Kemi

Beregning af ligevægtskonstant udfra termodynamiske data

10. januar 2013 af Neas14 (Slettet) - Niveau: A-niveau

Hej jeg har fået en opgave fra eksamenssæt Kemi A, STX, maj 2011

Den lyder:

Opgave 1: Røde bade
?
Et rødt bad er et bad tilsat kalium- permanganat, KMnO4. Det virker desinficerende og udtørrende og anvendes mod kløe og ved mange former for eksem, hvor der er mistanke om begyndende infektion.

Et rødt bad tilberedes ved at for- tynde en 0,194 M kaliumpermanganatopløsning med vand.
Man ønsker at fremstille et rødt bad på 200 L med stofmængdekoncentrationen 0,20 mM.

a) Beregn hvor stort et volumen 0,194 M kaliumpermanganat- opløsning, der skal anvendes.
?
Hud, negle og badekar farves brune af et rødt bad, idet permanganat reduceres til mangan(IV)oxid, brunsten. Den brune farve i badekarret kan fjernes med oxalsyre, fordi brunsten reagerer som vist i nedenstående reaktionsskema.
MnO2(s) + (COOH)2(aq) + 2 H+(aq) -> 2 CO2(g) + Mn2+(aq) + 2 H2O(l)

b) Argumenter for, at reaktionen er en redoxreaktion.

c) Beregn ligevægtskonstanten ved 25 oC ud fra termodynamiske data.

Har løst opgave a og b men er nu i tvivl om c. Er der nogen som vil/ kan hjælpe? :)

Brugbart svar (0)

Svar #1
29. juni 2018 af Soeffi

#0 MnO₂(s) + (COOH)₂(aq) + 2 H⁺(aq) → 2 CO₂(g) + Mn²⁺(aq) + 2 H₂O(l)

Er der nogen, der kan opskrive ligevægtsudtrykket (den er heterogen og indeholder CO₂)?

Mit bud er:

$K=\frac{[CO_2(g,opl\o st)]^2[Mn^{2+}]}{[(COOH)_2][H^+]^2}$

Bemærk at CO₂(g) er en gas, men noget CO₂ vil ikke desto mindre være opløst i vand og indgå i kulsyre-ligevægtssystemet.

Brugbart svar (0)

Svar #2
30. juni 2018 af Soeffi

#1 Mit nye bud er:

$K=\frac{[Mn^{2+}]}{[(COOH)_2][H^+]^2}$

Koncentrationen af CO₂ må være en konstant, når ligevægten med atmosfærens CO₂ har indstillet sig. Den oprindelige opgave kan dog godt hentyde til en reaktion, der foregår i en lukket beholder med konstant tryk. Det er det, som jeg ikke er sikker på.

Brugbart svar (0)

Svar #3
05. juli 2018 af Heptan

Der er ikke noget der hedder CO_{2 (g, opløst)}. Det er enten CO_{2 (g)} eller CO_{2 (aq)}.

Opgave c) løses ved at beregne Gibbs frie reaktionsenthalpi ud fra termodynamiske tabeldata, og så omregne den til ligevægtskonstanten.

$\Delta G=-RT\ln K$

Man kan opstille ligevægtskonstanten for reaktionen hvis man ønsker:

$K=\frac{[CO_2_{(g)}]^2[Mn^{2+}_{(aq)}]}{[(COOH)_2_{aq}][H^+_{(aq)}]^2}$

Det burde være godt nok til at få 100% for opgaven. Hvis man ønsker det, kan man inddrage de andre ligevægte du omtaler, som er kulsyreligevægtene:

$CO_{2 (g)}\rightleftharpoons CO_{2 (aq)}$

$H_2CO_{3 (aq)}\rightleftharpoons H_2O_{(l)}+CO_{2(aq)}$

De tre ligevægte har hver deres ligevægtskonstanter og termodynamiske egenskaber, som kan behandles med Born-Haber cyclus regnereglerne.

Brugbart svar (0)

Svar #4
05. juli 2018 af Soeffi

#3 Tak, pointen for mig er: Den K der findes ved de termodynamiske data svarer til en ligevægt af følgende:

1) Åben beholder, hvor CO₂ i opløsningen er i ligevægt med atmosfærens CO₂

2) En lukket beholder med konstant rumfang

3) En lukket beholder med variabelt rumfang, hvor trykket holdes konstant.

Hvilken af de tre muligheder er det, at man finder K for i opgaven?

Brugbart svar (0)

Svar #5
05. juli 2018 af Heptan

Det er 3), men jeg mener at beholderen kan være åben, det ændrer jo ikke på ligevægtskonstanten. Man ser bort fra at CO₂ er opløseligt i vand.

Skriv et svar til: Beregning af ligevægtskonstant udfra termodynamiske data

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.