При зниженні температури рівновага. Завдання ЄДІ з хімії тест онлайн: Зворотні та незворотні хімічні реакції

Хімічне рівновагу та принципи його усунення (принцип Ле Шательє)

У оборотних реакціях за певних умов може настати стан хімічної рівноваги. Це стан, у якому швидкість зворотної реакції стає рівною швидкості прямої реакції. Але для того, щоб зрушити рівновагу в той чи інший бік, необхідно змінити умови протікання реакції. Принцип усунення рівноваги - принцип Ле Шательє.

Основні положення:

1. Зовнішній вплив на систему, що перебуває у стані рівноваги, призводить до зміщення цієї рівноваги у напрямку, при якому ефект виробленого впливу послаблюється.

2. При збільшенні концентрації однієї з реагуючих речовин рівновага зміщується у бік витрати цієї речовини, при зменшенні концентрації рівновага зміщується у бік утворення цієї речовини.

3. При збільшенні тиску рівновага зміщується у бік зменшення кількості газоподібних речовин, тобто у бік зниження тиску; при зменшенні тиску рівновага зміщується у бік зростання кількості газоподібних речовин, тобто у бік збільшення тиску. Якщо реакція протікає без зміни числа молекул газоподібних речовин, тиск не впливає на положення рівноваги в цій системі.

4. При підвищенні температури рівновага зміщується у бік ендотермічної реакції, при зниженні температури – у бік екзотермічної реакції.

За принципи дякуємо посібнику "Початку хімії" Кузьменко Н.Є., Єрьомін В.В., Попков В.А.

Завдання ЄДІ на хімічну рівновагу (раніше А21)

Завдання №1.

H2S(г) ↔ H2(г) + S(г) - Q

1. Підвищення тиску

2. Підвищення температури

3. Зниження тиску

Пояснення:Спочатку розглянемо реакцію: все речовини є газами й у правій частині дві молекули продуктів, а лівої лише одне, як і реакція є эндотермической (-Q). Тому розглянемо зміну тиску та температури. Нам потрібно, щоб рівновага змістилася у бік продуктів реакції. Якщо ми підвищимо тиск, то рівновага зміститься у бік зменшення обсягу, тобто у бік реагентів – нам це не підходить. Якщо ми підвищимо температуру, то рівновага зміститься у бік ендотермічної реакції, у разі у бік продуктів, що й вимагалося. Правильна відповідь – 2.

Завдання №2.

Хімічне рівновагу у системі

SO3(г) + NO(г) ↔ SO2(г) + NO2(г) - Q

зміститься у бік утворення реагентів при:

1. Збільшення концентрації NO

2. Збільшення концентрації SO2

3. Підвищення температури

4. Збільшення тиску

Пояснення:всі речовини гази, але обсяги у правій та лівій частинах рівняння однакові, тому тиск на рівновагу в системі не впливатиме. Розглянемо зміну температури: при підвищенні температури рівновага зміщується у бік ендотермічної реакції, саме у бік реагентів. Правильна відповідь – 3.

Завдання №3.

В системі

2NO2(г) ↔ N2O4(г) + Q

зміщенню рівноваги вліво сприятиме

1. Збільшення тиску

2. Збільшення концентрації N2O4

3. Зниження температури

4. Введення каталізатора

Пояснення:звернемо увагу на те, що обсяги газоподібних речовин у правій та лівій частинах рівняння не рівні, тому зміна тиску впливатиме на рівновагу в даній системі. А саме, при збільшенні тиску рівновага зміщується у бік зменшення кількості газоподібних речовин, тобто праворуч. Нам це не підходить. Реакція екзотермічна, тому зміна температури впливатиме на рівновагу системи. При зниженні температури рівновага зміщуватиметься у бік екзотермічної реакції, тобто теж праворуч. При збільшенні концентрації N2O4 рівновага зміщується у бік витрати цієї речовини, тобто вліво. Правильна відповідь – 2.

Завдання №4.

