การคำนวณหาค่าคงที่สมดุล หลักการคำนวณหาค่าคงที่สมดุลและความเข้มข้นของแต่ละสารที่ ภาวะสมดุล 1. จะต้องเขียนสมการเคมีจากโจทย์ให้ถูกต้องและทำสมการให้สมดุลเสียก่อน ดังนี้ N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 2. เขียนค่าคงที่สมดุลจากสมการในข้อ 1 ให้ถูกต้อง K =

3. หาความเข้มข้นของแต่ละสารที่ภาวะสมดุล โดยอาศัยหลักการดังนี้ 3.1 หาจำนวนโมลเริ่มต้น ซึ่งดูจากหัวข้อที่โจทย์ให้มา ทำให้เป็นโมล/ลิตรเสมอ 3.2 หาจำนวนโมลที่เปลี่ยนไป ซึ่งดูจากสมการ และให้จำนวนโมลที่สลายออกเป็นลบ ส่วนจำนวนโมลที่เกิดขึ้นเป็นบวก 3.3 หาจำนวนโมลที่ภาวะสมดุล ซึ่งเกิดจากข้อ (3.1) และ (3.2) ดังนี้

A + 2B 3C + D โมล/ลิตร เริ่มต้น a b – – โมล/ลิตร เปลี่ยน -x -2x +3x +x โมล/ลิตร สมดุล (a – x) (b – 2x) 3x x หมายเหตุ ความเข้มข้นของสาร [ ] ต้องทำเป็น โมล/ลิตรเสมอ

1. ระบบหนึ่งประกอบด้วย PCl3 (g) PCl5 (g) และ Cl2 (g) เมื่อทำ พบว่าที่ภาวะสมดุลมี PCl5 เข้มข้น 1.5 โมล/ลิตร PCl3 เข้มข้น 0.2 โมล/ลิตร และ Cl2 0.3 โมล/ลิตร จงคำนวณหาค่าคงที่สมดุล วิธีทำ K = = = 0.04 โมล/ลิตร

2. เมื่อนำ H2 และ I2 อย่างละ 1 โมลใส่ลงในภาชนะจุ 10 ลิตร ที่ 5200C และปล่อยให้ถึงภาวะสมดุล พบว่าที่ภาวะสมดุลทีมี HI อยู่ 1.60 โมล ให้คำนวณหาค่า K วิธีทำ สมมติให้ X เป็นจำนวนโมลของ H2 ที่ใช้ไป ซึ่งเท่ากับจำนวน โมลของ I2 ที่ใช้ไป H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) เริ่มต้น 1 1 0 โมล โมลที่เปลี่ยน -x -x +2x โมล ที่สมดุล 1-x 1-x +2x โมล

โจทย์กำหนดให้โมล HI ที่มีอยู่ในภาวะสมดุลเท่ากับ 1.60 โมล/10 ลิตร หรือ 0.16 โมล/ลิตร = 2x คำนวณหาค่า x ได้เท่ากับ 1.60 = 2x x = 0.8 โมล H2 และ I2 ที่เหลืออยู่ที่ภาวะสมดุล = 1.00 - x = 1.00 - 0.8 = 0.20 โมล/ปริมาตร 10 ลิตร หรือ = 0.02 โมล/ลิตร

จาก K = = = 64

3. ให้พิจารณาระบบของปฏิกิริยาต่อไปนี้ N2 (g) + O2 (g) 2NO (g) K = 0.10 ที่ 20000C กำหนดจำนวนโมลของ N2 เท่ากับจำนวนโมลของ O2 เท่ากับ 1.62 โมล บรรจุอยู่ในภาชนะ 2.00 ลิตร จงหาความเข้มข้นของ N2 O2 และ NO ที่เปลี่ยนไป วิธีทำ สมมติให้ค่าจำนวนโมลที่ N2 ใช้ไปเท่ากับ x โมล N2 (g) + O2 (g) 2NO (g) เริ่มต้น 1.62 1.62 0 โมล โมลที่เปลี่ยนไป -x -x +2x โมล ที่สมดุล 1.62 - x 1.62 - x +2x โมล

K = 0.10 = = = x = 0.22

ดังนั้น N2 ถูกใช้ไป = 0.22 โมล [N2] = = 0.116 โมล/ลิตร O2 ถูกใช้ไป = 0.22 โมล [O2] = = 0.116 โมล/ลิตร NO ที่เกิดขึ้น = 2 x 0.22 โมล[NO] = = 0.22 โมล/ลิตร

4. ภาวะสมดุลของปฏิกิริยา N2 (g) + O2 (g) 2NO (g) K = 0.10 พบว่า [N2] = [O2] = 0.70 โมล/ลิตร และ [NO] = 0.22 โมล/ลิตร เมื่อเติมก๊าซ N2 ลงไป จนกระทั่งความเข้มข้นของ N2 เป็น 1.00 โมล/ลิตร ให้ คำนวณความเข้มข้นของสารทั้ง 3 ตัวที่ภาวะสมดุลใหม่ วิธีทำ สมมติให้ค่าจำนวนโมลที่ N2 ใช้ไปเท่ากับ x โมล N2 (g) + O2 (g) 2NO (g) เริ่มต้น 0.70 0.70 0.22 โมล/ลิตร เมื่อเติม N2 +1.00 0.70 0.22 โมล/ลิตร โมลที่เปลี่ยนไป -x -x +2x โมล/ลิตร ที่สมดุล 1.00 - x 0.70 - x 0.22+2x โมล/ลิตร

K = 0.10 = (0.22+2x)2 = 0.10(1.00-x) (0.70-X) 0.0484 + 0.88x + 4x2 = 0.10(0.70 - 1.70x + x2) 3.90x2 + 1.05x - 0.0216 = 0 x = = 0.22 หรือ -0.29 ค่าลบใช้ไม่ได้ ดังนั้น x = 0.22 โมล/ลิตร

[N2] = 1.00 - x = 1.00-0.02 = 0.98 โมล/ลิตร [O2] = 0.70 - x = 0.70-0.02 = 0.68 โมล/ลิตร [NO] = 0.22+2x = 0.22+(2x0.02) = 0.26 โมล/ลิตร หมายเหตุ การแก้สมการหาค่า x ในสมการข้อนี้ ใช้สมการ ควอดราติก ax2 + bx + c = 0 x =