Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Химическая кинетика. Химическое равновесие



Правило Ле Шателье-Брауна

 

Характер смещения под влиянием внешних воздействий можно прогнозировать, применяя принцип Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии оказывается воздействие извне, то равновесие в системе смещается так, чтобы ослабить внешнее воздействие.

 

1. Влияние концентраций.

Повышение концентрации одного из реагирующих веществ смещает равновесие в сторону расходования вещества. Понижение концентрации – в сторону образования вещества.

2. Влияние температуры.

Повышение температуры смещает равновесие в сторону реакции, идущей с поглощением теплоты (эндотермической), а понижение температуры смещает равновесие в сторону реакции, идущей с выделением теплоты (экзотермической).

3. Влияние давления.

Повышение давления смещает равновесие в сторону реакции, идущей с уменьшением объема и, наоборот, понижение давления – в сторону реакции, идущей с увеличением объема.

Пример 1. Как сместится химическое равновесие при синтезе аммиака в экзотермической реакции?

 

Решение. При повышении температуры в экзотермической реакции

3H2(г) + N2(г) = 2NH3(г);

ΔH0 = -92,4 кДж

реакция протекает с выделением теплоты, равновесие должно сдвигаться влево (в сторону исходных веществ).

 

Скорость реакции:

;

.

 

При увеличении давления в три раза концентрация веществ увеличивается также в три раза:

;

.

 

Такое изменение концентрации увеличивает скорость прямой реакции в 81 раз, а обратное в 9 раз, т.е. при увеличении давления в три раза состояние равновесия достигается быстрее в 81 : 9 = 9 раз. В левой части уравнения участвуют в реакции 3 + 1 = 4 моль веществ, а в правой части уравнения получается 2 моль, поэтому увеличение давления приводит к повышению выхода целевого продукта, что подтверждает принцип Ле Шателье.

Пример 2. При синтезе аммиака N2(г) + 3H2(г) 2NH3(г) равновесие установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ, : [N2] = 4; [H2] = 2; [NH3] = 6. Рассчитайте константу равновесия этой реакции и исходные концентрации азота и водорода.

 

Решение. Константа равновесия реакции

.

Начальная концентрация вещества складывается из равновесной концентрации этого вещества и количества вещества, израсходованного на образование равновесной концентрации продукта реакции. На основе уравнения реакции определяем количество израсходованного N2:

 



на образование 2 моль NH3 расходуется 1 моль N2;

на образование 6 моль NH3 расходуется x моль N2.

Отсюда .

 

Начальная концентрация азота

= [N2] + x = 4 + 3 = 7 .

 

Аналогично составим пропорцию:

 

на образование 2 моль NH3 расходуется 3 моль H2;

на образование 6 моль NH3 расходуется y моль H2.

Отсюда

 

Начальная концентрация водорода

= [H2] + y = 2 + 9 = 11 .

 

Ответ: начальные концентрации ;


Задания

 

81-84. В гомогенной газовой системе установилось равно­весие. Напишите выражение для константы равновесия. Дайте обоснованные ответы на вопросы: а) как и во сколько раз изменит­ся скорость прямой реакции при увеличении давления в системе в два раза; б) как увеличение давления отразится на состоянии рав­новесия; в) в каком направлении сместится равновесие при увели­чении температуры?

 

Номер задачи Уравнение реакции
H2 + I2 2HI ΔH < 0
N2O4 2NO2 ΔH > 0
2A2 + B2 2A2B ΔH < 0
2SO3 2SO2 + O2 ΔH > 0

 

85-88. В гетерогенной системе установилось равновесие. Напишите выражение для константы равновесия. Дайте обосно­ванные ответы на вопросы: а) как уменьшение давления отразится на состоянии равновесия; б) в каком направлении сместится рав­новесие при уменьшении температуры; в) как и во сколько раз из­менится скорость прямой реакции при уменьшении давления в системе в два раза?

 

Номер задачи Уравнение реакции
C(графит) + СО2(г) 2СО2(г) ΔH > 0
MgO(к) + CO2(г) MgCO3(к) ΔH < 0
FeO(к) + H2(г) Fe(к) + H2O ΔH > 0
CaO(к) + H2O(г) Са(ОН)2(к) ΔH < 0

 



89. Напишите выражения для скоростей прямой и обратной реакций и для константы равновесия:

 

2CO(г) + O2(г) 2CO2(г); ΔH0 < 0.

 

Как следует изменить в реакционном сосуде: а) температуру; б) давление, чтобы сместить равновесие в прямом направлении?

 

90. Напишите выражения для скоростей прямой и обратной реакций и константы равновесия:

 

MgCO3(к) MgO(к) + CO2(г); ΔH0 > 0.

 

В каком направлении сместится равновесие: а) по мере накоп­ления в реакторе MgO; б) при увеличении в реакторе давления; в) при увеличении температуры?

 

 

91. Напишите выражения для скоростей прямой и обратной реакций:

 

2NO2(г) 2NO(г) + O2(г).

 

Как изменятся эти скорости: а) при увеличении концентрации NO в три раза; б) при увеличении давления в реакционном сосуде в два раза?

Как эти воздействия повлияют на состояние равновесия и ве­личину константы равновесия? Напишите выражение для кон­станты равновесия.

 

92. Константа равновесия гомогенной системы

 

N2 + 3H2 = 2NH3

 

при температуре 400°С равна 0,1. Равновесные концентрации водорода и аммиака соответственно равны 0,2 и 0,08 . Вычислите равновесную и начальную концентрации азота.

 

93. При некоторой температуре равновесие гомогенной системы

 

2NO + O2 = 2NO2

 

установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [NO] = 0,2 ; [О2] = 0,1 ; [NO2] = 0,1 . Вычислите константу равновесия и концентрацию NO и О2.

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2018 год. Все права принадлежат их авторам!