У реакції

2Fe(т) + 3H2O(г) ↔ 2Fe2O3(т) + 3Н2(г) - Q

рівновага зміститься у бік продуктів реакції при

1. Підвищення тиску

2. Додаванні каталізатора

3. Додаванні заліза

4. Додавання води

Пояснення:кількість молекул у правій та лівій частинах однакова, так що зміна тиску впливати на рівновагу в даній системі не буде. Розглянемо підвищення концентрації заліза - рівновага має зміститися у бік витрати цієї речовини, тобто праворуч (у бік продуктів реакції). Правильна відповідь – 3.

Завдання №5.

Хімічна рівновага

Н2О(ж) + С(т) ↔ Н2(г) + СО(г) - Q

зміститься у бік утворення продуктів у разі

1. Підвищення тиску

2. Підвищення температури

3. Збільшення часу протікання процесу

4. Застосування каталізатора

Пояснення:зміна тиску нічого очікувати проводити рівновагу у цій системі, оскільки всі речовини газоподібні. При підвищенні температури рівновага зміщується у бік ендотермічної реакції, тобто праворуч (у бік утворення продуктів). Правильна відповідь – 2.

Завдання №6.

При підвищенні тиску хімічна рівновага зміститься у бік продуктів у системі:

1. CH4(г) + 3S(т) ↔ CS2(г) + 2H2S(г) - Q

2. C(т) + CO2(г) ↔ 2CO(г) - Q

3. N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NH3(г) + Q

4. Ca(HCO3)2(т) ↔ CaCO3(т) + CO2(г) + H2O(г) - Q

Пояснення:на реакції 1 і 4 зміна тиску не впливає, тому не всі речовини газоподібні, що беруть участь, в рівнянні 2 в правій і лівій частинах кількості молекул однаково, так що тиск впливати не буде. Залишається рівняння 3. Перевіримо: при підвищенні тиску рівновага має зміститися у бік зменшення кількостей газоподібних речовин (праворуч 4 молекули, ліворуч 2 молекули), тобто у бік продуктів реакції. Правильна відповідь – 3.

Завдання №7.

Не впливає на усунення рівноваги

H2(г) + I2(г) ↔ 2HI(г) - Q

1. Підвищення тиску та додавання каталізатора

2. Підвищення температури та додавання водню

3. Зниження температури та додавання йодоводороду

4. Додавання йоду та додавання водню

Пояснення:у правій і лівій частинах кількості газоподібних речовин однакові, тому зміна тиску впливати на рівновагу в системі не буде, також не впливатиме і додавання каталізатора, тому що як тільки ми додамо каталізатор прискоритися пряма реакція, а потім відразу зворотна і рівновага в системі відновиться . Правильна відповідь – 1.

Завдання №8.

Для зміщення праворуч рівноваги в реакції

2NO(г) + O2(г) ↔ 2NO2(г); ΔH°<0

потрібно

1. Введення каталізатора

2. Зниження температури

3. Зниження тиску

4. Зниження концентрації кисню

Пояснення:Зниження концентрації кисню призведе до зміщення рівноваги у бік реагентів (ліворуч). Зниження тиску зрушить рівновагу у бік зменшення кількості газоподібних речовини, тобто праворуч. Правильна відповідь – 3.

Завдання №9.

Вихід продукту в екзотермічній реакції

2NO(г) + O2(г) ↔ 2NO2(г)

при одночасному підвищенні температури та зниженні тиску

1. Збільшиться

2. Зменшиться

3. Не зміниться

4. Спочатку збільшиться, потім зменшиться

Пояснення:при підвищенні температури рівновага зміщується у бік ендотермічної реакції, тобто у бік продуктів, а при зниженні тиску рівновага зміщується у бік збільшення кількостей газоподібних речовин, тобто теж вліво. Тому вихід продукту зменшиться. Правильна відповідь – 2.

Завдання №10.

