المحاضرة السادسة عشر / اسئلة قاعده لوشاتلية

✅ السؤال:

مثال 8 / ما تأثير كل من العوامل الآتية على حالة الاتزان وثبات التفاعل للتفاعل التالي:

$$\text{N}_2\text{F}_4 \rightleftharpoons 2\text{NF}_2 \quad \Delta H = +38.5 \, \text{kJ/mol}$$

(التفاعل ماص للحرارة)

العوامل:

1. تسخين خليط الاتزان في إناء مغلق.
2. سحب $\text{N}_2\text{F}_4$.
3. خفض الضغط على خليط التفاعل.
4. إضافة العامل المساعد.

✅ الحل:

1. تسخين خليط الاتزان في إناء مغلق:

• التفاعل ماص للحرارة ($\Delta H > 0$)، أي أن الحرارة تدخل مع المتفاعلات.
• عند التسخين، يزداد تركيز الحرارة، فيتجه التفاعل نحو اليمين (اتجاه النواتج) لامتصاص الحرارة.
• النتيجة: يزداد تركيز $\text{NF}_2$ ويقل $\text{N}_2\text{F}_4$.

🔁 الاتزان يتحول نحو اليمين.

2. سحب $\text{N}_2\text{F}_4$:

• سحب أحد المتفاعلات يُعدّ نقصًا في تركيزه.
• حسب قاعدة لوشاتيليه، النظام سيُعوّض النقص.
• لذا، يتحول التفاعل إلى اليسار لإنتاج المزيد من $\text{N}_2\text{F}_4$.

🔁 الاتزان يتحول نحو اليسار.

3. خفض الضغط على خليط التفاعل:

• نحسب عدد مولات الغازات:
  • يسار: 1 مول ($\text{N}_2\text{F}_4$)
  • يمين: 2 مول ($2\text{NF}_2$)
• عند خفض الضغط، يتجه التفاعل نحو الجهة التي تحتوي على عدد أكبر من جزيئات الغاز.
• إذًا، سيتجه التفاعل نحو اليمين.

🔁 الاتزان يتحول نحو اليمين.

4. إضافة العامل المساعد:

• العامل المساعد يسرّع التفاعل دون التأثير على موقع الاتزان.
• أي أن الاتزان لا يتغير، لكن التفاعل يصل إليه أسرع.

🔁 الاتزان لا يتأثر.

✅ السؤال:

سؤال فضلي:

التفاعل الغازي المتزن الباعث للحرارة:

$$\text{N}_2\text{O}_4 \rightleftharpoons 2\text{NO}_2$$

إذا حدثت حالة اتزان وثابت الاتزان $K$، فما تأثير كل مما يلي:

1. زيادة الضغط الكلي لخليط التفاعل.
2. رفع درجة الحرارة.
3. سحب غاز $\text{N}_2\text{O}_4$.

✅ الحل:

أولًا: نُحدد خصائص التفاعل:

• التفاعل باعث للحرارة ⇒ $\Delta H < 0$ (الحرارة على جهة النواتج).
• عدد مولات الغاز:
  • يسار (N₂O₄): 1 مول
  • يمين (2NO₂): 2 مول

1. زيادة الضغط الكلي لخليط التفاعل:

• زيادة الضغط تجعل النظام يتجه نحو الجهة التي تحتوي على عدد أقل من جزيئات الغاز.
• في هذا التفاعل:
  • يسار: 1 مول
  • يمين: 2 مول
• إذًا: الاتزان سيتجه نحو اليسار (جهة $\text{N}_2\text{O}_4$).

🔁 الاتزان يتحول إلى اليسار.

2. رفع درجة الحرارة:

• التفاعل باعث للحرارة ⇒ الحرارة ناتج.
• عند رفع درجة الحرارة، يزيد تركيز “الحرارة”، فيتجه التفاعل نحو اليسار لتقليل الحرارة.

🔁 الاتزان يتحول إلى اليسار.

