Химическое равновесие схема. Обратимые и необратимые реакции

Если внешние условия химического процесса не изменяются, то состояние химического равновесия может сохраняться сколь угодно долго. Изменением условий проведения реакции (температуры, давления, концентрации) можно добиться смещения или сдвига химического равновесия в требуемом направлении.

Смещение равновесия вправо приводит к увеличению концентрации веществ, формулы которых находятся в правой части уравнения. Смещение равновесия влево будет приводить к увеличению концентрации веществ, формулы которых находятся слева. При этом система перейдет в новое состояние равновесия, характеризующееся другими значениями равновесных концентраций участников реакции .

Смещение химического равновесия, вызванное изменением условий, подчиняется правилу, сформулированному в 1884 году французским физиком А. Ле Шателье (принцип Ле Шателье).

Принцип Ле Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказать какое-либо воздействие, например, изменить температуру, давление или концентрации реагентов, то равновесие сместится в направлении той реакции, которая ослабляет оказываемое воздействие.

Влияние изменения концентрации на смещение химического равновесия.

Согласно принципу Ле Шателье увеличение концентрации любого из участников реакции вызывает смещение равновесия в сторону той реакции, которая приводит к уменьшению концентрации этого вещества.

Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам:

При повышении концентрации одного из исходных веществ возрастает скорость прямой реакции и равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции и наоборот;

При повышении концентрации одного из продуктов реакции возрастает скорость обратной реакции, что приводит к смещению равновесия в направлении образования исходных веществ и наоборот.

Например, если в равновесной системе:

SO 2(г) + NO 2(г) SO 3(г) + NO (г)

увеличить концентрации SO 2 или NO 2 , то, в соответствии с законом действующих масс, возрастет скорость прямой реакции. Это приведет к смещению равновесия вправо, что обусловит расходование исходных веществ и увеличение концентрации продуктов реакции. Установится новое состояние равновесия с новыми равновесными концентрациями исходных веществ и продуктов реакции. При уменьшении концентрации, например, одного из продуктов реакции, система отреагирует таким образом, чтобы концентрацию продукта увеличить. Преимущество получит прямая реакция, приводящая к увеличению концентрации продуктов реакции.

Влияние изменения давления на смещение химического равновесия.

Согласно принципу Ле Шателье повышение давления приводит к смещению равновесия в сторону образования меньшего количества газообразных частиц, т.е. в сторону меньшего объема.

Например, в обратимой реакции:

2NO 2(г) 2NO (г) + O 2(г)

из 2 моль NO 2 образуется 2 моль NO и 1 моль O 2 . Стехиометрические коэффициенты перед формулами газообразных веществ указывают, что протекание прямой реакции приводит к увеличению числа моль газов, а протекание обратной реакции, наоборот, уменьшает число моль газообразного вещества. Если на такую систему оказать внешнее воздействие путем, например, путем увеличения давления, то система отреагирует таким образом, чтобы это воздействие ослабить. Давление может снизиться, если равновесие данной реакции сместится в сторону меньшего числа молей газообразного вещества, а значит, и меньшего объема.

Наоборот, повышение давления в этой системе связано со смещением равновесия вправо - в сторону разложения NO 2 , что увеличивает количество газообразного вещества.

Если число моль газообразных веществ до и после реакции остаетсяпостоянным, т.е. объем системы в ходе реакции не меняется, то изменение давления одинаково изменяет скорости прямой и обратной реакций и не оказывает влияния на состояние химического равновесия.

Например, в реакции:

H 2(г) + Cl 2(г) 2HCl (г) ,

общее количество моль газообразных веществ до и после реакции остается постоянным и давление в системе не меняется. Равновесие в данной системе при изменении давления не смещается.

Влияние изменения температуры на смещение химического равновесия.

В каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое - эндотермическому. Так в реакции синтеза аммиака прямая реакция - экзотермическая, а обратная реакция - эндотермическая.

N 2(г) + 3H 2(г) 2NH 3(г) + Q (-ΔH).

При изменении температуры изменяются скорости как прямой, так и обратной реакций, однако, изменение скоростей происходит не в одинаковой степени. В соответствии с уравнением Аррениуса в большей степени на изменение температуры реагирует эндотермическая реакция, характеризующаяся большим значением энергии активации.

Следовательно, для оценки влияния температуры на направление смещения химического равновесия необходимо знать тепловой эффект процесса. Его можно определить экспериментально, например, с помощью калориметра, или рассчитать на основе закона Г. Гесса . Следует отметить, что изменение температуры приводит к изменению величины константы химического равновесия (K p).

Согласно принципу Ле Шателье повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции. При понижении температуры равновесие смещается в направлении экзотермической реакции.

Таким образом, повышение температуры в реакции синтеза аммиака приведет к смещению равновесия в сторону эндотермической реакции, т.е. влево. Преимущество получает обратная реакция, протекающая с поглощением тепла.

Химическое равновесие в реакции смещается в сторону образования продукта реакции при

1) понижении давления

2) повышении температуры

3) добавлении катализатора

4) добавлении водорода

Пояснение.

Понижение давление (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов увеличивающих давление, значит, равновесие сместится в сторону большего количества газообразных частиц (которые и создают давление), т.е. в сторону реагентов.

При повышении температуры (внешнее воздействие) система будет стремиться понизить температуру, значит, усиливается процесс поглощающий тепло. равновесие сместится в сторону эндотермической реакции, т.е. в сторону реагентов.

Добавление водорода (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов расходующих водород, т.е. равновесие сместится в сторону продукта реакции

Ответ: 4

Источник: Яндекс: Тренировочная работа ЕГЭ по химии. Вариант 1.

Равновесие смещается в сторону исходных веществ при

1) уменьшении давления

2) нагревании

3) введении катализатора

4) добавлении водорода

Пояснение.

Принцип Ле Шателье - если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация), то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия.

Катализатор не влияет на смещение равновесия

Добавление водорода (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов расходующих водород, т.е. равновесие сместится в сторону исходных веществ

Ответ: 4

Источник: Яндекс: Тренировочная работа ЕГЭ по химии. Вариант 2.

смещению химического равновесия вправо будет способствовать

1) уменьшение температуры

2) увеличение концентрации оксида углерода (II)

3) увеличение давления

4) уменьшение концентрации хлора

Пояснение.

Необходимо проанализировать реакцию и выяснить какие факторы будут способствовать смещению равновесия вправо. Реакция эндотермическая, идет с увеличением объемов газообразных продуктов, гомогенная, протекающая в газовой фазе. По принципу Ле Шателье на внешнее действие система оказывает противодействие. Поэтому сместить равновесие вправо можно если увеличить температуру, уменьшить давление, увеличить концентрацию исходных веществ или уменьшить количество продуктов реакции. Сопоставив эти параметры с вариантами ответов, выбираем ответ№4.