Збільшення виходу метанолу у реакції

СО + 2Н2 ↔ СН3ОН + Q

сприяє

1. Підвищення температури

2. Введення каталізатора

3. Введення інгібітору

4. Підвищення тиску

Пояснення:при підвищенні тиску рівновага зміщується у бік ендотермічної реакції, тобто у бік реагентів. Підвищення тиску зміщує рівновагу у бік зменшення кількостей газоподібних речовин, тобто у бік утворення метанолу. Правильна відповідь – 4.

Завдання для самостійного вирішення (відповіді внизу)

1. У системі

СО(г) + Н2О(г) ↔ СО2(г) + Н2(г) + Q

зміщення хімічної рівноваги у бік продуктів реакції сприятиме

1. Зменшення тиску

2. Збільшення температури

3. Збільшення концентрації монооксиду вуглецю

4. Збільшення концентрації водню

2. У якій системі при підвищенні тиску рівновага зміщується у бік продуктів реакції

1. 2СО2(г) ↔ 2СО(г) + О2(г)

2. С2Н4(г) ↔ С2Н2(г) + Н2(г)

3. PCl3(г) + Cl2(г) ↔ PCl5(г)

4. H2(г) + Cl2(г) ↔ 2HCl(г)

3. Хімічна рівновага у системі

2HBr(г) ↔ H2(г) + Br2(г) - Q

зміститься у бік продуктів реакції при

1. Підвищення тиску

2. Підвищення температури

3. Зниження тиску

4. Використання каталізатора

4. Хімічна рівновага у системі

С2Н5ОН + СН3СООН ↔ СН3СООС2Н5 + Н2О + Q

зміщується у бік продуктів реакції при

1. Додавання води

2. Зменшення концентрації оцтової кислоти

3. Збільшення концентрації ефіру

4. При видаленні складного ефіру

5. Хімічна рівновага у системі

2NO(г) + O2(г) ↔ 2NO2(г) + Q

зміщується у бік утворення продукту реакції при

1. Підвищення тиску

2. Підвищення температури

3. Зниження тиску

4. Застосування каталізатора

6. Хімічна рівновага у системі

СО2(г) + С(тв) ↔ 2СО(г) - Q

зміститься у бік продуктів реакції при

1. Підвищення тиску

2. Зниження температури

3. Підвищення концентрації СО

4. Підвищення температури

7. Зміна тиску не вплине на стан хімічної рівноваги у системі

1. 2NO(г) + O2(г) ↔ 2NO2(г)

2. N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NH3(г)

3. 2CO(г) + O2(г) ↔ 2CO2(г)

4. N2(г) + O2(г) ↔ 2NO(г)

8. У якій системі у разі підвищення тиску хімічна рівновага зміститься у бік вихідних речовин?

1. N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NH3(г) + Q

2. N2O4(г) ↔ 2NO2(г) - Q

3. CO2(г) + H2(г) ↔ CO(г) + H2O(г) - Q

4. 4HCl(г) + O2(г) ↔ 2H2O(г) + 2Cl2(г) + Q

9. Хімічна рівновага у системі

С4Н10(г) ↔ С4Н6(г) + 2Н2(г) - Q

зміститься у бік продуктів реакції при

1. Підвищення температури

2. Зниження температури

3. Використання каталізатора

4. Зменшення концентрації бутану

10. На стан хімічної рівноваги у системі

H2(г) + I2(г) ↔ 2HI(г) -Q

не впливає

1. Збільшення тиску

2. Збільшення концентрації йоду

3. Збільшення температури

4. Зменшення температури

Завдання 2016 року

1. Встановіть відповідність між рівнянням хімічної реакції та усуненням хімічної рівноваги при збільшенні тиску в системі.

Зрівняння реакції Зміщення хімічної рівноваги

А) N2(г) + O2(г) ↔ 2NO(г) - Q 1. Зміщується у бік прямої реакції

Б) N2O4(г) ↔ 2NO2(г) - Q 2. Зміщується у бік зворотної реакції

В) CaCO3(тв) ↔ CaO(тв) +CO2(г) - Q 3. Не відбувається зміщення рівноваги

Г) Fe3O4(тв) + 4CO(г) ↔ 3Fe(тв) + 4CO2(г) + Q

2. Встановіть відповідність між зовнішнім впливом на систему:

СО2(г) + С(тв) ↔ 2СО(г) - Q

та зміщення хімічної рівноваги.