3. سحب غاز $\text{N}_2\text{O}_4$:

• سحب أحد المواد = تقليل تركيزها.
• النظام سيعوض هذا النقص، لذا يتحول التفاعل نحو اليسار لإنتاج المزيد من $\text{N}_2\text{O}_4$.

🔁 الاتزان يتحول إلى اليسار.

📌 ملاحظة: في الحالات الثلاث، التفاعل يتحول نحو اليسار.

✅ السؤال:

سؤال الفصل:

التفاعل الطارد للحرارة:

$$2\text{PbS}(s) + 3\text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{PbO}(s) + 2\text{SO}_2(g)$$

وضح تأثير كل من العوامل الآتية على حالة الاتزان وثابت الاتزان:

1. خفض الضغط
2. تبريد إناء التفاعل
3. إزالة كمية من PbS

✅ الحل:

أولًا: تحديد خصائص التفاعل:

• التفاعل طارد للحرارة ⇒ $\Delta H < 0$
• المواد الصلبة لا تؤثر على الاتزان في حساب عدد المولات أو التركيز.
• الغازات التي تؤثر في الاتزان:
  • يسار: 3 مولات من $O_2$
  • يمين: 2 مولات من $SO_2$

1. خفض الضغط:

• عند خفض الضغط، يتجه التفاعل نحو الجهة التي تحتوي على عدد أكبر من جزيئات الغاز.
• عدد مولات الغاز:
  • يسار: 3 (O₂)
  • يمين: 2 (SO₂)

✅ الاتزان يتحول نحو اليسار (لزيادة عدد جزيئات الغاز).

2. تبريد إناء التفاعل:

• التفاعل طارد للحرارة، أي الحرارة ناتج.
• عند التبريد، يقل تركيز “الحرارة”، لذا يتجه التفاعل نحو اليمين لتعويض الحرارة.

✅ الاتزان يتحول نحو اليمين.

3. إزالة كمية من PbS:

• PbS مادة صلبة.
• المواد الصلبة لا تدخل في تعبير ثابت الاتزان ولا تؤثر على موقع الاتزان مباشرة.

✅ الاتزان لا يتأثر.

✅ السؤال:

سؤال الفصل:

التفاعل المتزن الناتج للحرارة:

$$2\text{SO}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(g) \quad \Delta H = -198.2\, \text{kJ}$$

ماذا يحدث لتركيز: $\text{SO}_2, \text{O}_2, \text{SO}_3$ عند حدوث التغيرات الآتية:

1. زيادة درجة الحرارة
2. تقليل الضغط
3. زيادة تركيز $\text{SO}_2$
4. إضافة العامل المساعد

✅ الحل:

أولاً: تحليل التفاعل:

• التفاعل طارد للحرارة ⇒ الحرارة على جهة النواتج.
• عدد مولات الغاز:
  • يسار: 3 (2SO₂ + O₂)
  • يمين: 2 (2SO₃)

1. زيادة درجة الحرارة:

• الحرارة ناتج، وزيادتها تُشبه زيادة تركيز النواتج.
• فيقاوم النظام هذا التغير بالاتجاه نحو اليسار (المتفاعلات).

✅ الاتزان يتحول إلى اليسار
🔄 تركيز SO₂ و O₂ يزداد، وتركيز SO₃ يقل

2. تقليل الضغط:

• عند تقليل الضغط، يتجه التفاعل نحو الجهة التي تحتوي على عدد أكبر من جزيئات الغاز.
• الجهة اليسرى بها 3 جزيئات، واليمنى بها 2.

✅ الاتزان يتحول إلى اليسار
🔄 يزداد SO₂ و O₂، ويقل SO₃

3. زيادة تركيز SO₂:

• زيادة تركيز أحد المتفاعلات يدفع التفاعل نحو استهلاكه، أي نحو اليمين.

✅ الاتزان يتحول إلى اليمين
🔄 يقل تركيز SO₂ و O₂ مع الوقت، ويزداد SO₃

4. إضافة العامل المساعد:

• العامل المساعد لا يؤثر على موقع الاتزان.
• يسرّع الوصول إلى الاتزان فقط.

✅ لا تأثير على التركيزات