatan keseimbangan ialah [N2O4] = 0.08 mol/L, [NO2] = 0.05 mol/L. Cari pemalar keseimbangan Kc.

[N2O4] = 0.08[NO2] = 0.05

Cari nilai Kc

Tunjukkan petunjuk
  1. Hasil di atas, bahan tindak balas di bawah.
  2. Setiap kepekatan dinaikkan kepada kuasa pekalinya.
  3. K = [NO2]2/([N2O4]).
Tunjukkan jawapan dan penyelesaian langkah demi langkah

Keseimbangan kimia: bagi aA + bB ⇌ cC + dD, pemalar keseimbangan ialah Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), menggunakan kepekatan pada keseimbangan. Jadual ICE (Awal, Perubahan, Keseimbangan) menghubungkan jumlah permulaan dengan jumlah keseimbangan melalui satu nilai tidak diketahui x, diskalakan oleh pekali.

Ungkapan untuk Kc

Kc = [NO2]2/([N2O4])

Gantikan

Kc = 0.052/(0.08) = 0.03125

Jawapan

Kc = 0.03125
Contoh 2Sederhana
H2​I2​HII0.20.20C−x−x+2xE0.2 − x0.2 − x2x

0.2 mol/L H₂ dan 0.2 mol/L I₂ dimasukkan ke dalam bekas dan bertindak balas: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, dengan Kc = 4. Cari kepekatan keseimbangan [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0.2 mol/LKc = 4

Cari nilai [HI] (mol/L)

Tunjukkan petunjuk
  1. Sediakan jadual ICE dengan x mol/L H₂ bertindak balas.
  2. Kc = (2x)²/((c₀ − x)²). Kedua-dua belah ialah kuasa dua, jadi ambil punca kuasa dua.
  3. √K = 2 = 2x/(0.2 − x).
Tunjukkan jawapan dan penyelesaian langkah demi langkah

Keseimbangan kimia: bagi aA + bB ⇌ cC + dD, pemalar keseimbangan ialah Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), menggunakan kepekatan pada keseimbangan. Jadual ICE (Awal, Perubahan, Keseimbangan) menghubungkan jumlah permulaan dengan jumlah keseimbangan melalui satu nilai tidak diketahui x, diskalakan oleh pekali.

Ungkapan keseimbangan

4 = (2x)²/(0.2 − x)²

Ambil punca kuasa dua

2 = 2x/(0.2 − x) → x = 0.2·2/(2 + 2) = 0.1 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[HI] = 2x = 0.2 mol/L

Jawapan

[HI] = 0.2 mol/L
Contoh 3Sukar
PCl5​PCl3​Cl2​I0.2500C−x+x+xE0.25 − xxx

PCl₅ terurai: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, dengan Kc = 0.04 pada suhu tindak balas. Satu bekas bermula dengan 0.25 mol/L PCl₅ sahaja. Cari kepekatan keseimbangan [Cl2].

[PCl₅]₀ = 0.25 mol/LKc = 0.04

Cari nilai [Cl2] (mol/L)

Tunjukkan petunjuk
  1. Jadual ICE: PCl₅ berkurang sebanyak x, PCl₃ dan Cl₂ masing-masing bertambah sebanyak x.
  2. K = x²/(c₀ − x), yang disusun semula menjadi x² + K·x − K·c₀ = 0.
  3. Gunakan formula kuadratik dan kekalkan punca positif.
Tunjukkan jawapan dan penyelesaian langkah demi langkah

Keseimbangan kimia: bagi aA + bB ⇌ cC + dD, pemalar keseimbangan ialah Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), menggunakan kepekatan pada keseimbangan. Jadual ICE (Awal, Perubahan, Keseimbangan) menghubungkan jumlah permulaan dengan jumlah keseimbangan melalui satu nilai tidak diketahui x, diskalakan oleh pekali.

Ungkapan keseimbangan

0.04 = x²/(0.25 − x) → x² + 0.04·x − 0.01 = 0

Selesaikan kuadratik

x = (−0.04 + √(0.04² + 4·0.01))/2 = 0.08198 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[Cl₂] = x = 0.08198 mol/L

Jawapan

[Cl2] = 0.08198 mol/L

Soalan dan jawapan

Apakah Keseimbangan kimia?

Banyak tindak balas tidak berjalan hingga selesai. Sebaik sahaja sedikit hasil terbentuk, ia mula bertindak balas kembali menjadi bahan permulaan. Anak panah berganda ⇌ menunjukkan ini.

Pada mulanya tindak balas ke hadapan adalah pantas, kerana terdapat banyak H₂ dan I₂. Apabila ia digunakan, tindak balas itu menjadi perlahan, manakala tindak balas ke belakang menjadi lebih pantas.

Bagaimanakah saya menyelesaikan soalan Keseimbangan kimia langkah demi langkah?
  1. Tulis Kc dengan hasil di atas bahan tindak balas, setiap satu dinaikkan kepada kuasa pekalinya.
  2. Sediakan jadual ICE: Awal, Perubahan (dalam langkah x darab pekali), Keseimbangan.
  3. Masukkan ungkapan keseimbangan ke dalam Kc dan selesaikan untuk x.
  4. Semak sama ada x cukup kecil untuk anggaran; jika tidak, selesaikan kuadratik.
Apakah kesilapan lazim dalam Keseimbangan kimia?
  • Terlupa eksponen dalam Kc.
  • Menggunakan kepekatan awal dan bukannya kepekatan keseimbangan.
  • Menggunakan anggaran x kecil apabila x tidak kecil.
Apakah yang diliputi oleh latihan Keseimbangan kimia?
  • Mudah: Kc daripada kepekatan
  • Sederhana: Jadual ICE
  • Sukar: jadual ICE dengan kuadratik

Setiap soalan mempunyai nilai baharu, jadi anda mempelajari kaedah dan bukannya jawapan. Buntu? Buka petunjuk kecil dahulu, dan penerangan penuh hanya apabila anda memerlukannya.

Cara latihan berfungsi

  • Setiap soalan mempunyai nilai baharu, jadi anda mempelajari kaedah dan bukannya jawapan.
  • Buntu? Buka petunjuk kecil dahulu, dan penerangan penuh hanya apabila anda memerlukannya.
  • Kemajuan, kesilapan dan soalan tersimpan anda dikekalkan, jadi anda boleh menyemak sebelum peperiksaan.

Topik sebelum dan selepas topik ini

Pelajari dahulu

Molariti & pencairan

Teruskan dengan

pH & penimbal

Kursus dengan topik ini

Kimia AmKejuruteraan Tindak Balas KimiaLatihan peperiksaan FE Kimia

Lebih banyak topik dalam Sains tulen

StoikiometriMolariti & pencairanKalorimetri & entalpipH & penimbalGenetikBiologi sel

Lembaran kerja boleh cetak

Lembaran kerja Keseimbangan kimia dengan jawapan
Berlatih Keseimbangan kimia secara percumaBerlatih Keseimbangan kimia sekarang5 soalan percuma setiap hari. Tiada kad diperlukan.