А. Збільшення концентрації СО 1. Зміщується у бік прямої реакції

В. Зниження тиску 3. Не відбувається зміщення рівноваги

3. Встановіть відповідність між зовнішнім впливом на систему

НСООН(ж) + С5Н5ОН(ж) ↔ НСООС2Н5(ж) + Н2О(ж) + Q

Зміщення хімічної рівноваги

А. Додавання НСООН 1. Зміщується у бік прямої реакції

В. Розведення водою 3. Не відбувається зміщення рівноваги

Г. Підвищення температури

4. Встановіть відповідність між зовнішнім впливом на систему

2NO(г) + O2(г) ↔ 2NO2(г) + Q

та зміщенням хімічної рівноваги.

Зміщення хімічної рівноваги

А. Зменшення тиску 1. Зміщується у бік прямої реакції

Б. Збільшення температури 2. Зміщується у бік зворотної реакції

В. Збільшення температури NO2 3. Не відбувається зміщення рівноваги

Г. Додавання О2

5. Встановіть відповідність між зовнішнім впливом на систему

4NH3(г) + 3O2(г) ↔ 2N2(г) + 6H2O(г) + Q

та зміщенням хімічної рівноваги.

Зміщення хімічної рівноваги

А. Зниження температури 1. Зміщення у бік прямої реакції

Б. Підвищення тиску 2. Зміщується у бік зворотної реакції

В. Підвищення концентрації в аміаку 3. Не відбувається зміщення рівноваги

Г. Видалення парів води

6. Встановіть відповідність між зовнішнім впливом на систему

WO3(тв) + 3H2(г) ↔ W(тв) + 3H2O(г) +Q

та зміщенням хімічної рівноваги.

Зміщення хімічної рівноваги

А. Підвищення температури 1. Зміщується у бік прямої реакції

Б. Підвищення тиску 2. Зміщується у бік зворотної реакції

В. Використання каталізатора 3. Не відбувається зміщення рівноваги

Г. Видалення парів води

7. Встановіть відповідність між зовнішнім впливом на систему

С4Н8(г) + Н2(г) ↔ С4Н10(г) + Q

та зміщенням хімічної рівноваги.

Зміщення хімічної рівноваги

А. Збільшення концентрації водню 1. Зміщується у бік прямої реакції

Б. Підвищення температури 2. Зміщується у бік зворотної реакції

В. Підвищення тиску 3. Не відбувається зміщення рівноваги

Г. Використання каталізатора

8. Встановіть відповідність між рівнянням хімічної реакції та одночасною зміною параметрів системи, що призводить до зміщення хімічної рівноваги у бік прямої реакції.

Зрівняння реакції Зміна параметрів системи

А. H2(г) + F2(г) ↔ 2HF(г) + Q 1. Збільшення температури та концентрації водню

Б. H2(г) + I2(тв) ↔ 2HI(г) -Q 2. Зменшення температури та концентрації водню

В. CO(г) + H2O(г) ↔ CО2(г) +H2(г) + Q 3. Збільшення температури та зменшення концентрації водню

Г. C4H10(г) ↔ C4H6(г) + 2H2(г) -Q 4. Зменшення температури та збільшення концентрації водню

9. Встановіть відповідність між рівнянням хімічної реакції та усуненням хімічної рівноваги при збільшенні тиску в системі.

Напрямок зміщення хімічної рівноваги

А. 2HI(г) ↔ H2(г) + I2(тв) 1. Зміщується у бік прямої реакції

Б. C(г) + 2S(г) ↔ CS2(г) 2. Зміщується у бік зворотної реакції

C3H6(г) + H2(г) ↔ C3H8(г) 3. Не відбувається зміщення рівноваги

Г. H2(г) + F2(г) ↔ 2HF(г)

10. Встановіть відповідність між рівнянням хімічної реакції та одночасною зміною умов її проведення, що призводить до зміщення хімічної рівноваги у бік прямої реакції.