Ответ: 4

Смещению химического равновесия влево в реакции

будет способствовать

1) уменьшение концентрации хлора

2) уменьшение концентрации хлороводорода

3) увеличение давления

4) уменьшение температуры

Пояснение.

Воздействие на систему, находящуюся в равновесии сопровождается противодействием с ее стороны. При уменьшение концентрации исходных веществ равновесие смещается в сторону образования этих веществ,т.е. влево.

Екатерина Колобова 15.05.2013 23:04

Ответ неверный..Необходимо уменьшить температуру(при уменьшении температуры равновесие сместится в сторону экзотермического выделения)

Александр Иванов

При уменьшении температуры равновесие сместится в сторону экзотермического выделения, т.е. вправо.

Так что, ответ верный

А. При использовании катализатора смещения химического равновесия в данной системе не происходит.

Б. При увеличении температуры химическое равновесие в данной системе сместится в сторону исходных веществ.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

При использовании катализатора смещения химического равновесия в данной системе не происходит, т.к. катализатор ускоряет и прямую и обратную реакцию.

При увеличении температуры химическое равновесие в данной системе сместится в сторону исходных веществ, т.к. обратная реакция эндотермическая. Повышение температуры в системе приводит к увеличению скорости эндотермической реакции.

Ответ: 3

сместится в сторону обратной реакции, если

1) повысить давление

2) добавить катализатор

3) уменьшить концентрацию

4) повысить температуру

Пояснение.

Химическое равновесие в системе сместится в сторону обратной реакции, если увеличить скорость обратной реакции. Рассуждаем следующим образом:обратная реакция это экзотермическая реакция, идущая с уменьшением объема газов. Если уменьшить температуру и повысить давление равновесие сместится в сторону обратной реакции.

Ответ: 1

Верны ли следующие суждения о смещении химического равновесия в системе

А. При понижении температуры химическое равновесие в данной системе смещается

в сторону продуктов реакции.

Б. При уменьшении концентрации метанола равновесие в системе смещается в сторону продуктов реакции.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

При понижении температуры химическое равновесие в данной системе смещается

в сторону продуктов реакции это верно, т.к. прямая реакция экзотермическая.

При уменьшении концентрации метанола равновесие в системе смещается в сторону продуктов реакции, это верно т.к. при уменьшении концентрации какого-либо вещества быстрее идет та реакция, в результате которой это вещество образуется

Ответ: 3

В какой системе изменение давления практически не влияет на смещение химического равновесия

Пояснение.

Чтобы при изменении давления равновесие не сместилось вправо, необходимо чтобы давление в системе не изменялось. Давление зависит от количества газообразных веществ в данной системе. Посчитаем объемы газообразных веществ в левой и правой частях уравнения (по коэффициенам) .

Это будет реакция№3

Ответ: 3

Верны ли следующие суждения о смещении химического равновесия в системе

А. При понижении давления химическое равновесие в данной системе сместится

в сторону продукта реакции.

Б. При увеличении концентрации углекислого газа химическое равновесие системы сместится в сторону продукта реакции.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

Добавление углекислого газа (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов расходующих углекислый газ, т. е. равновесие сместится в сторону реагентов. Утверждение Б неверно.

Ответ: оба суждения неверны.

Ответ: 4

Химическое равновесие в системе

смещается в сторону исходных веществ в результате

1) увеличения концентрации водорода

2) повышения температуры

3) повышения давления

4) использования катализатора

Пояснение.

Прямая реакция экзотермическая, обратная- эндотермическая, поэтому при увеличении температуры равновесие сместится в сторону исходных веществ.

Ответ: 2

Пояснение.

Чтобы при повышении давления равновесие сместилось вправо, необходимо чтобы прямая реакция шла с уменьшением объемов газов. Посчитаем объемы газообразных веществ. в левой и правой частях уравнения.

Это будет реакция№3

Ответ: 3

Верны ли следующие суждения о смещении химического равновесия в системе

А. При увеличении температуры химическое равновесие в данной системе сместится

в сторону продуктов реакции.

Б. При уменьшении концентрации углекислого газа равновесие системы сместится в сторону продуктов реакции.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

Прямая реакция экзотермическая, обратная- эндотермическая, поэтому при увеличении температуры равновесие сместится в сторону обратной реакции. (первое утверждение ложно)

При увеличении концентрации исходных веществ равновесие сместится в сторону прямой реакции, при увеличении концентрации продуктов реакции равновесие сместится в сторону обратной реакции. При уменьшении концентрации какого-либо вещества быстрее идет та реакция, в результате которой это вещество образуется. (второе утверждение верно)

Ответ: 2

Антон Голышев

Нет - пояснение написано верно, читайте внимательнее. При уменьшении концентрации углекислого газа равновесие сдвинется в сторону реакции его образования - в сторону продуктов.

Лиза Коровина 04.06.2013 18:36

В задании пишут:

Б. При уменьшении концентрации углекислого газа равновесие системы сместится в сторону продуктов реакции... Я так понимаю, что правая сторона в реакции - это и есть продукты реакции. Отсюда следует - оба варианта верны!

Александр Иванов

Отсюда следует, что второе утверждение верно.

В системе

Смещение химического равновесия влево произойдет при

1) понижении давления

2) понижении температуры

3) увеличении концентрации кислорода

4) добавлении катализатора

Пояснение.

Посчитаем количество газообразных продуктов в правой и левой частях реакции (по коэффициентам).

3 и 2. Отсюда видно,что если давление понизить,то равновесие сместится влево, т.к. система стремится восстановить равновесие в системе.

Ответ: 1

В системе

1) увеличение давления

2) увеличение концентрации оксида углерода (IV)

3) уменьшение температуры

4) увеличение концентрации кислорода

Пояснение.

Увеличение давление (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов уменьшающих давление, значит, равновесие сместится в сторону меньшего количества газообразных частиц (которые и создают давление), т.е. в сторону продуктов реакции.

Добавление оксида углерода (IV) (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов расходующих оксид углерода (IV), т.е. равновесие сместится в сторону исходных веществ

При понижении температуры (внешнее воздействие) система будет стремиться повысить температуру, значит, усиливается процесс выделяющий тепло. Равновесие сместится в сторону экзотермической реакции, т.е. в сторону продуктов реакции.

Добавление кислорода (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов расходующих кислород, т.е. равновесие сместится в сторону продуктов реакции.

Ответ: 2

А. При увеличении температуры в данной системе смещения химического равновесия не происходит,

Б. При увеличении концентрации водорода равновесие в системе смещается в сторону исходных веществ.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

По правилу Ле-Шателье, поскольку теплота в прямой реакции выделяется, то при её увеличении равновесие сместится влево; также поскольку водород - реагент, то при увеличении концентрации водорода равновесие в системе смещается в сторону продуктов. Таким образом, оба утверждения неверны.

Ответ: 4

В системе

смещению химического равновесия в сторону образования сложного эфира будет способствовать

1) добавление метанола

2) повышение давления

3) повышение концентрации эфира

4) добавление гидроксида натрия

Пояснение.

При добавлении (увеличении концентрации) любого исходного вещества равновесие смещается в сторону продуктов реакции.

Ответ: 1

В какой системе при повышении давления химическое равновесие сместится в сторону исходных веществ?

Пояснение.

Повышением или понижением давления можно сместить равновесие только в процессах, в которых участвуют газообразные вещества, и которые идут с изменением объемов.

Для смещения равновесия в сторону исходных веществ при повышении давления необходимо условия, чтобы процесс протекал с увеличением объёма.

Это процесс 2. (Исходные вещества 1 объёмов, продукты реакции - 2)

Ответ: 2

В какой системе увеличение концентрации водорода смещает химическое равновесие влево?

Пояснение.

Если увеличение концентрации водорода смещает химическое равновесие влево, то речь идет о водороде как продукте реакции. Продуктом реакции водород является только в варианте 3.

Ответ: 3

В системе

Смещению химического равновесия вправо способствует

1) увеличение температуры

2) уменьшение давления

3) увеличение концентрации хлора

4) уменьшение концентрации оксида серы (IV)

Пояснение.

Увеличение концентрации любого из исходных веществ смещает химическое равновесие вправо.

Ответ: 3

смещению химического равновесия в сторону исходных веществ будет способствовать

1) уменьшение давления

2) уменьшение температуры

3) увеличение концентрации

4) уменьшение концентрации

Пояснение.

Данная реакция протекает с уменьшением объема. При уменьшении давления объем увеличивается, следовательно, равновесие смещается в сторону увеличения объема. В данной реакции в сторону исходных веществ, т.е. влево.

Ответ: 1

Александр Иванов

Если уменьшать концентрацию SO 3 , то равновесие сместится в сторону реакции, увеличивающей концентрацию SO 3 , то есть вправо (в сторону продукта реакции)

Химическое равновесие в системе

смещается вправо при

1) повышении давления

2) понижении температуры

3) повышении концентрации

4) повышении температуры

Пояснение.

При повышении давления, понижении температуры или повышении концентрации равновесие, по правилу Ле-Шателье сместится влево, только при повышении температуры равновесие сместится вправо.

Ответ: 4

На состояние химического равновесия в системe

не влияет

1) увеличение давления

2) увеличение концентрации

3) увеличение температуры

4) уменьшение температуры

Пояснение.

Поскольку это гомогенная реакция, не сопровождающаяся изменением объема, то увеличение давления на состояние химического равновесия в данной системe не влияет.

Ответ: 1

В какой системе при повышении давления химическое равновесие сместится в сторону исходных веществ?

Пояснение.

По правилу Ле-Шателье, при повышении давления химическое равновесие сместится в сторону исходных веществ в гомогенной реакции, сопровождающейся увеличением количества моль газообразных продуктов. Такая реакция только одна - номер два.

Ответ: 2

На состояние химического равновесия в системе

не влияет

1) увеличение давления

2) увеличение концентрации

3) увеличение температуры

4) уменьшение температуры

Пояснение.

Изменение температуры и концентрации веществ будет влиять на состояние химического равновесия. При этом количество газообразных веществ слева и справа одинаково, поэтому даже не смотря на то что реакция идет с участием газообразных веществ, увеличение давления не повлияет на состояние химического равновесия.

Ответ: 1

Химическое равновесие в системе

смещается вправо при

1) повышении давления

2) повышении концентрации

3) понижении температуры

4) повышении температуры

Пояснение.

Поскольку это не гомогенная реакция, изменение давления не будет оказывать на неё влияния, увеличение концентрации углекислого газа сместит равновесие влево. Поскольку в прямой реакции теплота поглощается, то её повышение приведет к смещению равновесия вправо.

Ответ: 4

В какой системе изменение давления практически не влияет на смещение химического равновесия?

Пояснение.

В случае гомогенных реакций изменение давления практически не влияет на смещение химического равновесия в системах, в которых не происходит изменения количества моль газообразных веществ при реакции. В данном случае это реакция номер 3.

Ответ: 3

В системе смещению химического равновесия в сторону исходных веществ будет способствовать

1) уменьшение давления

2) уменьшение температуры

3) уменьшение концентрации

4) увеличение концентрации

Пояснение.

Поскольку данная реакция гомогенная и сопровождается уменьшением количества моль газообразных веществ, по при уменьшении давления равновесие в данной системе сместится влево.

Ответ: 1

Верны ли следующие суждения о смещении химического равновесия в системе ?

А. При повышении давления химическое равновесие смещается в сторону продукта реакции.

Б. При понижении температуры химическое равновесие в данной системе сместится в сторону продукта рекции.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

Поскольку это гомогенная реакция, сопровождающаяся уменьшением количества моль газов, то при повышении давления химическое равновесие смещается в сторону продукта реакции. Кроме того при прохождении прямой реакции выделяется тепло, поэтому при понижении температуры химическое равновесие в данной системе сместится в сторону продукта рекции. Верны оба суждения.

Ответ: 3

В системе

смещение химического равновесия вправо произойдет при

1) повышении давления

2) повышении температуры

3) увеличении концентрации оксида серы (VI)

4) добавлении катализатора

Пояснение.

Количество газообразных веществ в данной системе слева больше чем справа, то есть при протекании прямой реакции происходит уменьшение давления, поэтому повышение давления вызовет смещение химического равновесия вправо.

Ответ: 1

Верны ли следующие суждения о смещении химического равновесия в системе ?

А. При повышении температуры химическое равновесие в данной системе сместится в сторону исходных веществ.

Б. При увеличении концентрации оксида азота (II) равновесие системы сместится в сторону исходных веществ.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

Поскольку в в данной системе теплота выделяется, то по правилу Ле-Шателье, при повышении температуры химическое равновесие в данной системе действительно сместится в сторону исходных веществ. Поскольку оксида азота (II) - реагент, то при увеличении его концентрации равновесие сместится в сторону продуктов.

Ответ: 1

Верны ли следующие суждения о смещении химического равновесия в системе

А. При уменьшении температуры химическое равновесие в данной системе сместится в сторону продуктов реакции.

