Hoofdstuk 15 – Film oefenvideo’s

Chemisch evenwicht

Evenwichten

1. In een vat van 2,0l voegt men 3,0 mol NO₂ bij 4,0 mol N₂O₄. Er wordt een evenwicht bereikt wanneer 2,5 mol N₂O₄ in het vat wordt aangetroffen. Bereken [NO₂] en [N₂O₄] bij evenwicht.

2. In een vat van 10,0 l bevindt zich 3,0 mol H₂ , 4,5 mol I₂ en 0,50 mol HI. Als er evenwicht is, geldt:      H₂(g) + I₂(g) <–> 2 HI (g) met      K= 46 . Bereken met de gegevens of er sprake is van een evenwicht

3. In een vat van 2,00 l voegt men 3,00 mol A bij 2,00 mol B. Er stelt zich een evenwicht in volgens:2 A(g) + 5 B(g) <–> 3 C(g) + 4 D(s) Op het moment van evenwicht wordt er 1,00 mol B aangetroffen. Geef de evenwichtsvoorwaarde en bereken K.

4. Noteer de evenwichtsconstante van de reactie: A + B <–> 2 C

5. We doen in een reactievat van 500 ml 5,38 mol waterstofgas en 5,69 mol dijood. We geven de reactie de tijd om evenwicht te bereiken en bepalen dan hoeveel waterstofgas er nog aanwezig is. We meten 1,1 mol. Bereken hieruit de evenwichtsconstante.

6. H₂(g) + I₂(g) <–> 2 HI(g) K = 45,9 bij 490°C. In een vat van 1,00 l wordt bij 490°C 2,00 mol HI(gas) gebracht. Zoek de evenwichtsconcentraties van alle stoffen.

7. In een reactievat met een volume van V=2,0 dm³ wordt 10 ml SO2 en 7 mol O₂ gemengd. Men brengt het geheel op een temperatuur van T=1000 K en het volgende evenwicht stelt zich in:   2 SO₂(g) + O₂ (g) <–> 2 SO₃ (g). 

• Bereken de hoeveelheden van de drie stoffen bij evenwicht
• Teken nauwkeurig de lijnen van O2 en SO3 in de grafiek
• Bereken de evenwichtsconstante

 

8. Ammoniak kan worden gevormd uit stikstofgas en waterstofgas. Het gaat hierbij om een evenwichtsreactie: N₂ + 3 H₂ <–> 2 NH₃        K= 0,20 . Men brengt in een vat van 3,0 dm³ de volgende stoffen bij een temperatuur van 500 K:

• -6,0 mol stikstofgas
• -5,0 mol waterstofgas
• -2,0 mol ammoniak

Laat met een berekening zien dat er geen sprake is van een evenwichtssituatie. Leg uit hoe de hoeveelheden veranderen als het evenwicht zich instelt.  Nadat het evenwicht zich heeft ingesteld, heeft er 0,37 mol stikstofgas gereageerd. Laat zien dat er nu wel sprake is van een evenwichtssituatie.

9. In een buis bevindt zich een mengsel van NO₂ en N₂O₄. Er heeft zich een evenwicht ingesteld:   N₂O₄(g) <–> 2 NO₂ (g)

Hieronder staan 2 uitspraken over dit evenwicht. Licht voor elke uitspraak toe of deze juist is of niet.

• In de evenwichtstoestand bevat de buis evenveel mol N₂O₄ als NO₂
• In een evenwichtstoestand vinden er geen reacties meer plaats in de buis.

10. Gegeven is het volgende gasevenwicht: N₂O₄(g) <-> 2 NO₂(g) . Bij een bepaalde temperatuur is de waarde van de evenwichtsconstante 4,5.  In 4 buizen bevinden zich bij deze temperatuur mengsels van NO₂ en N₂O₄. Je bepaalt in elke buis de molariteiten van beide gassen.

In welke buis is evenwicht?

11. In een reactievat van 1,0 l brengt men 0,75 mol N₂O₄(g) en 0,50 mol NO₂(g). Na enige tijd heeft zich het volgende evenwicht ingesteld.    N₂O₄ (g) <–> 2 NO₂ (g).  In het evenwichtsmengsel zit 0,40 mol O₂. Hoeveel mol NO₂ heeft gereageerd?

12. In een reactievat van 1,0 l brengt men 0,75 mol N₂O₄(g) en 0,50 mol NO₂(g). Na enige tijd heeft zich het volgende evenwicht ingesteld.    N₂O₄ (g) <–> 2 NO₂ (g)  .In het evenwichtsmengsel zit 0,40 mol O₂. Bereken hoeveel mol N₂O₄ is ontstaan?

13. In een reactievat van 1,0 l brengt men 0,75 mol N₂O₄(g) en 0,50 mol NO₂(g). Na enige tijd heeft zich het volgende evenwicht ingesteld.:  N₂O₄ (g) ß> 2 NO₂ (g)     .In het evenwichtsmengsel zit 0,40 mol O₂. Hoeveel mol NO₂ heeft gereageerd?  Hoeveel mol N₂O₄ is aanwezig in het evenwichtsmengsel?

14. In een reactievat van 1,0 l brengt men 0,75 mol N₂O₄(g) en 0,50 mol NO₂(g). Na enige tijd heeft zich het volgende evenwicht ingesteld.   N₂O₄ (g) <–> 2 NO₂ (g).  In het evenwichtsmengsel zit 0,40 mol O₂. Bereken de waarde van de evenwichtsconstante bij de heersende temperatuur.

15. In een reactievat van 1,0 l brengt men 0,75 mol N₂O₄(g) en 0,50 mol NO₂(g). Na enige tijd heeft zich het volgende evenwicht ingesteld.    N₂O₄ (g) <–> 2 NO₂ (g)  .In het evenwichtsmengsel zit 0,40 mol O₂. Hoeveel mol NO₂ heeft gereageerd?  Hoe groot is het rendement van de reactie in procenten?

16. In een afgesloten vat met een volume van 50 l wordt bij T°C zwaveldioxide en zuurstofgas gebracht. Het volgende gasevenwicht stelt zich in:   2 SO₂(g) + O₂(g) <–> 2 SO₃(g).    De waarden zijn op 4 verschillende tijdstippen weergegeven.

Wanneer is er evenwicht? Bereken wat er achtereenvolgens in de tabel moet worden ingevuld op de aangegeven plaatsen.

17. In een afgesloten vat met een volume van 50 l wordt bij T°C zwaveldioxide en zuurstofgas gebracht. Het volgende gasevenwicht stelt zich in: 2 SO₂(g) + O₂(g) <–> 2 SO₃(g)

De waarden zijn op 4 verschillende tijdstippen weergegeven.  Leg uit bij welk tijdstip het evenwicht heeft ingesteld.

18. In een afgesloten vat met een volume van 50 l wordt bij T°C zwaveldioxide en zuurstofgas gebracht. Het volgende gasevenwicht stelt zich in:  2 SO₂(g) + O₂(g) <–> 2 SO₃(g)

De waarden zijn op 4 verschillende tijdstippen weergegeven. Geef de evenwichtsvoorwaarde voor het evenwicht

19. In een afgesloten vat met een volume van 50 l wordt bij T°C zwaveldioxide en zuurstofgas gebracht. Het volgende gasevenwicht stelt zich in:  2 SO₂(g) + O₂(g) <–> 2 SO₃(g)

De waarden zijn op 4 verschillende tijdstippen weergegeven.  Bereken de evenwichtsconstante voor dit evenwicht bij T°C.

20.Voor de algemene reactie A ⇋ B verhoog je op tijdstip t1 de temperatuur. De concentratieverandering wordt weergegeven in onderstaande curve. Is de heenreactie endotherm of exotherm? Motiveer je antwoord

21. Hoe beïnvloedt een vermindering van de druk de ligging van de evenwichtsreacties? Motiveer je antwoord.

 a 2 SO_{2 (g)} + O_{2 (g)} ⇋ 2 SO_{3 (g)}

b CH_{4 (g)} + 2 H₂S_(g) ⇋ CS_{2 (g)} + 4 H_{2 (g)}

c H_{2 (g)} + I_{2 (g)} ⇋ 2 HI _(g)

22. Hoe beïnvloedt indamping de ligging van volgende evenwichtsreactie? Motiveer je antwoord.

Fe³⁺ _(opl) + SCN⁻_(opl) ⇋ FeSCN²⁺ _(opl)

23. De synthese van methanol gebeurt in verschillende stappen. De laatste stap, waarbij methanol ontstaat, is een exotherme reactie tussen koolstofoxide en waterstofgas.

CO _(g) + 2 H_{2 (g)}    ⇋ CH₃OH _(g) (ΔU < 0)

Vul de tabel aan

INVLOED                                        EVENWICHTSVERSCHUIVING

[CO] ↗

[CO] ↘

[H₂] ↗

 [H₂]                                                     links

[CH₃OH]                                             links

[CH₃OH]                                               rechts

 θ ↗

θ                                                            rechts

p ↗

p                                                            links

 

24. Smog is een type van luchtvervuiling die boven grootsteden waarneembaar is als een bruine mist. Het woord smog is een samentrekking van de woorden smoke en fog, en betekent letterlijk rokerige mist.Eén van de stoffen die verantwoordelijk is voor de bruine kleur van smog is NO₂ die afkomstig is van uitlaatgassen. Wanneer je NO₂ in een gashouder brengt, ontstaat volgende evenwichtsreactie:

2 NO₂⇋ N₂O₄ (ΔU < 0)

Verklaar telkens op welke manier het evenwicht beïnvloed wordt

• a bij een temperatuurstijging.
• b bij een drukstijging.
• c bij toevoegen van NO₂ .

