ICE Tabloları: Denge Problemlerinde x, Kc ve Kp Nasıl Çözülür

ICE tablosu nedir

ICE tablosu, denge miktarlarını bulmak için kullanılan üç satırlı bir tablodur. I başlangıç derişimi veya basıncıdır. C dengeye giderken oluşan değişimdir. E ise I + C olan denge miktarıdır.

Bilinmeyen x, mol/L cinsinden (basınçlar için atm) tepkime ilerleme derecesidir. Katsayısı ν olan bir tür νx kadar değişir. 2HI için değişim +2x'tir. 3H₂ için −3x'tir.

Katılar (s) ve çözücü su gibi saf sıvılar (l), aktiviteleri 1 olduğu için K'ye dahil edilmez. Denklemde yine yer alırlar ama hesaplamada sütun almazlar.

Formüller

Denkleştirilmiş bir aA + bB ⇌ cC + dD tepkimesi için:

• Kc = [C]^c [D]^d / ([A]^a [B]^b); derişimler mol/L cinsinden.
• Kp = Kc (RT)^Δn; burada Δn = gaz ürünlerin molü − gaz girenlerin molü, R = 0,08206 L·atm/(mol·K) ve T kelvin cinsindendir.
• Q, K ile aynı biçime sahiptir ama o anki miktarları kullanır. Q < K: tepkime ileri gider. Q > K: geri gider. Q = K: dengededir.
• Küçük x yaklaşımı: K küçükse (C₀ − x) ≈ C₀. Sonuç, x C₀'ın %5'inden küçük olduğunda geçerlidir.

ICE tablosu çözücü nasıl kullanılır

1. ICE tablosu ve denge çözücüyü açın. Dengeyi çöz (x’i bul) seçili kalsın.
2. Tepkimeyi Denkleştirilmiş tepkime alanına yazın, örneğin N2O4(g) ⇌ 2NO2(g). Her türün arkasına (g), (aq), (s) veya (l) ekleyin. Her + işaretinin iki yanına bir boşluk koyun.
3. Miktar türü'nü seçin: Derişimler (mol/L), Bir hacimdeki mol, Kısmi basınçlar (atm) veya Kısmi basınçlar (bar).
4. K türü'nü (Kc veya Kp) seçin ve K değeri'ni yazın. K ile miktarlar uyuşmuyorsa çözücü K'yi Sıcaklık değerini kullanarak dönüştürür.
5. Tabloya her türün başlangıç miktarını yazın. Bulunmayan bir ürünü 0 olarak bırakın.
6. x'i ve denge miktarlarını sağda okuyun. Altlarında tam ICE tablosu, denklem, x cinsinden polinom ve %5 kontrolü vardır.
7. Ters yönde gitmek için Denge verilerinden K’yi bul'a basın. Her denge miktarını ya da başlangıç miktarlarıyla birlikte bir denge miktarını girin. Kp ↔ Kc dönüştürücü sekmesi tek başına bir K değerini dönüştürür.

Aşağıdaki problemleri yüklemek için örnek düğmelerini (H₂ + I₂ ⇌ 2HI, N₂O₄ ⇌ 2NO₂, Zayıf asit (asetik asit Ka), PCl₅ ayrışması (Kp), N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃) kullanın.

Çözümlü örnekler

1. H₂ + I₂ ⇌ 2HI, 430 °C'de Kc = 54,3

0,500 M H₂ ve 0,500 M I₂ ile başlayın. E satırı 0,500 − x, 0,500 − x ve 2x'tir.

54,3 = (2x)² / (0,500 − x)². Karekök alın: 2x / (0,500 − x) = 7,369, yani x = 0,393 M.

Dengede [HI] = 0,787 M ve [H₂] = [I₂] = 0,107 M'dir. İkinci dereceden denklemin diğer kökü 0,686 M, [H₂]'yi negatif yapacağı için reddedilir.

2. N₂O₄ ⇌ 2NO₂, 25 °C'de Kc = 4,63 × 10⁻³

0,0400 M N₂O₄ ile başlayın. 4,63 × 10⁻³ = (2x)² / (0,0400 − x).