Б. При уменьшении концентрации угарного газа равновесие системы сместится в сторону продуктов реакции.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

В данной реакции теплота выделяется, поэтому при уменьшении температуры химическое равновесие в данной системе действительно сместится в сторону продуктов реакции. Поскольку угарный газ - реагент, то уменьшение его концентрации вызовет смещение равновесия в сторону его образования - то есть в сторону реагентов.

Ответ: 1

В системе

смещение химического равновесия вправо произойдет при

1) повышении давления

2) повышении температуры

3) увеличении концентрации оксида серы (VI)

4) добавлении катализатора

Пояснение.

В данной гомогенной реакции происходит уменьшение количества моль газообразных веществ, поэтому смещение химического равновесия вправо произойдет при повышении давления.

Ответ: 1

Химическое равновесие в системе

смещается вправо при

1) повышении давления

2) повышении концентрации

3) понижении температуры

4) повышении температуры

Пояснение.

При повышении давления, повышении концентрации или понижении температуры равновесие сместится в сторону уменьшения этих воздействий - то есть влево. И поскольку реакция эндотермическая, то лишь при повышении температуры равновесие сместится вправо.

Ответ: 4

При увеличении давления уменьшится выход продукта(ов) в обратимой реакции

1) N 2(г) + 3H 2(г) 2NH 3(г)

2) С 2 Н 4(г) + Н 2 O (г) С 2 Н 5 OН (г)

3) С (тв) + СO 2(г) 2СO (г)

4) 3Fe (тв) + 4H 2 O (г) Fe 3 O 4(тв) + 4Н 2(г)

Пояснение.

По принципу Ле Шателье - если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация), то в равновесие в системе сдвинется в сторону, уменьшающую воздействие.

Здесь надо найти реакцию, равновесие в которой сдвинется влево при увеличении давления. В этой реакции количество моль газообразных веществ справа должно быть больше, чем слева. Это реакция номер 3.

Ответ: 3

смещается в сторону продуктов реакции при

1) понижении температуры

2) понижении давления

3) использовании катализатора

4) повышении температуры

Пояснение.

Равновесие эндотермической реакции сдвинется вправо при увеличении температуры.

Ответ: 4

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 2.

УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

2) в сторону исходных веществ

3) практически не смещается

A	Б	В	Г

Пояснение.

А) 1) в сторону продуктов реакции

Ответ: 1131

Установите соответствие между уравнением химической реакции и направлением смещения химического равновесия при увеличении давления в системе:

УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

НАПРАВЛЕНИЕ СМЕЩЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ

1) в сторону продуктов реакции

2) в сторону исходных веществ

3) практически не смещается

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

A	Б	В	Г

Пояснение.

При увеличении давления равновесие сместится в сторону меньшего количества газообразных веществ.

А) - в сторону продуктов реакции (1)

Б) - в сторону продуктов реакции (1)

В) - в сторону исходных веществ (2)

Г) - в сторону продуктов реакции (1)

Ответ: 1121

УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

НАПРАВЛЕНИЕ СМЕЩЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ

1) в сторону продуктов реакции

2) в сторону исходных веществ

3) практически не смещается

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

A	Б	В	Г

Пояснение.

При увеличении давления равновесие сместится в сторону реакции с меньшим количеством газообразных веществ.

Б) 2) в сторону исходных веществ

В) 3) практически не смещается

Г) 1) в сторону продуктов реакции

Ответ: 2231

УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

НАПРАВЛЕНИЕ СМЕЩЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ

1) в сторону продуктов реакции

2) в сторону исходных веществ

3) практически не смещается

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

A	Б	В	Г

Пояснение.

При увеличении давления равновесие сместится в сторону реакции с меньшим количеством газообразных веществ.

А) 2) в сторону исходных веществ

Б) 1) в сторону продуктов реакции

В) 3) практически не смещается

Г) 2) в сторону исходных веществ

Ответ: 2132

Установите соответствие между уравнением химической реакции и направлением смещения химического равновесия при уменьшении давления в системе:

УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

НАПРАВЛЕНИЕ СМЕЩЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ

1) в сторону продуктов реакции

2) в сторону исходных веществ

3) практически не смещается

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

A	Б	В	Г

Химическое равновесие и принципы его смещения (принцип Ле Шателье)

В обратимых реакциях при определенных условиях может наступить состояние химического равновесия. Это состояние, при котором скорость обратной реакции становится равной скорости прямой реакции. Но для того, чтобы сдвинуть равновесие в ту или иную сторону, нужно поменять условия протекания реакции. Принцип смещения равновесия - принцип Ле Шателье.

Основные положения:

1. Внешнее воздействие на систему, находящуюся в состоянии равновесия, приводит к смещению этого равновесия в направлении, при котором эффект произведенного воздействия ослабляется.

2. При увеличении концентрации одного из реагирующих веществ равновесие смещается в сторону расхода этого вещества, при уменьшении концентрации равновесие смещается в сторону образования этого вещества.

3. При увеличении давления равновесие смещается в сторону уменьшения количества газообразных веществ, то есть в сторону понижения давления; при уменьшении давления равновесие смещается в сторону возрастания количеств газообразных веществ, то есть в сторону увеличения давления. Если реакция протекает без изменения числа молекул газообразных веществ, то давление не влияет на положение равновесия в этой системе.

4. При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, при понижении температуры - в сторону экзотермической реакции.

За принципы благодарим пособие "Начала химии" Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А.

Задания ЕГЭ на химическое равновесие (ранее А21)

Задание №1.

H2S(г) ↔ H2(г) + S(г) - Q

1. Повышении давления

2. Повышении температуры

3. Понижении давления

Объяснение: для начала рассмотрим реакцию: все вещества являются газами и в правой части две молекулы продуктов, а в левой только одна, так же реакция является эндотермической (-Q). Поэтому рассмотрим изменение давления и температуры. Нам нужно, чтобы равновесие сместилось в сторону продуктов реакции. Если мы повысим давление, то равновесие сместится в сторону уменьшения объема, то есть в сторону реагентов - нам это не подходит. Если мы повысим температуру, то равновесие сместится в сторону эндотермической реакции, в нашем случае в сторону продуктов, что и требовалось.Правильный ответ - 2.

Задание №2.

Химическое равновесие в системе

SO3(г) + NO(г) ↔ SO2(г) + NO2(г) - Q

сместится в сторону образования реагентов при:

1. Увеличении концентрации NO

2. Увеличении концентрации SO2

3. Повышении температуры

4. Увеличении давления

Объяснение: все вещества газы, но объемы в правой и левой частях уравнения одинаковы, поэтому давление на равновесие в системе влиять не будет. Рассмотрим изменение температуры: при повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, как раз в сторону реагентов. Правильный ответ - 3.

Задание №3.

В системе

2NO2(г) ↔ N2O4(г) + Q

смещению равновесия влево будет способствовать

1. Увеличение давления

2. Увеличение концентрации N2O4

3. Понижение температуры

4. Введение катализатора

Объяснение: обратим внимание на то, что объемы газообразных веществ в правой и левой частях уравнения не равны, поэтому изменение давления будет влиять на равновесие в данной системе. А именно, при увеличении давления равновесие смещается в сторону уменьшения количества газообразных веществ, то есть вправо. Нам это не подходит. Реакция экзотермическая, поэтому и изменение температуры будет влиять на равновесие системы. При понижении температуры равновесие будет смещаться в сторону экзотермической реакции, то есть тоже вправо. При увеличении концентрации N2O4, равновесие смещается в сторону расхода этого вещества, то есть влево. Правильный ответ - 2.

Задание № 4.

В реакции

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

равновесие сместится в сторону продуктов реакции при

1. Повышении давления

2. Добавлении катализатора

3. Добавлении железа

4. Добавлении воды

Объяснение: количество молекул в правой и левой частях одинаково, так что изменение давления влиять на равновесие в данной системе не будет. Рассмотрим повышение концентрации железа - равновесие должно сместиться в сторону расхода этого вещества, то есть вправо (в сторону продуктов реакции). Правильный ответ - 3.

Задание № 5.

Химическое равновесие

Н2О(ж) + С(т) ↔ Н2(г) + СО(г) - Q

сместится в сторону образования продуктов в случае

1. Повышения давления

2. Повышения температуры

3. Увеличения времени протекания процесса

4. Применения катализатора

Объяснение: изменение давления не будет влиять на равновесие в данной системе, так как не все вещества газообразны. При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, то есть вправо (в сторону образования продуктов).Правильный ответ - 2.

Задание № 6.

При повышении давления химическое равновесие сместится в сторону продуктов в системе:

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

Объяснение: на реакции 1 и 4 изменение давления не влияет, потому не все участвующие вещества газообразны, в уравнении 2 в правой и левой частях количества молекул одинаково, так что давление влиять не будет. Остается уравнение 3. Проверим: при повышении давления равновесие должно сместиться в сторону уменьшения количеств газообразных веществ (справа 4 молекулы, слева 2 молекулы), то есть в сторону продуктов реакции. Правильный ответ - 3.

Задание № 7.

Не влияет на смещение равновесия

H2(г) + I2(г) ↔ 2HI(г) - Q

1. Повышение давления и добавление катализатора

2. Повышение температуры и добавление водорода

3. Понижение температуры и добавление йодоводорода

4. Добавление йода и добавление водорода

Объяснение: в правой и левой частях количества газообразных веществ одинаковы, поэтому изменение давления влиять на равновесие в системе не будет, также не будет влиять и добавление катализатора, потому что как только мы добавим катализатор ускориться прямая реакция, а потом сразу же обратная и равновесие в системе восстановится. Правильный ответ - 1.

Задание № 8.

Для смещения вправо равновесия в реакции

2NO(г) + O2(г) ↔ 2NO2(г); ΔH°<0

требуется

1. Введение катализатора

2. Понижение температуры

3. Понижение давления

4. Понижение концентрации кислорода

Объяснение: понижение концентрации кислорода приведет к смещению равновесия в сторону реагентов (влево). Понижение давления сдвинет равновесие в сторону уменьшения количества газообразных вещества, то есть вправо. Правильный ответ - 3.

Задание № 9.

Выход продукта в экзотермической реакции

2NO(г) + O2(г) ↔ 2NO2(г)

при одновременном повышении температуры и понижении давления

1. Увеличится

2. Уменьшится

3. Не изменится

4. Сначала увеличится, потом уменьшится

Объяснение: при повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, то есть в сторону продуктов, а при понижении давления равновесие смещается в сторону увеличения количеств газообразных веществ, то есть тоже влево. Поэтому выход продукта уменьшится. Правильный ответ - 2.

Задание № 10.

Увеличению выхода метанола в реакции

СО + 2Н2 ↔ СН3ОН + Q

способствует

1. Повышение температуры

2. Введение катализатора

3. Введение ингибитора

4. Повышение давления

Объяснение: при повышении давления равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, то есть в сторону реагентов. Повышение давления смещает равновесие в сторону уменьшения количеств газообразных веществ, то есть в сторону образования метанола.Правильный ответ - 4.

Задания для самостоятельного решения (ответы внизу)

1. В системе

СО(г) + Н2О(г) ↔ СО2(г) + Н2(г) + Q

смещению химического равновесия в сторону продуктов реакции будет способствовать

1. Уменьшение давления

2. Увеличение температуры

3. Увеличение концентрации монооксида углерода

4. Увеличение концентрации водорода

2. В какой системе при повышении давления равновесие смещается в сторону продуктов реакции

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. Химическое равновесие в системе

2HBr(г) ↔ H2(г) + Br2(г) - Q

сместится в сторону продуктов реакции при

1. Повышении давления

2. Повышении температуры

3. Понижении давления

4. Использовании катализатора

4. Химическое равновесие в системе

С2Н5ОН + СН3СООН ↔ СН3СООС2Н5 + Н2О + Q

смещается в сторону продуктов реакции при

1. Добавлении воды

2. Уменьшении концентрации уксусной кислоты

3. Увеличении концентрации эфира

4. При удалении сложного эфира

5. Химическое равновесие в системе

2NO(г) + O2(г) ↔ 2NO2(г) + Q

смещается в сторону образования продукта реакции при

1. Повышении давления

2. Повышении температуры

3. Понижении давления

4. Применении катализатора

6. Химическое равновесие в системе

СО2(г) + С(тв) ↔ 2СО(г) - Q

сместится в сторону продуктов реакции при

1. Повышении давления

2. Понижении температуры

3. Повышении концентрации СО

4. Повышении температуры

7. Изменение давления не повлияет на состояние химического равновесия в системе

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. В какой системе при повышении давления химическое равновесие сместится в сторону исходных веществ?

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. Химическое равновесие в системе

С4Н10(г) ↔ С4Н6(г) + 2Н2(г) - Q

сместится в сторону продуктов реакции при

1. Повышении температуры

2. Понижении температуры

3. Использовании катализатора

4. Уменьшении концентрации бутана

10. На состояние химического равновесия в системе

H2(г) + I2(г) ↔ 2HI(г) -Q

не влияет

1. Увеличение давления

2. Увеличение концентрации йода

3. Увеличение температуры

4. Уменьшение температуры

Задания 2016 года

1. Установите соответствие между уравнением химической реакции и смещением химического равновесия при увеличении давления в системе.

Уравнение реакции Смещение химического равновесия

А) N2(г) + O2(г) ↔ 2NO(г) - Q 1. Смещается в сторону прямой реакции

Б) N2O4(г) ↔ 2NO2(г) - Q 2. Смещается в сторону обратной реакции

В) CaCO3(тв) ↔ CaO(тв) +CO2(г) - Q 3. Не происходит смещения равновесия

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

2. Установите соответствие между внешним воздействием на систему:

СО2(г) + С(тв) ↔ 2СО(г) - Q

и смещение химического равновесия.

А. Увеличение концентрации СО 1. Смещается в сторону прямой реакции

В. Понижение давления 3. Не происходит смещения равновесия

3. Установите соответствие между внешним воздействием на систему

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

Внешнее воздействие Смещение химического равновесия

А. Добавление НСООН 1. Смещается в сторону прямой реакции

В. Разбавление водой 3. Не происходит смещения равновесия

Г. Повышение температуры

4. Установите соответствие между внешним воздействием на систему

2NO(г) + O2(г) ↔ 2NO2(г) + Q

и смещением химического равновесия.

Внешнее воздействие Смещение химического равновесия

А. Уменьшение давления 1. Смещается в сторону прямой реакции

Б. Увеличение температуры 2. Смещается в сторону обратной реакции

В. Увеличение температуры NO2 3. Не происходит смещения равновесия

Г. Добавление О2

5. Установите соответствие между внешним воздействием на систему

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

и смещением химического равновесия.

Внешнее воздействие Смещение химического равновесия

А. Понижение температуры 1. Смещение в сторону прямой реакции

Б. Повышение давления 2. Смещается в сторону обратной реакции

В. Повышение концентрации в аммиаке 3. Не происходит смещения равновесия

Г. Удаление паров воды

6. Установите соответствие между внешним воздействием на систему

WO3(тв) + 3H2(г) ↔ W(тв) + 3H2O(г) +Q

и смещением химического равновесия.

Внешнее воздействие Смещение химического равновесия

А. Повышение температуры 1. Смещается в сторону прямой реакции

Б. Повышение давления 2. Смещается в сторону обратной реакции

В. Использование катализатора 3. Не происходит смещения равновесия

Г. Удаление паров воды

7. Установите соответствие между внешним воздействием на систему

С4Н8(г) + Н2(г) ↔ С4Н10(г) + Q

и смещением химического равновесия.

Внешнее воздействие Смещение химического равновесия

А. Увеличение концентрации водорода 1. Смещается в сторону прямой реакции

Б. Повышение температуры 2. Смещается в сторону обратной реакции

В. Повышение давления 3. Не происходит смещения равновесия

Г. Использование катализатора

8. Установите соответствие между уравнением химической реакции и одновременным изменением параметров системы, приводящим к смещению химического равновесия в сторону прямой реакции.

Уравнение реакции Изменение параметров системы

А. H2(г) + F2(г) ↔ 2HF(г) + Q 1. Увеличение температуры и концентрации водорода

Б. H2(г) + I2(тв) ↔ 2HI(г) -Q 2. Уменьшение температуры и концентрации водорода

В. CO(г) + H2O(г) ↔ CО2(г) +H2(г) + Q 3. Увеличение температуры и уменьшение концентрации водорода

Г. C4H10(г) ↔ C4H6(г) + 2H2(г) -Q 4. Уменьшение температуры и увеличение концентрации водорода

9. Установите соответствие между уравнением химической реакции и смещением химического равновесия при увеличении давления в системе.

Уравнение реакции Направление смещения химического равновесия

А. 2HI(г) ↔ H2(г) + I2(тв) 1. Смещается в сторону прямой реакции

Б. C(г) + 2S(г) ↔ CS2(г) 2. Смещается в сторону обратной реакции

В. C3H6(г) + H2(г) ↔ C3H8(г) 3. Не происходит смещения равновесия

Г. H2(г) + F2(г) ↔ 2HF(г)

10. Установите соответствие между уравнением химической реакции и одновременным изменением условий ее проведения, приводящим к смещению химического равновесия в сторону прямой реакции.

Уравнение реакции Изменение условий

А. N2(г) + H2(г) ↔ 2NH3(г) + Q 1. Увеличение температуры и давления

Б. N2O4(ж) ↔ 2NO2(г) -Q 2. Уменьшение температуры и давления

В. CO2(г) + C(тв) ↔ 2CO(г) + Q 3. Увеличение температуры и уменьшение давления

Г. 4HCl(г) + O2(г) ↔ 2H2O(г) + 2Cl2(г) + Q 4. Уменьшение температуры и увеличение давления

Ответы: 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 задания благодарим сборники упражнений за 2016, 2015, 2014, 2013 г. авторов:

Кавернину А.А., Добротина Д.Ю., Снастину М.Г., Савинкину Е.В., Живейнова О.Г.

Химическое равновесие присуще обратимым реакциям и не характерно для необратимых химических реакций.

Часто, при осуществлении химического процесса, исходные реагирующие вещества полностью переходят в продукты реакции. Например:

Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Невозможно получить металлическую медь, проводя реакцию в обратном направлении, т.к. данная реакция необратима . В таких процессах реагенты полностью переходят в продукты, т.е. реакция протекает до конца.

Но основная часть химических реакций обратима , т.е. вероятно параллельное протекание реакции в прямом и обратном направлениях. Иначе говоря, реагенты лишь частично переходят в продукты и реакционная система будет состоять как из реагентов, так и из продуктов. Система в данном случае находится в состоянии химического равновесия.

При обратимых процессах, вначале прямая реакция имеет максимальную скорость, которая постепенно снижается, в связи с уменьшением количества реагентов. Обратная реакция, наоборот, вначале имеет минимальную скорость, которая увеличивается по мере накапливания продуктов. В конце концов, наступает момент, когда скорости обоих реакций становятся равными – система приходит в состояние равновесия. При наступлении состояния равновесия, концентрации компонентов остаются неизменными, но химическая реакция при этом не прекращается. Т.о. – это динамичное (подвижное) состояние. Для наглядности, приведем следующий рисунок:

Допустим, протекает некая обратимая химическая реакция :

а А + b В = с С + d D

тогда, исходя из закона действующих масс, запишем выражения для прямой υ 1 и обратной υ 2 реакций:

υ1 = k 1 ·[A] a ·[B] b

υ2 = k 2 ·[C] c ·[D] d

В состоянии химического равновесия , скорости прямой и обратной реакции равны, т.е.:

k 1 ·[A] a ·[B] b = k 2 ·[C] c ·[D] d

получаем

К = k 1 / k 2 = [C] c ·[D] d ̸ [A] a ·[B] b

Где К = k 1 / k 2 – константа равновесия.

Для любого обратимого процесса, при заданных условиях k является величиной постоянной. Она не зависит от концентраций веществ, т.к. при изменении количества одного из веществ, количества других компонентов также меняются.

При изменении условий протекания химического процесса, возможно смещение равновесия.

Факторы, влияющие на смещение равновесия:

изменение концентраций реагентов или продуктов,
изменение давления,
изменение температуры,
внесение катализатора в реакционную среду.

Принцип Ле-Шателье

Все вышеперечисленные факторы влияют на смещение химического равновесия, которое подчиняется принципу Ле-Шателье : если изменить одно из условий, при котором система находится в состоянии равновесия – концентрацию, давление или температуру, — то равновесие сместится в направлении той реакции, которая противодействует этому изменению. Т.е. равновесие стремится к смещению в направлении, приводящему к уменьшению влияния воздействия, которое привело к нарушению состояния равновесия.

Итак, рассмотрим отдельно влияние каждого их факторов на состояние равновесия.

Влияние изменения концентраций реагентов или продуктов покажем на примере процесса Габера :

N 2(г) + 3H 2(г) = 2NH 3(г)

Если в равновесную систему, состоящую из N 2(г) , H 2(г) и NH 3(г) , добавить, например, азот, то равновесие должно сместиться в направлении, которое способствовало бы уменьшению количества водорода в сторону его исходного значения, т.е. в направлении образования дополнительного количества аммиака (вправо). При этом одновременно произойдет и уменьшение количества водорода. При добавлении в систему водорода, также произойдет смещение равновесия в сторону образования нового количества аммиака (вправо). Тогда как внесение в равновесную систему аммиака, согласно принципу Ле-Шателье , вызовет смещение равновесия в сторону того процесса, который благоприятен для образования исходных веществ (влево), т.е. концентрация аммиака должна уменьшится посредством разложения некоторого его количества на азот и водород.

Уменьшение концентрации одного из компонентов, сместит равновесное состояние системы в сторону образования этого компонента.

Влияние изменения давления имеет смысл, если в исследуемом процессе принимают участие газообразные компоненты и при этом имеет место изменение общего числа молекул. Если общее число молекул в системе остается постоянным , то изменение давления не влияет на ее равновесие, например:

I 2(г) + H 2(г) = 2HI (г)

Если полное давление равновесной системы увеличивать посредством уменьшения ее объема, то равновесие сместится в сторону уменьшения объема. Т.е. в сторону уменьшения числа газа в системе. В реакции:

N 2(г) + 3H 2(г) = 2NH 3(г)

из 4 молеул газа (1 N 2(г) и 3 H 2(г)) образуется 2 молекулы газа (2 NH 3(г)), т.е. давление в системе уменьшается. Вследствие чего, рост давления будет способствовать образованию дополнительного количества аммиака, т.е. равновесие сместится в сторону его образования (вправо).

Если температура системы постоянна, то изменение полного давления системы не приведет к изменению константы равновесия К.

Изменение температуры системы влияет не только на смещение ее равновесия, но также и на константу равновесия К. Если равновесной системе, при постоянном давлении, сообщать дополнительную теплоту, то равновесие сместится в сторону поглощения теплоты. Рассмотрим :

N 2(г) + 3H 2(г) = 2NH 3(г) + 22 ккал

Итак, как видно, прямая реакция протекает с выделением теплоты, а обратная – с поглощением. При увеличении температуры, равновесие этой реакции смещается в сторону реакции разложения аммиака (влево), т.к. она является и ослабляет внешнее воздействие – повышение температуры. Напротив, охлаждение приводит к смещению равновесия в направлении синтеза аммиака (вправо), т.к. реакция является экзотермической и противодействует охлаждению.

Таким образом, рост температуры благоприятствует смещению химического равновесия в сторону эндотермической реакции, а падение температуры – в направлении экзотермического процесса. Константы равновесия всех экзотермических процессов при росте температуры уменьшаются, а эндотермических процессов – увеличиваются.

Основная статья: Принцип Ле Шателье - Брауна

Положение химического равновесия зависит от следующих параметров реакции: температуры, давления и концентрации. Влияние, которое оказывают эти факторы на химическую реакцию, подчиняются закономерности, которая была высказана в общем виде в 1885 году французским ученым Ле-Шателье.

Факторы, влияющие на химическое равновесие:

1) температура

При увеличении температуры химическое равновесие смещается в сторону эндотермической (поглощение) реакции, а при понижении в сторону экзотермической (выделение) реакции.

CaCO 3 =CaO+CO 2 -Q t →, t↓ ←

N 2 +3H 2 ↔2NH 3 +Q t ←, t↓ →

2) давление

При увеличении давления химическое равновесие смещается в сторону меньшего объёма веществ, а при понижении в сторону большего объёма. Этот принцип действует только на газы, т.е. если в реакции участвуют твердые вещества, то они в расчет не берутся.

CaCO 3 =CaO+CO 2 P ←, P↓ →

1моль=1моль+1моль

3) концентрация исходных веществ и продуктов реакции

При увеличении концентрации одного из исходных веществ химическое равновесие смещается в сторону продуктов реакции, а при повышении концентрации продуктов реакции-в сторону исходных веществ.

S 2 +2O 2 =2SO 2 [S],[O] →, ←

Катализаторы не влияют на смещение химического равновесия!

Основные количественные характеристики химического равновесия: константа химического равновесия, степень превращения, степень диссоциации, равновесный выход. Поясните смысл этих величин на примере конкретных химических реакций.

В химической термодинамикезакон действующих масс связывает между собой равновесные активности исходных веществ и продуктов реакции, согласно соотношению:

Активностьвеществ. Вместо активности могут быть использованыконцентрация(для реакции в идеальном растворе),парциальные давления(реакция в смеси идеальных газов), фугитивность (реакция в смеси реальных газов);

Стехиометрический коэффициент(для исходных веществ принимается отрицательным, для продуктов - положительным);

Константа химического равновесия. Индекс «a» здесь означает использование величиныактивностив формуле.

Эффективность проведенной реакции оценивают обычно, рассчитывая выход продукта реакции (параграф 5.11). Вместе с тем, оценить эффективность реакции можно также, определив, какая часть наиболее важного (обычно наиболее дорогого) вещества превратилась в целевой продукт реакции, например, какая часть SO 2 превратилась в SO 3 при производстве серной кислоты, то есть найти степень превращения исходного вещества.

Пусть краткая схема протекающей реакции

Тогда степень превращения вещества А в вещество В ( А) определяется следующим уравнением

где n прореаг (А) – количество вещества реагента А, прореагировавшего с образованием продукта В, а n исходн (А) – исходное количество вещества реагента А.

Естественно, что степень превращения может быть выражена не только через количество вещества, но и через любые пропорциональные ему величины: число молекул (формульных единиц), массу, объем.

