Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Химическое равновесие и его смещение





Все химические процессы делятся на два типа: обратимые и необратимые.

Обратимые реакции в одних и тех же условиях идут в двух противоположных направлениях (), а необратимые – в одном (→). К необратимым относятся реакции, сопровождающиеся выделением газа, образованием осадка, или малодиссоциирующих веществ (например, воды), устойчивых комплексов, а также реакции, сопровождающиеся очень большим выделением тепла.

Большинство реакций являются обратимыми. Например,

H2(г.) + I2 (г.) 2HI(г.). (2.9)

Реакцию, идущую справа налево (в данном случае – образование HI), принято считать прямой, а реакцию, идущую слева направо (в данном случае – разложение HI) – обратной.

Реакция смеси эквимолярных количеств (1:1) газообразных водорода и иода при нагревании в закрытом сосуде до 3560С идет до тех пор, пока не образуется 80 % того количества иодистого водорода, которое

должно образоваться по уравнению (2.9). Остальные 20 % остаются в виде H2 и I2 независимо от длительности нагревания. В первый момент времени скорость прямой реакции будет наибольшей, скорость обратной – равна нулю (рис. 2.2.). С течением времени концентрации H2 и I2 уменьшаются, концентрация HI увеличивается, происходит уменьшение скорости прямой реакции и увеличение скорости обратной реакции. Наконец,

Рис. 2.2. Изменение во времени количества HI при его образовании и диссоциации. наступает момент, когда скорость прямой и обратной реакций становятся равными. С этого времени концентрации всех веществ перестают изменяться, скорость образования HI равна скорости его разложения. Наступает химическое равновесие. Таким образом, с точки зрения химической кинетики, химическое равновесие – это такое состояние обратимой реакции, при котором скорости прямой и обратной реакции равны: Концентрации реагирующих веществ, которые устанавливаются при химическом равновесии, называются равновесными.

Соотношение между равновесными концентрациями не зависит от того, какие вещества берут в качестве исходных (например, H2 и I2 или HI), то есть к состоянию равновесия можно подойти с обеих сторон (рис. 2.2.)

 

КОНСТАНТА ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ

 

Выведем константу равновесия для обратимых химических реакций в общем виде:

aA + bB = mM + nN. (2.10)

Применим закон действия масс и запишем выражения скорости прямой и обратной реакций:

скорость прямой реакции:

(2.11)

скорость обратной реакции:

(2.12)

в состоянии равновесия:

, т.е. (2.13)

Переносим постоянные величины (константы скорости) в левую часть равенства, а переменные (концентрации) – в правую часть равенства, т.е. записываем данное равенство в виде пропорции:

(2.14)

Так как величины и вопределенных условиях постоянны, то и отношение их тоже будет постоянной величиной для данной системы. Её обозначают и называют константой равновесия.

(2.15)

В выражение константы входят равновесные концентрации веществ, взятые в степенях, равных коэффициентам перед веществом в уравнении реакции.

Константа равновесия отражает глубину протекания процесса. Чем больше величина константы равновесия, тем выше концентрация продуктов реакции в момент равновесия, т.е. тем полнее протекает реакция.

Константа равновесия зависит от природы реагирующих веществ, но не зависит от присутствия катализатора, так как он в равной степени ускоряет как прямую, так и обратную реакции. Влияние других факторов (концентрации веществ, давления газов и температуры) на величину константы равновесия мы разберем ниже на конкретных примерах.

Гетерогенное равновесие – равновесное состояние между веществами, образующими две или больше различных фаз, например, между газом и твердым веществом либо между твердым веществом и жидкостью. Гомогенное равновесие – состояние равновесия, устанавливающееся между реагентами и продуктами, которые находятся в одинаковой фазе, например, между газами или между растворами веществ.

Рассмотрим вывод выражения константы равновесия на конкретных примерах.

УПРАЖНЕНИЕ 2.2

для реакции, протекающей в газовой фазе (гомогенная система):

N2(г.) +3H2(г.) 2NH3(г.)

;. . Если , то ,

константа химического равновесия будет равна: .

УПРАЖНЕНИЕ 2.3

Если в реакции участвуют твердые вещества (гетерогенная система), то концентрация их не входит в выражение скорости реакции (т.к. остается постоянной в единице поверхности в единицу времени), а, следовательно, для реакции: С(тв.) + О2 (г.) СО2(г.)

Константа химического равновесия будет равна: .

УПРАЖНЕНИЕ 2.4

В обратимой химической реакции А + 2В С равновесие наступило при следующих равновесных концентрациях: = 0,6 моль/л; = 1,2 моль/л; = 2,16 моль/л. Определить константу равновесия и исходные концентрации вещества и .

Решение:

чтобы определить исходные концентрации веществ и ,нужно учесть, что согласно уравнению реакции А + 2В С из одного моля вещества и двух молей вещества образуется один моль вещества . отсюда следует, что на образование каждых 2,16 молей вещества пошло 2,16 моля вещества и 2,16·2=4,32 моля вещества . Тогда число молей вещества и до начала реакции равнялось: исх.=0,6+2,16=2,76 моль/л, исх. =1,2+4,32=5,54 моль/л.

Вычисляем константу равновесия: .

 

СМЕЩЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ

Состояние равновесия очень устойчивое, поэтому система может находиться в этом состоянии до тех пор, пока не изменятся параметры процесса: концентрации каких-либо веществ (или одного из реагентов), давление газовой смеси, температура. При этом вмешательстве извне изменяются скорости обеих реакций. Если обе скорости увеличиваются или уменьшаются в одинаковое число раз, т.е. сохраняется равенство , то равновесие в данном случае не нарушается. Если изменение скоростей приводит к неравенствам или , то происходит смещение равновесия в направлении процесса, идущего с большей скоростью.

Направление смещения равновесия определяет принцип Ле-Шателье: если в системе, находящейся в состоянии равновесия, изменить одно из условий (концентрацию, давление или температуру), то равновесие смещается в направлении реакции, противодействующей данному изменению .

Разберем влияние внешних факторов на смещение химического равновесия.

 







Дата добавления: 2015-06-15; просмотров: 570. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...


Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...


Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...


Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Классификация потерь населения в очагах поражения в военное время Ядерное, химическое и бактериологическое (биологическое) оружие является оружием массового поражения...

Факторы, влияющие на степень электролитической диссоциации Степень диссоциации зависит от природы электролита и растворителя, концентрации раствора, температуры, присутствия одноименного иона и других факторов...

Йодометрия. Характеристика метода Метод йодометрии основан на ОВ-реакциях, связанных с превращением I2 в ионы I- и обратно...

Кишечный шов (Ламбера, Альберта, Шмидена, Матешука) Кишечный шов– это способ соединения кишечной стенки. В основе кишечного шва лежит принцип футлярного строения кишечной стенки...

Принципы резекции желудка по типу Бильрот 1, Бильрот 2; операция Гофмейстера-Финстерера. Гастрэктомия Резекция желудка – удаление части желудка: а) дистальная – удаляют 2/3 желудка б) проксимальная – удаляют 95% желудка. Показания...

Ваготомия. Дренирующие операции Ваготомия – денервация зон желудка, секретирующих соляную кислоту, путем пересечения блуждающих нервов или их ветвей...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия