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Calcolatore di tabelle ICE e risolutore di equilibri
In breve: questo calcolatore di tabelle ICE prende una reazione bilanciata, le concentrazioni o pressioni iniziali e K, poi risolve x in modo esatto. Mostra la tabella completa I, C ed E, l'equazione, la verifica del 5% per la scorciatoia di x piccolo, le quantità all'equilibrio e in che verso si sposta la reazione. È gratuito e funziona nel browser.
Digita una reazione come N2O4(g) ⇌ 2NO2(g), inserisci le quantità iniziali e K. Solidi e liquidi puri vengono esclusi da K automaticamente. Puoi lavorare con concentrazioni, moli in un volume o pressioni parziali, fornire K come Kc o Kp e passare a Trova K dai dati di equilibrio per il calcolo inverso.
Inserisci tutte le quantità all'equilibrio, oppure tutte le quantità iniziali più la quantità all'equilibrio di una specie.
Metodo e formule della tabella ICE
aA + bB ⇌ cC + dD Kc = [C]^c [D]^d / ([A]^a [B]^b) Kp = Kc (RT)^Δn
I: iniziale C: variazione (reagenti −νx, prodotti +νx) E: equilibrio = I + C
- Bilancia l'equazione e annota lo stato fisico di ogni specie. Solidi (s) e liquidi puri (l), come l'acqua solvente, sono esclusi da K.
- Trova il verso. Calcola Q dalle quantità iniziali. Q < K significa che la reazione procede verso destra, Q > K che procede verso sinistra.
- Compila la tabella ICE. Ogni variazione è il coefficiente stechiometrico per x.
- Sostituisci la riga E in K e risolvi per x. Lo strumento risolve l'equazione completa, di secondo grado o polinomiale di grado superiore, e tiene l'unica radice che lascia ogni quantità a zero o sopra.
- Verifica la regola del 5% se hai usato la scorciatoia di trascurare x rispetto a una quantità iniziale.
Quando funziona l'approssimazione di x piccolo
| Problema | K | x esatto | x approssimato | % dell'iniziale | Scorciatoia valida? |
|---|---|---|---|---|---|
| Acido acetico 0,10 M | 1.8 × 10⁻⁵ | 1,33 × 10⁻³ M | 1,34 × 10⁻³ M | 1.3% | Sì |
| N₂O₄ 0,0400 M | 4.63 × 10⁻³ | 6,25 × 10⁻³ M | 6,80 × 10⁻³ M | 17% | No |
| PCl₅ 1,00 atm | 1,05 (Kp) | 0,626 atm | 1,02 atm | 102% | No |
Regola rapida: se concentrazione iniziale ÷ K è maggiore di circa 400, x è di solito sotto il 5%.
Kp e Kc
Δn conta solo i gas. Con R = 0,08206 L·atm/(mol·K), Kp è in unità di atm; con R = 0,08314 L·bar/(mol·K) è in unità di bar. Quando Δn = 0, come per H₂ + I₂ ⇌ 2HI, Kp = Kc.
Esempi svolti
H₂ + I₂ ⇌ 2HI a 430 °C
H₂ 0,500 M e I₂ 0,500 M, Kc = 54,3.
54,3 = (2x)² / (0,500 − x)². Estrai la radice quadrata: 2x / (0,500 − x) = 7,369.
x = 0,393 M: [HI] = 0,787 M, [H₂] = [I₂] = 0,107 M
N₂O₄ ⇌ 2NO₂ a 25 °C
N₂O₄ 0,0400 M, Kc = 4,63 × 10⁻³.
4x² + 4,63 × 10⁻³ x − 1,852 × 10⁻⁴ = 0. La scorciatoia dà 6,80 × 10⁻³ M, cioè il 17% di 0,0400 M, quindi non vale.
x = 6,25 × 10⁻³ M: [NO₂] = 0,0125 M, [N₂O₄] = 0,0337 M
Acido debole: acido acetico 0,10 M
Ka = 1,8 × 10⁻⁵. L'acqua è un liquido ed è esclusa.
x² / (0,10 − x) = 1,8 × 10⁻⁵. Scorciatoia: x ≈ √(1,8 × 10⁻⁶) = 1,34 × 10⁻³ M (1,3%, valida).
[H₃O⁺] = 1,33 × 10⁻³ M, pH = 2,88
Decomposizione di PCl₅ a 250 °C
P(PCl₅) = 1,00 atm all'inizio, Kp = 1,05.
x² / (1,00 − x) = 1,05, quindi x² + 1,05x − 1,05 = 0.
x = 0,626 atm: P(PCl₅) = 0,374 atm. Kc = 1,05 / (0,08206 × 523,15) = 0,0245
Processo Haber a 472 °C
N₂ 1,00 M, H₂ 3,00 M, Kc = 0,105.
0,105 = (2x)² / [(1,00 − x)(3,00 − 3x)³]. È un'equazione di quarto grado, quindi va risolta numericamente.
x = 0,353 M: [NH₃] = 0,705 M, [N₂] = 0,647 M, [H₂] = 1,94 M
Trova K da una quantità all'equilibrio
1,00 mol di H₂ e 1,00 mol di I₂ in 2,00 L danno 1,56 mol di HI all'equilibrio.
[HI] = 0,780 M quindi x = 0,390 M e [H₂] = [I₂] = 0,110 M.
Kc = 0,780² / 0,110² = 50,3
Errori comuni
- Dimenticare i coefficienti nella riga C. Per 2HI la variazione è +2x, e il termine in K è (2x)², non 2x².
- Mettere solidi o acqua solvente in K. CaCO₃(s), CaO(s) e H₂O(l) non compaiono mai nell'espressione.
- Usare le moli invece delle concentrazioni. Dividi prima le moli per il volume in litri, a meno che Δn = 0 e i volumi si semplifichino.
- Saltare la verifica del 5%. La scorciatoia funziona solo con K piccola. Confronta sempre x con la quantità iniziale.
- Scegliere la radice sbagliata. Un'equazione di secondo grado dà due radici. Solo una mantiene tutte le quantità a zero o sopra.
- Δn o unità sbagliate in Kp = Kc(RT)^Δn. Conta solo i gas, usa T in kelvin e la R adatta alla tua unità di pressione.
- Dare per scontato che la reazione proceda verso destra. Se all'inizio sono presenti prodotti, calcola prima Q. x può essere negativo.
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Apri l'editor MolDrawDomande frequenti
Come si imposta una tabella ICE?
Scrivi l'equazione bilanciata. Compila la riga I con le concentrazioni o pressioni iniziali. Nella riga C, ogni specie varia del suo coefficiente per x: meno per i reagenti e più per i prodotti. La riga E è I più C. Inserisci la riga E nell'espressione di K e risolvi per x.
Quando posso usare l'approssimazione di x piccolo?
Solo quando K è piccola rispetto alle quantità iniziali. Risolvi trascurando x, poi verifica che x sia inferiore al 5% di ogni quantità iniziale da cui è stata sottratta. Per acido acetico 0,10 M con Ka = 1,8 × 10⁻⁵, x è l'1,3% di 0,10 M, quindi la scorciatoia va bene. Per N2O4 0,0400 M con Kc = 4,63 × 10⁻³ è il 17%, quindi devi risolvere l'equazione di secondo grado.
Perché solidi e liquidi puri sono esclusi da K?
La loro attività è 1 perché la loro concentrazione non cambia durante la reazione. Quindi CaCO3(s), CaO(s) e H2O(l) come solvente non compaiono nell'espressione di K, anche se un po' di solido deve comunque essere presente perché l'equilibrio esista.
Come si converte Kp in Kc?
Usa Kp = Kc(RT)^Δn, dove Δn è la differenza tra moli di prodotti gassosi e moli di reagenti gassosi, R = 0,08206 L·atm/(mol·K) e T è in kelvin. Per N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 a 745 K, Δn = −2, quindi Kp = 0,105 × (61,15)^−2 = 2,81 × 10⁻⁵.
Che cosa mi dice il confronto tra Q e K?
Q è lo stesso rapporto di K ma usa le quantità attuali. Se Q è minore di K la reazione procede verso destra formando più prodotti. Se Q è maggiore di K procede verso sinistra. Se Q è uguale a K la miscela è già all'equilibrio.
Come si trova K dalle quantità all'equilibrio?
Inserisci le concentrazioni all'equilibrio nell'espressione di K. Se conosci solo le quantità iniziali e una quantità all'equilibrio, usa quella specie per trovare x, completa il resto della tabella ICE e poi calcola K. Esempio: 1,00 mol di H2 e 1,00 mol di I2 in 2,00 L danno 1,56 mol di HI, quindi Kc = 0,780² / 0,110² = 50,3.
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