Opgaver til B2.5

Opgaverne hører til afsnit B2.5 Indgreb i en ligevægt. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven.

Opgave B2.5.1: De vigtigste ord

  1. Hvad er et indgreb i en ligevægt?
  2. Hvad vil det sige, at en ligevægt bliver forskudt mod højre?
  3. Hvad siger Le Chateliers princip?

Læs afsnittet Hvad er et indgreb? og boksen med Le Chateliers princip.

Forskudt mod højre betyder, at reaktionen mod højre forløber, indtil der igen er ligevægt. Tænk over, hvad det betyder for mængden af produkter.

  1. En ændring udefra, som bringer blandingen ud af ligevægt.
  2. Reaktionen forløber mod højre, så der dannes mere produkt og bruges reaktant, indtil der igen er ligevægt.
  3. Et ydre indgreb i et system i ligevægt fremkalder en forskydning, der formindsker virkningen af indgrebet.

Opgave B2.5.2: Fire indgreb

Ammoniak dannes i ligevægten N2(g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3(g). Hvilken vej forskydes ligevægten ved hvert indgreb?

  1. Der tilsættes mere N2.
  2. Der fjernes H2.
  3. Der tilsættes mere NH3.
  4. Der fjernes NH3.

Brug tabellen De fire indgreb i afsnit B2.5. Afgør først, om stoffet er en reaktant eller et produkt.

Ligevægten forskydes i den retning, der modvirker indgrebet. Tilsættes et stof, forskydes den, så stoffet bliver brugt. Fjernes et stof, forskydes den, så stoffet bliver dannet.

  1. Mod højre
  2. Mod venstre
  3. Mod venstre
  4. Mod højre

Opgave B2.5.3: Begrund med Y og K

En blanding af H2, I2 og HI er i ligevægt: H2(g) + I2(g) ⇌ 2 HI(g). Der pumpes ekstra HI ind i beholderen.

  1. Opskriv reaktionsbrøken.
  2. Hvad sker der med Y i det øjeblik, HI tilsættes?
  3. Hvilken vej forskydes ligevægten? Begrund svaret med Y og K.

HI står over brøkstregen. Før indgrebet er Y = K.

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Når [HI] bliver større, bliver tallet over brøkstregen …
  • Derfor bliver Y … end K.
  • Reaktionen forløber mod …, indtil …

  1. \(Y = \dfrac{[\mathrm{HI}]^{2}}{[\mathrm{H_2}] \cdot [\mathrm{I_2}]}\)

  2. Y bliver større, fordi tallet over brøkstregen bliver større.

  3. Mod venstre. Efter indgrebet er Y større end K, og reaktionen forløber mod venstre, indtil Y igen er lig med K.

Opgave B2.5.4: Aflæs et indgreb

Grafen viser koncentrationerne i en beholder med ligevægten N2O4(g) ⇌ 2 NO2(g).

Graf med koncentration i M som funktion af tiden i sekunder. Indtil 40 sekunder er N2O4 vandret ved 0,050 M og NO2 vandret ved 0,100 M. Ved 40 sekunder springer NO2 lodret op til 0,160 M og falder derefter til omkring 0,12 M, mens N2O4 stiger til omkring 0,07 M.

  1. Er blandingen i ligevægt i de første 40 s? Begrund svaret.
  2. Hvilket indgreb sker der ved 40 s?
  3. Hvilken vej bliver ligevægten forskudt? Begrund svaret ud fra kurverne.
  4. Aflæs de to koncentrationer ved 80 s, og vis, at reaktionsbrøken igen er omkring 0,20 M.

Et indgreb ses som et lodret spring på en af kurverne. Bagefter ændrer begge kurver sig jævnt.

Efter springet falder [NO2], og [N2O4] stiger. Se, hvilken af de to reaktioner der bruger NO2 og danner N2O4. Reaktionsbrøken er [NO2]2 / [N2O4].

  1. Ja. Begge kurver er vandrette, så koncentrationerne ændrer sig ikke.
  2. Der tilsættes NO2. Koncentrationen springer fra 0,100 M til 0,160 M.
  3. Mod venstre. Efter indgrebet falder [NO2], og [N2O4] stiger.
  4. Ved 80 s er [NO2] omkring 0,12 M og [N2O4] omkring 0,07 M.

\[ Y = \frac{(0{,}12\ \mathrm{M})^{2}}{0{,}07\ \mathrm{M}} = 0{,}2\ \mathrm{M} \]

Reaktionsbrøken er igen lig med K. Læg mærke til, at der er mere NO2 end før indgrebet. Forskydningen har kun modvirket indgrebet delvist.

Opgave B2.5.5: Et fast stof

Når kalk brændes, indstiller denne ligevægt sig i en lukket ovn:

CaCO3(s) ⇌ CaO(s) + CO2(g)

  1. Opskriv reaktionsbrøken.
  2. Hvad sker der med ligevægten, hvis der kommes mere CaCO3 ind i ovnen?
  3. Hvad sker der med ligevægten, hvis CO2 suges ud af ovnen?
  4. Hvordan kan man få al kalken omdannet til CaO?

Faste stoffer er ikke med i reaktionsbrøken.

Reaktionsbrøken er kun [CO2]. Et indgreb, der ikke ændrer Y, forskyder ikke ligevægten.

  1. Y = [CO2]
  2. Ingenting. CaCO3 er et fast stof og er ikke med i reaktionsbrøken, så Y ændrer sig ikke.
  3. Ligevægten forskydes mod højre. Når [CO2] falder, bliver Y mindre end K.
  4. Ved hele tiden at fjerne CO2, fx i en åben ovn. Så bliver ligevægten ved med at blive forskudt mod højre, til al kalken er omdannet.