Зрівняння реакції Зміна умов

А. N2(г) + H2(г) ↔ 2NH3(г) + Q 1. Збільшення температури та тиску

Б. N2O4(ж) ↔ 2NO2(г) -Q 2. Зменшення температури та тиску

В. CO2(г) + C(тв) ↔ 2CO(г) + Q 3. Збільшення температури та зменшення тиску

Г. 4HCl(г) + O2(г) ↔ 2H2O(г) + 2Cl2(г) + Q 4. Зменшення температури та збільшення тиску

Відповіді: 1 - 3, 2 - 3, 3 - 2, 4 - 4, 5 - 1, 6 - 4, 7 - 4, 8 - 2, 9 - 1, 10 - 1

1. 3223

2. 2111

3. 1322

4. 2221

5. 1211

6. 2312

7. 1211

8. 4133

9. 1113

10. 4322

За завдання дякуємо збірникам вправ за 2016, 2015, 2014, 2013 р.

Каверніна А.А., Добротіна Д.Ю., Снастину М.Г., Савінкіну Є.В., Живейнова О.Г.

Реакції, які відбуваються одночасно у двох взаємно протилежних напрямках, називають оборотними. Реакцію, що протікає зліва направо, називають прямою, а справа наліво - зворотною. Наприклад: Стан, при якому швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції, називається хімічною рівновагою. Воно є динамічним і характеризується константою хімічної рівноваги (К^,), яка в загальному вигляді для оборотної реакції mA + nB pC + qD виражається так: де [А], [В], [С], [D] - рівноважні концентрації речовин; ш, n, р, q – стехіометричні коефіцієнти в рівнянні реакції. Зміщення хімічної рівноваги зі зміною умов підпорядковується принципу Ле Шательє: якщо на систему, що перебуває в стані рівноваги, виробляється будь-яка зовнішня дія (змінюється концентрація, температура, тиск), то воно сприяє протіканню тієї з двох протилежних реакцій, яка послаблює зовнішній вплив. Наростання протидії триває до того моменту, поки система не досягає нової рівноваги, що відповідає новим умовам. (Т) Вплив температури. При підвищенні температури рівновага зміщується у бік ендотермічної реакції, і, навпаки, при зниженні температури рівновага зміщується у бік екзотермічної реакції. Вплив тиску. У газових середовищах підвищення тиску зміщує рівновагу у бік реакції, що призводить до зменшення обсягу. Вплив концентрації. Збільшення концентрації вихідних речовин призводить до усунення рівноваги у бік утворення продуктів реакції, а збільшення концентрації продуктів реакції призводить до усунення рівноваги у бік утворення вихідних речовин. Підкреслимо, що введення каталізатора в систему не призводить до зсуву рівноваги, тому що при цьому однаково змінюються швидкості прямої та зворотної реакцій. га Приклад 1 I I Як впливає підвищення температури на рівновагу системи Рішення: Відповідно до принципу Jle Шательє, рівновага системи при підвищенні температури має зміститися у бік ендотермічної реакції. У нашому випадку – у бік зворотної реакції. Приклад 2 Реакція утворення оксиду азоту (IV) виражається рівнянням 2NO + 02 год±2N02. Як зміниться швидкість прямої та зворотної реакцій, якщо збільшити тиск у 3 рази, а температуру залишити постійною? Чи викличе ця зміна швидкості усунення рівноваги? Рішення: Нехай до збільшення тиску рівноважні концентрації оксиду азоту (І), кисню та оксиду азоту (IV) були: тоді швидкість прямої реакції швидкість зворотної реакції При збільшенні тиску в 3 рази в стільки ж разів збільшиться концентрація всіх реагентів: Швидкість прямої реакції стане: Швидкість зворотної реакції стане: і2 – к2(3с)2 – к29с2. Значить, швидкість прямої реакції зросла в 27 разів, а зворотної - у 9 разів. Рівнавага зміститься у бік прямої реакції, що узгоджується з принципом Ле Шательє. Приклад 3 Як впливають рівновагу у системі а) зниження тиску; б) підвищення температури; в) збільшення концентрації вихідних речовин? Рішення: Згідно з принципом Ле Шательє, зниження тиску призведе до усунення рівноваги у бік реакції, що призводить до збільшення її обсягу, тобто у бік зворотної реакції. Підвищення температури призведе до зміщення рівноваги у бік ендотермічної реакції, тобто у бік зворотної реакції. І нарешті, збільшення концентрації вихідних речовин призведе до усунення рівноваги у бік утворення продуктів реакції, тобто у бік прямої реакції. Запитання та завдання для самостійного вирішення 1. Які реакції є незворотними? Наведіть приклади. 