 

25. In een gesloten reactievat ontstaat een evenwicht tussen CO, O₂ en CO₂:

2 CO_(y) + O_{2 (y})⇋ 2 CO_{2 (y)} (ΔU < 0)

Vul in of de concentratie CO stijgt, daalt of gelijk blijft.

• a Een temperatuursstijging.
• b Toevoegen van een platina katalysator.
• c Een drukstijging.
• d Toevoegen van zuurstofgas.

 

26.Methanol is een giftig alcohol dat in aanwezigheid van een katalysator bereid wordt uit synthesegas. Dit is een mengsel van koolstofoxide en diwaterstof.

               Cu/ZnO/Al₂O₃

CO (g) + 2 H₂ (g)⇋ CH₃OH (g)(ΔU < 0)

Vul in of de concentratie methanol stijgt, daalt of gelijk blijft bij volgende gebeurtenissen:

•  a Temperatuurstijging
•  b Volumevermindering
•  c Toevoegen van koolstofoxide
•  d Verwijderen van de katalysator

 

27.Verklaar wat er gebeurt als je uitgaande van een evenwichtsmengsel

2 SO_{2 (g)} + O_{2 (g)}⇋ 2 SO_{3 (g)} (ΔU < 0)

• a SO₃ wegneemt.
•  b O₂ toevoegt.
• c het reactiemengsel afkoelt.
• d een positieve katalysator toevoegt.
• e de druk van het reactiemengsel doet stijgen.

 

28.Volgende evenwichtsreactie is gegeven:

2 H₂O _(g) + 2 Cl_{2 (g)}⇋ 4 HCl _(g) + O_{2 (g)} (ΔU < 0)

• a Schrijf de formule voor de evenwichtsconstante.
• b Som alle factoren op die de opbrengst aan O₂ verhogen.

 

29. Bij een onderzoek naar de gasdruk in gasmengsels breng je 20,85 g PCl₅, 13,75 g PCl₃ en 7,10 g Cl₂ in een gashouder van 2,00 l. Bij evenwicht meet je een dichloorconcentratie van 3,2 · 10⁻² mol/l . Bereken de evenwichtsconstante en leid er de ligging van het evenwicht uit af. PCl₅ ⇋ PCl₃ + Cl₂

30.Naast CO en CO₂ produceren verbrandingsmotoren ook NO door de reactie van distikstof met dizuurstof bij hoge temperatuur. In een verbrandingskamer van 0,50 liter worden N₂ en O₂ samengebracht, beide met een concentratie van 1,40 mol/l . Bereken de evenwichtsconcentraties van N2, O₂ en NO bij 2300 K.

N₂ + O₂⇋ 2 NO     K = 1,7 · 10^–3 bij 2300 K

31. In een gashouder van 500 ml bevindt zich een gasmengsel met volgende evenwichtsconcentraties: 0,13 mol/l H₂, 0,70 mol/l I2 en 2,1 mol l HI. Je injecteert 0,20 mol HI. Bereken de nieuwe evenwichtsconcentraties. H₂ + I₂⇋ 2 HI

32. Bij de ontleding van ammoniak brengt men in een ruimte van 1,00 liter 3,00 mol ammoniak. Na instellen van het evenwicht blijkt er 1,50 mol waterstofgas gevormd te zijn.

1. Wat is de formule voor de evenwichtsconstante van deze reactie?
2. Bereken de evenwichtsconstante
3. Bereken de omzettingsgraad van deze reactie bij evenwicht

33. Men mengt de gassen A n en B in een vat van 2,00 liter. De volgende reactie gaat door:

A+ 2B ⇋ C + D

Bij een bepaalde temperatuur is de waarde van de evenwichtsconstante gelijk aan 8,00 terwijl de evenwichtsconcentraties van A en B 2,00 mol/l zijn.

1. Hoe groot is de concentratie van D bij deze temperatuur?
2. Hoeveel mol A was er oorspronkelijk aanwezig?
3. Wat is het rendement en de omzettingsgraad van deze reactie?

34. In een recipiënt van 5,0 l brengt men 0,50 mol H₂ en 0,50 mol I₂ bij en temperatuur van 428°C. Bij evenwicht bevindt zich nog 0,11 mol I₂ in het vat. Bereken de evenwichtsconstante bij deze temperatuur en het rendement.