Opgave B2.5.6: Sandt eller falsk?

Afgør for hvert udsagn, om det er sandt eller falsk. Ret de falske.

  1. Når en reaktant tilsættes, bliver ligevægten forskudt mod højre.
  2. Efter forskydningen er koncentrationen af den tilsatte reaktant den samme som før indgrebet.
  3. Ligevægtskonstanten ændrer sig, når en koncentration ændres.
  4. Efter forskydningen er Y igen lig med K.

Se på de to grafer i afsnit B2.5, og læs teksten lige under dem.

Ligevægten modarbejder indgrebet, men ophæver det ikke helt. K afhænger kun af temperaturen.

  1. Sandt
  2. Falsk. Noget af den tilsatte reaktant bliver brugt, men koncentrationen ender højere end før indgrebet.
  3. Falsk. K ændrer sig kun, når temperaturen ændres.
  4. Sandt

Opgave B2.5.7: Fire indgreb mere

For ligevægten CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) foretages fire indgreb hver for sig. Hvilken vej forskydes ligevægten, og hvad sker der med mængden af H2?

  1. Der tilsættes CO.
  2. Der tilsættes CO2.
  3. Der fjernes H2O.
  4. Der fjernes CO2.

CO og H2O er reaktanter. CO2 og H2 er produkter.

Forskydes ligevægten mod højre, dannes der mere H2. Forskydes den mod venstre, bliver der mindre H2.

  1. Mod højre. Der dannes mere H2.
  2. Mod venstre. Der bliver mindre H2.
  3. Mod venstre. Der bliver mindre H2.
  4. Mod højre. Der dannes mere H2.

Opgave B2.5.8: Mest muligt produkt

En fabrik fremstiller et stof C ved reaktionen A + B ⇌ C. Ligevægtskonstanten er lille, så der dannes kun lidt C, hvis blandingen bare får lov at stå.

  1. Foreslå to indgreb, der kan forskyde ligevægten mod højre.
  2. Stoffet A er meget dyrere end stoffet B. Hvilket af de to stoffer vil fabrikken bruge et stort overskud af, og hvorfor?

Se, hvilke af de fire indgreb i tabellen der forskyder ligevægten mod højre.

Til spørgsmål b: Et overskud af den ene reaktant forskyder ligevægten mod højre, så mere af den anden reaktant bliver brugt.

  1. Man kan tilsætte mere af en reaktant, eller man kan fjerne C, efterhånden som det dannes.
  2. Fabrikken vil bruge et stort overskud af det billige stof B. Det forskyder ligevægten mod højre, så en større del af det dyre stof A bliver omdannet til C.

Opgaver med fødevaretema

Le Chateliers princip kan forklare, hvad der sker med sodavand, tænder og æggeskaller.

Opgave B2.5.mad.1: Flad sodavand

I en lukket sodavandsflaske er der ligevægt mellem carbondioxid i vandet og carbondioxid i luften over vandet:

CO2(aq) ⇌ CO2(g)

  1. Hvilket stof bliver fjernet, når flasken åbnes?
  2. Hvilken vej forskydes ligevægten?
  3. Forklar, hvorfor en sodavand bliver flad, når den står uden låg.

Når flasken åbnes, slipper gassen over vandet ud i rummet.

CO2(g) er produktet i reaktionsskemaet. Se i tabellen, hvad der sker, når et produkt fjernes.

  1. CO2(g), som slipper ud af flasken.
  2. Mod højre
  3. Hver gang gassen over vandet slipper væk, forskydes ligevægten mod højre, og mere carbondioxid forlader vandet. Uden låg bliver det ved, til næsten al carbondioxid er væk.

Opgave B2.5.mad.2: Syre og tænder

Tændernes emalje består af et tungtopløseligt salt, hydroxyapatit. I munden er der en ligevægt mellem emaljen og ionerne i spyttet:

Ca5(PO4)3OH(s) ⇌ 5 Ca2+(aq) + 3 PO43−(aq) + OH−(aq)

  1. Syre fra sodavand reagerer med OH− og fjerner den. Hvilken vej forskydes ligevægten?
  2. Hvad betyder det for emaljen?
  3. Mælk og ost indeholder mange calciumioner. Hvilken vej forskydes ligevægten, når koncentrationen af Ca2+ i spyttet stiger?

OH− og Ca2+ er produkter i reaktionsskemaet. Emaljen er reaktanten.

Fjernes et produkt, forskydes ligevægten mod højre. Tilsættes et produkt, forskydes den mod venstre.

  1. Mod højre
  2. Emaljen går i opløsning, så tænderne tager skade.
  3. Mod venstre. Det modvirker, at emaljen går i opløsning.

Opgave B2.5.mad.3: Tynde æggeskaller

Æggeskaller består af kalk, CaCO3. Hønen danner skallen af calciumioner og carbonationer i blodet:

Ca2+(aq) + CO32−(aq) ⇌ CaCO3(s)

Carbonationerne dannes af den carbondioxid, der er opløst i hønens blod. Når det er meget varmt, gisper høns for at køle sig ned, og så ånder de ekstra meget carbondioxid ud.

  1. Hvad sker der med koncentrationen af carbonat i blodet, når hønen ånder meget carbondioxid ud?
  2. Hvilken vej forskydes ligevægten?
  3. Forklar, hvorfor høns lægger æg med tyndere skaller i varmt vejr.

Mindre carbondioxid i blodet giver færre carbonationer. Carbonat er en reaktant i reaktionsskemaet.

Når en reaktant fjernes, forskydes ligevægten mod venstre.

  1. Den falder.
  2. Mod venstre
  3. Når der er færre carbonationer i blodet, forskydes ligevægten mod venstre, og der dannes mindre fast kalk. Skallen bliver derfor tyndere.