2. Які реакції називаються оборотними? Чому вони не сягають кінця? Наведіть приклади. 3. Що називається хімічною рівновагою? Чи є воно статичним чи динамічним? 4. Що називається константою хімічної рівноваги та який фізичний зміст вона має? 5. Які чинники впливають стан хімічної рівноваги? 6. У чому є сутність принципу Jle Шательє? 7. Як впливають каталізатори стан хімічного рівноваги? 8. Як впливають: а) зниження тиску; б) підвищення температури; в) збільшення концентрації на рівновагу системи 9. Як відобразиться підвищення тиску на рівновазі в наступних системах: 10. Змінами концентрації яких реагуючих речовин можна зрушити праворуч рівновагу реакції 11. Покажіть на прикладі реакції синтезу аміаку, якими факторами можна змістити рівновагу процесу у бік утворення аміаку ? 12. Як зміниться швидкість прямої та зворотної реакцій, якщо об'єм газової суміші зменшиться втричі? У якому напрямку зміститься хімічна рівновага у разі підвищення температури? 13. У якому напрямку відбудеться усунення рівноваги системи Н2 + S т± H2S, якщо а) збільшити концентрацію водню; б) знизити концентрацію сірководню? 14. У який бік зміститься рівновага в системах при підвищенні температури: 15. У замкнутій системі в присутності каталізатора реакція взаємодії хлористого водню з киснем оборотна: Який вплив на рівноважну концентрацію хлору будуть: а) збільшення тиску; б) збільшення концентрації кисню; в) підвищення температури? 16. Обчисліть константу рівноваги для оборотної реакції, що протікає за рівнянням знаючи, що при стані рівноваги - 0,06 моль/л = 0,24 моль/л = 0,12 моль/л. Відповідь: 1,92. 17. Обчисліть константу рівноваги для процесу: якщо за деякої температури з взятих у вихідному стані п'яти моль ЗІ і чотирьох моль С12 утворилося 1,5 моль СОС12. Відповідь: 0,171. 18. При певній температурі константа рівноваги процесу Н2(г) + НСОН(г) +± СН3ОН(г) дорівнює 1. Початкові концентрації Н2(Г) та НСОН(г) становили 4 моль/л та 3 моль/л відповідно. Яка рівноважна концентрація СН3ОН(г)? Відповідь: 2 моль/л. 19. Реакція протікає за рівнянням 2А т± В. Початкова концентрація речовини А дорівнює 0,2 моль/л. Константа рівноваги реакції дорівнює 0,5. Обчисліть рівноважні концентрації реагуючих речовин. Відповідь: 0,015 моль/л; 0,170 моль/л. 20. У якому напрямку відбудеться зсув рівноваги реакції: 3Fe + 4Н20 т± Fe304 + 4Н2 1) зі збільшенням концентрації водню; 2) зі збільшенням концентрації парів води? 21. За деякої температури рівноважна концентрація сірчаного ангідриду, що утворюється в результаті реакції 2S02 + 02 2S03, склала 0,02 моль /л. Вихідні концентрації сірчистого газу та кисню становили, відповідно, 0,06 та 0,07 моль/л. Розрахуйте константу рівноваги реакції. Відповідь: 4,17. Як впливає підвищення тиску за постійної температури на рівновагу у таких системах: . В який бік зміститься рівновага у розглянутих процесах у разі підвищення температури? 23. Які фактори (тиск, температура, каталізатор) сприяють зміщенню рівноваги реакції у бік утворення СО? Відповідь мотивуйте. 24. Як вплине збільшення тиску на хімічну рівновагу у оборотній системі: 25. Як вплинуть збільшення температури та зменшення тиску на хімічну рівновагу у оборотній системі

Самі по собі оборотні реакції рідко є практичним інтересом, але в ряді випадків технологічна вигода або рентабельність виробництва вимагають зміщення рівноваги тієї чи іншої оборотної реакції. Для усунення рівновагивикористовують такі технологічні прийоми, як зміна концентрації реагентів, зміна тиску, температури.

Збільшення концентрації однієї з реагуючих речовин (або обох речовин) зміщує рівновагу у бік утворення продуктів реакції. Або навпаки, зменшення концентрації продуктів реакції також зміщує рівновагу у бік їх утворення. Наприклад для реакції:

H 2 +Cl 2 ↔2HCl;

Збільшення концентрації H 2 або Cl 2 (а також одночасно H 2 і Cl 2) або зменшення концентрації НСl призведе до зміщення даної рівноваги зліва направо, а для зміщення рівноваги справа наліво необхідно або збільшити концентрацію НСl або зменшити концентрації H 2 , Cl 2 або обох речовин.

Вплив зміни тиску на оборотну реакцію розглянемо з прикладу реакції:

2N 2 +Н 2 ↔2NНз;

При збільшенні тиску дану систему концентрації речовин збільшується. У разі рівновага зміститься у бік менших обсягів. У лівій частині рівняння два об'єми азоту реагують з одним об'ємом водню. У правій частині рівняння є два обсяги аміаку, тобто. кількість обсягів у правій частині рівноважної реакції менше, ніж у лівій і, отже, зі збільшенням тиску, рівновага реакції зміститься вправо. Для реакції:

H 2 +Br 2 ↔2HBr

Кількість обсягів у правій і лівій частині рівняння рівні (один обсяг водню і один обсяг брому зліва і два обсяги бромистого водню праворуч) і збільшення тиску не призведе до зміщення рівноваги ні зліва направо, ні праворуч наліво. Якщо дана рівноважна реакція:

Cl 2(r) +2HJ (r) ↔2HCl (r) +J 2(TB)

Індекси (г) відповідають газоподібним речовинам, а (тв) - речовині, що знаходиться в твердій фазі. Зміна тиску на дану рівноважну систему впливатиме на газоподібні речовини (Сl 2 , HJ, НСl), а на речовини, що знаходяться в твердому стані (J2) або рідкому (H20) тиск не впливає. Тому вищевказаної реакції збільшення тиску змістить рівновагу у бік менших обсягів, тобто. зліва направо.

Підвищення температури збільшує кінетичну енергію всіх молекул, що у реакції. Але молекули вступають у реакцію (ендотермічну) починають взаємодіяти між собою швидше. При підвищенні температури рівновага зміщується у бік ендотермічної реакції, при зниженні температури - у бік екзометричної реакції. Розглянемо рівноважну реакцію:

Q СаСОз ↔CaO + CO 2 -Q

в якій ліва частина відповідає екзотермічній реакції, а права -ендотермічній. При нагріванні СаСОз відбувається розкладання цієї речовини, отже, чим вища температура розкладання СаСОз, тим концентрація СаО і С 2 стає більшою, рівновага зміщується до ендотермічної частини рівняння, тобто зліва направо, і навпаки, при зменшенні температури рівновага зміститься у бік екзотермічної реакції, тобто. справа наліво.

Зміни, що відбуваються в рівноважній системі внаслідок зовнішніх впливів, визначаються принципом Ле Шательє

«Якщо на систему, що у хімічному рівновазі, виявляється зовнішнє вплив, воно призводить до усунення рівноваги убік, протидіє цьому впливу».