Если реагент А взят в недостатке и потерями продукта В можно пренебречь, то степень превращения реагента А обычно равна выходу продукта В

Исключение – реакции, в которых исходное вещество заведомо расходуется на образование нескольких продуктов. Так, например, в реакции

Cl 2 + 2KOH = KCl + KClO + H 2 O

хлор (реагент) в равной степени превращается в хлорид калия и гипохлорит калия. В этой реакции даже при 100 %-ном выходе KClO степень превращения в него хлора равна 50 %.

Известная вам величина – степень протолиза (параграф 12.4) – частный случай степени превращения:

В рамках ТЭД аналогичные величины называются степенью диссоциации кислоты или основания (обозначатся также, как степень протолиза). Степень диссоциации связана с константой диссоциации в соответствии с законом разбавления Оствальда.

В рамках той же теории равновесие гидролиза характеризуется степенью гидролиза (h ), при этом используются следующие выражения, связывающие ее с исходной концентрацией вещества (с ) и константами диссоциации образующихся при гидролизе слабых кислот (K HA) и слабых оснований (K MOH):

Первое выражение справедливо для гидролиза соли слабой кислоты, второе – соли слабого основания, а третье – соли слабой кислоты и слабого основания. Все эти выражения можно использовать только для разбавленных растворов при степени гидролиза не более 0,05 (5 %).

Обычно равновесный выход определяют по известной константе равновесия, с которой он связан в каждом конкретном случае определенным соотношением.

Выход продукта можно изменить, сместив равновесие реакции в обратимых процессах, воздействием таких факторов, как температура, давление, концентрация.

В соответствии с принципом Ле Шателье равновесная степень превращения увеличивается с повышением давления в ходе простых реакций, а др. случае объем реакционной смеси не меняется и выход продукта не зависит от давления.

Влияние температуры на равновесный выход, так же как и на константу равновесия, определяется знаком теплового эффекта реакции.

Для более полной оценки обратимых процессов используют так называемый выход от теоретического (выход от равновесного), равный отношению действительно полученного продукта со к количеству, которое получилось бы в состоянии равновесия.

ТЕРМИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ химическая

реакция обратимого разложения вещества, вызываемая повышением темп-ры.

При Т. д. из одного вещества образуется несколько (2H2H+ ОСаО + СО) или одно более простое

Равновесие Т. д. устанавливается по действующих масс закону. Оно

может быть охарактеризовано или константой равновесия, или степенью диссоциации

(отношением числа распавшихся молекул к общему числу молекул). В

большинстве случаев Т. д. сопровождается поглощением теплоты (приращение

энтальпии

ДН>0); поэтому в соответствии с Ле Шателье -Брауна принципом

нагревание усиливает её, степень смещения Т. д. с температурой определяется

абсолютным значением ДН. Давление препятствует Т. д. тем сильнее, чем большим

изменением (возрастанием) числа молей (Ди) газообразных веществ

степень диссоциации от давления не зависит. Если твёрдые вещества не

образуют твёрдых растворов и не находятся в высокодисперсном состоянии,

то давление Т. д. однозначно определяется темп-рой. Для осуществления Т.

д. твёрдых веществ (окислов, кристаллогидратов и пр.)

важно знать

темп-ру, при к-рой давление диссоциации становится равным внешнему (в частности,

атмосферному) давлению. Так как выделяющийся газ может преодолеть

давление окружающей среды, то по достижении этой темп-ры процесс разложения

сразу усиливается.

Зависимость степени диссоциации от температуры : степень диссоциации возрастает при повышении температуры (повышение температуры приводит к увеличению кинетической энергии растворённых частиц, что способствует распаду молекул на ионы)

Степень превращения исходных веществ и равновесный выход продукта. Способы их расчета при заданной температуре. Какие данные необходимы для этого? Дайте схему расчета любой из этих количественных характеристик химического равновесия на произвольном примере.

Степень превращения – количество прореагировавшего реагента, отнесенное к его исходному количеству. Для простейшей реакции , где - концентрация на входе в реактор или в начале периодического процесса, - концентрация на выходе из реактора или текущий момент периодического процесса. Для произвольной реакции, например, , в соответствии с определением расчетная формула такая же: . Если в реакции несколько реагентов, то степень превращения можно считать по каждому из них, например, для реакции Зависимость степени превращения от времени реакции определяется изменением концентрации реагента от времени. В начальный момент времени, когда ничего не превратилось, степень превращения равна нулю. Затем, по мере превращения реагента, степень превращения растет. Для необратимой реакции, когда ничто не мешает реагенту израсходоваться полностью, ее значение стремится (рис.1) к единице (100%). Рис.1 Чем больше скорость расходования реагента, определяемая значением константы скорости, тем быстрее растет степень превращения, что представлено на рисунке. Если реакция обратимая , то при стремлении реакции к равновесию степень превращения стремится к равновесному значению, величина которого зависит от соотношения констант скоростей прямой и обратной реакции (от константы равновесия) (рис.2). Рис.2 Выход целевого продукта Выход продукта – количество реально полученного целевого продукта, отнесенное к количеству этого продукта, которое получилось бы, если бы весь реагент перешел в этот продукт (к максимально возможному количеству получившегося продукта). Или (через реагент): количество реагента, реально перешедшего в целевой продукт, отнесенное к исходному количеству реагента. Для простейшей реакции выход , а имея в виду, что для этой реакции , , т.е. для простейшей реакции выход и степень превращения – это одна и та же величина. Если превращение проходит с изменением количества веществ, например, , то в соответствии с определением стехиометрический коэффициент должен войти в расчетное выражение. В соответствии с первым определением воображаемое количество продукта, получившегося из всего исходного количества реагента, будет для этой реакции в два раза меньше, чем исходное количество реагента, т.е. , и расчетная формула . В соответствии со вторым определением количество реагента, реально перешедшее в целевой продукт будет в два раза больше, чем образовалось этого продукта, т.е. , тогда расчетная формула . Естественно, что оба выражения одинаковы. Для более сложной реакции расчетные формулы записываются точно так же в соответствии с определением, но в этом случае выход уже не равен степени превращения. Например, для реакции , . Если в реакции несколько реагентов, выход может быть рассчитан по каждому из них, если к тому же несколько целевых продуктов, то выход можно считать на любой целевой продукт по любому реагенту. Как видно из структуры расчетной формулы (в знаменателе находится постоянная величина), зависимость выхода от времени реакции определяется зависимостью от времени концентрации целевого продукта. Так, например, для реакции эта зависимость выглядит как на рис.3. Рис.3

Степень превращения как количественная характеристика химического равновесия. Как повлияют повышение общего давления и температуры на степень превращения реагента … в газофазной реакции: (дано уравнение )? Приведите обоснование ответа и соответствующие математические выражения.