35. Bereken de concentratie Cl₂ bij evenwicht indien men 1,0 mol PCl₅ in een recipiënt van 10 liter verwarmt tot 250°C. Bij 250°C bedraagt de evenwichtsconstante 0,041

36. In een reactievat van 1000 liter ontstaat bij evenwicht 2500 ml NH₃ uitgaande van H₂ en N₂. Er blijft 2610 mol N₂ over in het reactievat. Welke stofhoeveelheden van beide reagentia werden initieel ingebracht?

Bereken eveneens het rendement van deze omzetting. In de gegeven omstandigheden bedraagt de waarde voor de evenwichtsconstante K = 3,30 . 10^-3

37. PCl₃ + Cl₂ ⇋ PCl₅

In een vat met volume 5,0liter wordt 4,0 mol PCl₃ gebracht samen met een onbekend aantal mol Cl₂. Bij evenwicht verkrijgt men o.a. 2,5 mol PCl₅ in het vat. De evenwichtsconstante bedraagt: Kc= 4,17.

1. Hoeveel mol Cl₂ werd initieel ingebracht?
2. Bereken de omzettingsgraad

De beginhoeveelheid wordt verdubbeld, de rest niet.

1. Bereken de nieuwe concentraties van alle stoffen.
2. Bereken opnieuw de omzettingsgraad

 

38.  Voor onderstaande reactie heeft zich bij een bepaalde temperatuur een chemisch evenwicht ingesteld (evenwicht 1).

3 H₂ (g) + N₂ (g)   <–>  2 NH₃ (g)

Vervolgens wordt deze evenwichtstoestand verstoord door een verandering aan te brengen bij dezelfde tempera- tuur. Hierdoor zal het chemisch evenwicht verschuiven en ontstaat er een nieuwe evenwichtstoestand, evenwicht 2.

Welke verandering werd er aan evenwicht 1 aangebracht om vervolgens evenwichtstoestand 2 te bekomen?

• a. Er is NH₃
• b. Het volume werd verhoogd
• c. Drukverhoging
• d. Toevoegen van een katalysator

39.  Voor de evenwichtsreactie H₂ + I₂ <–> 2 HI bedragen de evenwichtsconcentratie bij een temperatuur van 425°C respectievelijk 1,83 10^-3 mol/l H₂  3,13 10^-3 mol/l I₂ en 17,67 10^-3 mol/L HI. Wat is de evenwichtsconstante voor deze reactie?

                     a.1,8 10^-3      b. 55  c. 77 10 d. 31 10²

40. Onderstaande grafieken geven de evenwichtsconcentraties weer van vier verschillende reacties. De reacties zijn
allemaal van het type:
                           2A_(aq) + 2B_(aq) <–>  C_(aq) + D _(aq)
Welke grafiek hoort bij de reactie met de grootste evenwichtsconstante?

Evenwicht invloed van factoren

1. Men beschouwt het volgende evenwicht.:  2 A (g) + 4 B(g) <–> 3 C(g) + 4 D(s). De reactie naar rechts is exotherm.

• Geef de evenwichtsvoorwaarde
• Leg uit aan de hand van de Qc en K hoe het evenwicht verschuift als extra A wordt toegevoegd aan het evenwicht
• Leg uit aan de hand van de Qc en K hoe het evenwicht verschuift als extra C wordt toegevoegd aan het evenwicht
• Leg uit aan de hand van de Qc en K hoe het evenwicht verschuift als de druk wordt verkleind door het reactievat groter te maken
• Leg uit hoe het evenwicht verschuift als de temperatuur wordt verhoogd.

2. In een vat van 1,00 l bevindt zich 2,0 mol NO₂ en 3,0 mol N₂O₄. Er is een evenwicht. Dit evenwicht wordt verstoord door 0,50 mol extra NO₂ toe te voegen. Bereken [NO₂] en [N₂O₄] van het nieuwe evenwicht.:  2 NO₂ <–> N₂O₄

3. In een reactievat van 0,5 liter en bij een bepaalde temperatuur brengt men 1,9 mol I₂ en 2,3 mol H₂. Bij instelling van het evenwicht vind je 0,60 mol HI. Deze synthesereactie is exotherm en alle stoffen zijn gasvormig.

• Bereken K en de omzettingsgraad
• Bereken de nieuwe evenwichtsconcentraties en de nieuwe omzettingsgraad die zullen ontstaan als je vervolgens 0,3 mol HI wegneemt
• We halveren de druk. Wat zijn de evenwichtsconcentraties?
• Bij een andere temperatuur is K=3,05. Is de temperatuur gestegen of gedaald? Leg uit.

  4. Naar welke kant verschuift het evenwicht bij deze reactie als de druk verhoogt?

 

 

 

•