Введення у рівноважну систему каталізаторів не призводить до зміщення рівноваги.

Записатися на урок до Володимира Павловича

сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.

Для визначення залежності K 0 від температури в диференціальній формі скористаємось рівнянням Гіббса-Гельмгольця (III, 41)

та рівнянням (V, 11)

Комбінуючи наведені вище рівняння, отримаємо

або (V, 12)

Рівняння (V, 12) називається рівнянням Вант-Гоффа або рівнянням ізобари реакції(процес здійснюється за P = const).

Для невеликого інтервалу температур T 1 | T 2 тепловий ефект реакції можна прийняти постійним. Після інтегрування з урахуванням зробленого припущення рівняння (V, 12) набуде вигляду

(V, 13)

Вираз (V, 13) дозволяє обчислити константу рівноваги за однієї з температур, якщо відомі її значення за іншої температури, а також тепловий ефект реакції.

При невизначеному інтегруванні рівняння (V, 12) отримаємо

(V, 14)

де У- Константа інтегрування.

Відповідно до рівняння (V, 14) залежність ln K 0 від зворотної температури виражається прямою, тангенс кута нахилу якої дорівнює .

Цей метод обчислення теплового ефекту зазвичай використовується, якщо його безпосереднє визначення (або обчислення за законом Гесса) утруднено, наприклад, у випадках, коли реакція здійснюється тільки при високих температурах.

Відповідно до рівняння (V,14), вплив температури на константу рівноваги визначається знаком теплового ефекту.

Якщо D H 0 > 0 (ендотермічний процес), то координатах ln K 0 - тангенс кута нахилу прямий матиме негативне значення (кут нахилу - тупий), отже, з підвищенням температури константа буде збільшуватися, тобто хімічна рівновага зміщується у бік продуктів реакції (див. рис.19).

Мал. 19. Залежність логарифму константи рівноваги ендотермічної реакції від зворотної температури (D H 0 > 0).

При D H 0 < 0 (экзотермическая реакция) тангенс угла наклона прямой будет иметь положительное значение (угол наклона - острый). С повышением температуры константа равновесия будет уменьшаться и химическое равновесие смещается в сторону исходных веществ (смотри рис.20).

Мал. 20. Залежність логарифму константи рівноваги екзотермічної реакції від зворотної температури (D H 0 < 0)

§ 7. Принцип Ле Шательє-Брауна

Виведена із стану рівноваги система знову повертається до стану рівноваги. Ле Шательє та Браун висловили простий принцип, яким можна скористатися для передбачення того, в якому напрямку система відреагує на обурення, яке виводить її зі стану рівноваги.

Ле Шательє сформулював цей принцип так:

«Будь-яка система, що перебуває в рівновазі, зазнає в результаті зміни одного з факторів, що управляють рівновагою, що компенсує зміну в такому напрямку, що якби ця зміна була єдиною, то вона викликала б зміну фактора, що розглядається, у протилежному напрямку».

Як приклад розглянемо рівновагу

N 2 + 3H 2 « 2 NH 3

У цій реакції при перетворенні реагентів на продукти кількість молей зменшується, що призводить до зниження тиску при фіксованій температурі. Якщо в такій системі, яка перебуває у стані рівноваги, раптово збільшити тиск, то система відреагує на таке обурення виробництвом більшої кількості. NH 3 , через що тиск знизиться. Компенсуюча зміна у системі відбудеться у напрямі, протилежному обуренню. Новий стан рівноваги відрізнятиметься більшим змістом NH 3 . Реакція синтезу аміаку – екзотермічна. Отже, якщо до системи підводиться теплота, то рівновага зрушить у бік утворення вихідних речовин, а зміст NH 3 у рівноважній суміші зменшиться.

(Зауважимо, що характер впливу тиску і температури на рівновагу ми вже обговорювали раніше (див. §§4і6, глава V.) Закономірності, виявлені Ле Шательє і Брауном, дозволили зробити узагальнений висновок щодо всіх можливих факторів, що впливають на рівноважну систему в вигляді сформульованого ними принципу).