Kısayol x ≈ √(4,63 × 10⁻³ × 0,0400 / 4) = 6,80 × 10⁻³ M verir. Bu 0,0400 M'nin %17'sidir, bu yüzden kısayol geçersizdir.

İkinci dereceden 4x² + 4,63 × 10⁻³ x − 1,852 × 10⁻⁴ = 0 denklemi x = 6,25 × 10⁻³ M verir: [NO₂] = 0,0125 M ve [N₂O₄] = 0,0337 M.

3. 0,10 M asetik asit, Ka = 1,8 × 10⁻⁵

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + CH₃COO⁻(aq). Su dahil edilmez. x² / (0,10 − x) = 1,8 × 10⁻⁵.

Kısayol: x ≈ √(1,8 × 10⁻⁶) = 1,34 × 10⁻³ M; bu 0,10 M'nin %1,3'üdür. Kısayol geçerlidir. Kesin x 1,33 × 10⁻³ M ve pH = 2,88'dir.

4. PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, 250 °C'de Kp = 1,05

P(PCl₅) = 1,00 atm ile başlayın. x² / (1,00 − x) = 1,05, yani x² + 1,05x − 1,05 = 0 ve x = 0,626 atm.

Dengede P(PCl₅) = 0,374 atm ve P(PCl₃) = P(Cl₂) = 0,626 atm'dir. Δn = +1, yani Kc = 1,05 / (0,08206 × 523,15) = 0,0245.

5. N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃, 472 °C'de Kc = 0,105

1,00 M N₂ ve 3,00 M H₂ ile başlayın. 0,105 = (2x)² / [(1,00 − x)(3,00 − 3x)³]. Bu, düzgün bir kısayolu olmayan dördüncü dereceden bir denklemdir.

Çözücü x = 0,353 M bulur: [NH₃] = 0,705 M, [N₂] = 0,647 M ve [H₂] = 1,94 M. Δn = −2 ile Kp = 0,105 / (0,08206 × 745,15)² = 2,81 × 10⁻⁵.

6. Tek bir denge miktarından K'yi bulun

2,00 L'lik bir balonda 1,00 mol H₂ ve 1,00 mol I₂ ısıtılır. Dengede 1,56 mol HI bulunur.

[HI] = 0,780 M = 2x, yani x = 0,390 M. [H₂] = [I₂] = 0,500 − 0,390 = 0,110 M. Kc = 0,780² / 0,110² = 50,3.

Özet tablo

Sık yapılan hatalar

• Katsayısı 2 olan bir tür için (2x)² yerine 2x² yazmak.
• Katıları, saf sıvıları veya çözücü suyu K'ye dahil etmek.
• Δn sıfır değilken derişim yerine mol kullanmak.
• %5 kuralını kontrol etmeden küçük x kısayolunu kullanmak.
• Bir derişimi negatif yapan kökü tutmak.
• Gaz olmayanları Δn'ye katmak veya Kp = Kc(RT)^Δn'de T'yi °C cinsinden kullanmak.
• Başlangıçta ürünler varken tepkimenin ileri gittiğini varsaymak. Önce Q'yu hesaplayın.

Sınav ipuçları

• AP Chemistry: açık uçlu sorular ICE tablosunu, sayılarla K ifadesini ve belirtilmiş bir %5 kontrolünü bekler. Her derişimde birimleri gösterin.
• A-level: Kc ve Kp soruları çoğu zaman belirli bir hacimdeki molleri verir. Önce hacme bölün ve Kp'nin mol kesirleri çarpı toplam basıncı kullandığını unutmayın.
• JEE ve NEET: H₂ + I₂ ⇌ 2HI'deki gibi tam karelere ve x yerine ayrışma derecesi α'ya dikkat edin. α ile PCl₅ için: Kp = α²P / (1 − α²).
• Başlangıç derişiminin K'ye oranı yaklaşık 400'ün üzerindeyse kısayol genellikle güvenlidir. Bunun altında ikinci dereceden denklemi çözün.

İlgili araçlar

İlgili rehberler