Равновесия

 

Согласно принципу Ле-Шателье, при повышении температуры происходит смещение равновесия в сторону эндотермической реакции, то есть реакции, идущей с поглощением тепла. При понижении температуры равновесие смешается в направлении экзотермическойреакции, идущей с выделением тепла.

 

УПРАЖНЕНИЕ 2.8

В какую сторону сместится равновесие гомогенной системы экзотермической обратимой реакции:

2SO_2(г.) + O_2(г.) 2SO_3(г.); = -239 кДж/моль

Решение: Повышение температуры вызовет смешение равновесия влево (в сторону разложения SO₃ на SO₂ и O₂ ); понижение температуры сместит равновесие вправо (в сторону образования молекулSO₃ ). Изменение температуры отразится на величине константы равновесия, т.к. в зависимости от природы веществ увеличение температуры на одинаковое число градусов вызовет неодинаковое увеличение скорости обеих реакций, вследствие чего концентрации веществ изменяются не пропорционально, и константа равновесия, соответственно, увеличивается или уменьшается.

 

УПРАЖНЕНИЕ 2.9

Напишите выражение для константы равновесия системы:

N_2(г.) + 3H_2(г.) 2NH_3(г.); = -92,4 кДж/моль.

Изменением, какого фактора (концентрации, давления или температуры) можно добиться уменьшения константы равновесия. В какую сторону сместится при этом равновесие системы?

Решение:Константа равновесия этой системы имеет вид:

В соответствии с законом сохранения массы веществ, константа равновесия не зависит от концентрации веществ и давления газов, следовательно, изменение может вызвать лишь изменение температуры реакции (влияние природы веществ). Для того, чтобы уменьшить надо чтобы концентрация NH₃стала меньше концентрацииN₂иH₂,т.е. равновесие в системе должно смешатся влево. Такое смещение вызовет повышение температуры в системе, в соответствии с принципом Ле-шателье, т.к. обратная реакция эндотермическая.

Возможно одновременное изменение давления и температуры в системе. В этом случае надо отдельно разобрать влияние каждого фактора и на основании разбора сделать вывод о направлении смещения равновесия.

 

УПРАЖНЕНИЕ 2.10

В какую сторону сместится равновесие гомогенной системы

2А 2С+Д; DH<0,если увеличить давление в системе в 2 раза и одновременно понизить температуру на 30⁰?. Температурный коэффициент скорости прямой и обратной реакций равен, соответственно, 2,0 и 3,0.

Решение: Разберем влияние изменения давления на скорость каждой реакции. По закону действия масс: и .

Увеличение давления в 2 раза вызывает увеличение концентрации каждого из веществ в 2 раза (все вещества – газы), следовательно, скорости то же увеличиваются: , т.е. скорость увеличилась в 4 раза, , т.е. скорость увеличилась в 8 раз.

Изменение скоростей реакции, вызванное понижением температуры, рассчитываем на основании правила Вант-Гоффа: .

1. Для прямой реакции: , т.е. скорость уменьшилась в 8 раз.

2. Для обратной реакции: , т.е. скорость уменьшилась в 27 раз.

В итоге произведенных действий скорость прямой реакции изменилась в раза, а скорость обратной реакции – в раза, т.е. обе скорости уменьшились, но скорость прямой реакции все же больше скорости обратной реакции, следовательно, равновесие сместится в сторону прямой реакции.

 

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