MolDraw › Narzędzia chemiczne › Tabela ICE i rozwiązywanie równowag
Kalkulator tabeli ICE i rozwiązywanie równowag
W skrócie: ten kalkulator tabeli ICE przyjmuje uzgodnioną reakcję, stężenia lub ciśnienia początkowe i K, a potem dokładnie oblicza x. Pokazuje pełną tabelę I, C i E, równanie, test 5% dla skrótu małego x, ilości równowagowe oraz kierunek przesunięcia reakcji. Jest darmowy i działa w przeglądarce.
Wpisz reakcję, np. N2O4(g) ⇌ 2NO2(g), podaj ilości początkowe i K. Ciała stałe i czyste ciecze są automatycznie pomijane w K. Możesz pracować na stężeniach, molach w danej objętości lub ciśnieniach cząstkowych, podać K jako Kc lub Kp i przełączyć na Wyznacz K z danych równowagowych, aby liczyć w drugą stronę.
Wpisz każdą ilość równowagową albo wszystkie ilości początkowe plus ilość równowagową jednej substancji.
Metoda tabeli ICE i wzory
aA + bB ⇌ cC + dD Kc = [C]^c [D]^d / ([A]^a [B]^b) Kp = Kc (RT)^Δn
I: początkowe C: zmiana (substraty −νx, produkty +νx) E: równowagowe = I + C
- Uzgodnij równanie i zanotuj stan skupienia każdej substancji. Ciała stałe (s) i czyste ciecze (l), np. woda jako rozpuszczalnik, są pomijane w K.
- Ustal kierunek. Oblicz Q z ilości początkowych. Q < K oznacza, że reakcja biegnie w prawo, Q > K – że w lewo.
- Wypełnij tabelę ICE. Każda zmiana to współczynnik stechiometryczny razy x.
- Wstaw wiersz E do K i oblicz x. Narzędzie rozwiązuje pełne równanie, kwadratowe lub wyższego stopnia, i zachowuje jedyny pierwiastek, przy którym każda ilość jest równa zeru lub większa.
- Sprawdź regułę 5%, jeśli użyłeś skrótu pomijającego x obok ilości początkowej.
Kiedy działa przybliżenie małego x
| Zadanie | K | x dokładne | x przybliżone | % wartości początkowej | Skrót OK? |
|---|---|---|---|---|---|
| 0,10 M kwas octowy | 1.8 × 10⁻⁵ | 1,33 × 10⁻³ M | 1,34 × 10⁻³ M | 1.3% | Tak |
| 0,0400 M N₂O₄ | 4.63 × 10⁻³ | 6,25 × 10⁻³ M | 6,80 × 10⁻³ M | 17% | No |
| 1,00 atm PCl₅ | 1,05 (Kp) | 0,626 atm | 1,02 atm | 102% | No |
Szybka reguła: jeśli stężenie początkowe ÷ K jest większe niż ok. 400, x zwykle nie przekracza 5%.
Kp i Kc
Δn liczy tylko gazy. Z R = 0,08206 L·atm/(mol·K) Kp jest w jednostkach atm; z R = 0,08314 L·bar/(mol·K) w jednostkach bar. Gdy Δn = 0, jak dla H₂ + I₂ ⇌ 2HI, Kp = Kc.
Rozwiązane przykłady
H₂ + I₂ ⇌ 2HI w 430 °C
0,500 M H₂ i 0,500 M I₂, Kc = 54,3.
54,3 = (2x)² / (0,500 − x)². Wyciągnij pierwiastek: 2x / (0,500 − x) = 7,369.
x = 0,393 M: [HI] = 0,787 M, [H₂] = [I₂] = 0,107 M
N₂O₄ ⇌ 2NO₂ w 25 °C
0,0400 M N₂O₄, Kc = 4,63 × 10⁻³.
4x² + 4,63 × 10⁻³ x − 1,852 × 10⁻⁴ = 0. Skrót daje 6,80 × 10⁻³ M, czyli 17% z 0,0400 M, więc zawodzi.
x = 6,25 × 10⁻³ M: [NO₂] = 0,0125 M, [N₂O₄] = 0,0337 M
Słaby kwas: 0,10 M kwas octowy
Ka = 1,8 × 10⁻⁵. Woda jest cieczą i zostaje pominięta.
x² / (0,10 − x) = 1,8 × 10⁻⁵. Skrót: x ≈ √(1,8 × 10⁻⁶) = 1,34 × 10⁻³ M (1,3%, poprawne).
[H₃O⁺] = 1,33 × 10⁻³ M, pH = 2,88
Rozkład PCl₅ w 250 °C
P(PCl₅) = 1,00 atm na początku, Kp = 1,05.
x² / (1,00 − x) = 1,05, więc x² + 1,05x − 1,05 = 0.
x = 0,626 atm: P(PCl₅) = 0,374 atm. Kc = 1,05 / (0,08206 × 523,15) = 0,0245
Proces Habera w 472 °C
1,00 M N₂, 3,00 M H₂, Kc = 0,105.
0,105 = (2x)² / [(1,00 − x)(3,00 − 3x)³]. To równanie czwartego stopnia, więc rozwiązuje się je numerycznie.
x = 0,353 M: [NH₃] = 0,705 M, [N₂] = 0,647 M, [H₂] = 1,94 M
Wyznaczanie K z jednej ilości równowagowej
1,00 mol H₂ i 1,00 mol I₂ w 2,00 L dają w stanie równowagi 1,56 mol HI.
[HI] = 0,780 M, więc x = 0,390 M i [H₂] = [I₂] = 0,110 M.
Kc = 0,780² / 0,110² = 50,3
Częste błędy
- Zapominanie o współczynnikach w wierszu C. Dla 2HI zmiana to +2x, a człon w K to (2x)², a nie 2x².
- Wstawianie ciał stałych lub wody jako rozpuszczalnika do K. CaCO₃(s), CaO(s) i H₂O(l) nigdy nie występują w wyrażeniu.
- Używanie moli zamiast stężeń. Najpierw podziel mole przez objętość w litrach, chyba że Δn = 0 i objętości się skracają.
- Pomijanie testu 5%. Skrót działa tylko dla małego K. Zawsze porównuj x z ilością początkową.
- Wybór złego pierwiastka. Równanie kwadratowe daje dwa pierwiastki. Tylko jeden utrzymuje wszystkie ilości na poziomie zera lub wyżej.
- Złe Δn lub jednostki w Kp = Kc(RT)^Δn. Licz tylko gazy, używaj T w kelwinach i R pasującego do jednostki ciśnienia.
- Zakładanie, że reakcja biegnie w prawo. Jeśli na początku są produkty, najpierw oblicz Q. x może być ujemne.
Rysujesz cząsteczki ze swojej równowagi? Naszkicuj substraty, produkty i strzałki reakcji w MolDraw, darmowym edytorze struktur chemicznych online.
Otwórz edytor MolDrawNajczęściej zadawane pytania
Jak ułożyć tabelę ICE?
Zapisz uzgodnione równanie. Wypełnij wiersz I stężeniami lub ciśnieniami początkowymi. W wierszu C każda substancja zmienia się o swój współczynnik razy x: minus dla substratów i plus dla produktów. Wiersz E to I plus C. Wstaw wiersz E do wyrażenia na K i oblicz x.
Kiedy mogę zastosować przybliżenie małego x?
Tylko gdy K jest małe w porównaniu z ilościami początkowymi. Rozwiąż z pominięciem x, a potem sprawdź, czy x jest mniejsze niż 5% każdej ilości początkowej, od której je odjęto. Dla 0,10 M kwasu octowego z Ka = 1,8 × 10⁻⁵ x stanowi 1,3% z 0,10 M, więc skrót jest w porządku. Dla 0,0400 M N2O4 z Kc = 4,63 × 10⁻³ to 17%, więc trzeba rozwiązać równanie kwadratowe.
Dlaczego ciała stałe i czyste ciecze pomija się w K?
Ich aktywność wynosi 1, bo ich stężenie nie zmienia się w trakcie reakcji. Dlatego CaCO3(s), CaO(s) i H2O(l) jako rozpuszczalnik nie występują w wyrażeniu na K, choć pewna ilość ciała stałego musi być obecna, aby równowaga istniała.
Jak przeliczyć Kp na Kc?
Użyj Kp = Kc(RT)^Δn, gdzie Δn to liczba moli gazowych produktów minus liczba moli gazowych substratów, R = 0,08206 L·atm/(mol·K), a T jest w kelwinach. Dla N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 w 745 K Δn = −2, więc Kp = 0,105 × (61,15)^−2 = 2,81 × 10⁻⁵.
Co mówi porównanie Q i K?
Q to ten sam stosunek co K, ale z bieżącymi ilościami. Jeśli Q jest mniejsze od K, reakcja przesuwa się w prawo, tworząc więcej produktów. Jeśli Q jest większe od K, przesuwa się w lewo. Jeśli Q równa się K, mieszanina jest już w stanie równowagi.
Jak wyznaczyć K z ilości równowagowych?
Wstaw stężenia równowagowe do wyrażenia na K. Jeśli znasz tylko ilości początkowe i jedną ilość równowagową, użyj tej substancji do wyznaczenia x, uzupełnij resztę tabeli ICE i oblicz K. Przykład: 1,00 mol H2 i 1,00 mol I2 w 2,00 L dają 1,56 mol HI, więc Kc = 0,780² / 0,110² = 50,3.
Powiązane narzędzia chemiczne
Chcesz pełną metodę z większą liczbą przykładów? Przeczytaj przewodnik po tabeli ICE i równowagach. Potrzebujesz narysować cząsteczki do sprawozdania? Rysuj struktury chemiczne online w MolDraw.
Ostatnia aktualizacja: