На состояние химического равновесия не оказывает влияние. Равновесие химическое и не только

Химическое равновесие, отвечающее равенству скоростей прямой и обратной реакций ( = ) и минимальному значению энергии Гиббса (∆ G р,т = 0), является наиболее устойчивым состоянием системы при заданных условиях и остается неизменным до тех пор, пока сохраняются постоянными параметры, при которых равновесие установилось.

При изменении условий равновесие нарушается и смещается в сторону прямой или обратной реакции. Смещение равновесия связано с тем, что внешнее воздействие в разной степени изменяет скорость двух взаимно противоположных процессов. Через некоторое время система вновь становится равновесной, т.е. она переходит из одного равновесного состояния в другое. Новое равновесие характеризуется новым равенством скоростей прямой и обратной реакций и новыми равновесными концентрациями всех веществ в системе.

Направление смещения равновесия в общем случае определяется принципом Ле Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии устойчивого равновесия, оказать внешнее воздействие, то смещение равновесия происходит в сторону процесса, ослабляющего эффект внешнего воздействия .

Смещение равновесия может быть вызвано изменением температуры, концентрации (давления) одного из реагентов.

Температура – тот параметр, от которого зависит величина константы равновесия химической реакции. Вопрос смещения равновесия при изменении температуры в зависимости от условий использования реакции решается путем использования уравнения изобары (1.90) - =

1. Для изотермического процесса ∆ r Н 0 (т) < 0, в правой части выражения (1.90) R > 0, T > 0, следовательно первая производная логарифма константы равновесия по температуре отрицательна < 0, т.е. ln Kp (и сама константа Кр) являются убывающими функциями температуры. При увеличении температуры константа химического равновесия (Кр) уменьшается и что согласно закону действующих масс (2.27), (2.28)соответствует смещению химического равновесия в сторону обратной (эндотермической) реакции. Именно в этом проявляется противодействие системы оказанному воздействию.

2. Для эндотермического процесса ∆ r Н 0 (т) > 0 производная логарифма константы равновесия по температуре положительна ( > 0), тема образом ln Kp и Кр являются возрастающими функциями температуры, т.е. в соответствии с законом действующих масс при увеличении температуры равновесие смещается в сторону прямой (эндотермической реакции). Однако надо помнить, что скорость как изотермического так и эндотермического процессов при повышении температуры возрастает, а при понижении понижается, но изменение скоростей и при изменении температуры неодинаково, поэтому, варьируя температуру, можно смещать равновесия в заданном направлении. Смещение равновесия может быть вызвано изменением концентрации одного из компонентов: добавлением вещества в равновесную систему или выводом из системы.

По принципу Ле Шателье при изменении концентрации одного из участников реакции равновесие смещается в сторону компенсирующую изменение, т.е. при увеличении концентрации одного из исходных веществ – в правую сторону, а при увеличении концентрации одно из продуктов реакции – в левую. Если в обратимой реакции участвуют газообразные вещества, то при изменении давления, одинаково и одновременно изменяются все их концентрации. Изменяются и скорости процессов, а следовательно, может произойти и смещение химического равновесия. Так, например, при увеличении давления (по сравнению с равновесным) на систему СаСО 3(К) СО (к) + СО 2(г) возрастает скорость обратной реакции = что приведет к смещению равновесия в левую сторону. При понижении давления на туже систему скорость обратной реакции уменьшается, и равновесие смещается в правую сторону. При увеличении давления на систему 2HCl H 2 +Cl 2 , находящуюся в состоянии равновесия, смещение равновесия не произойдет, т.к. обе скорости и возрастут одинаково.

Для системы 4HCl + О 2 2Cl 2 + 2Н 2 О (г) увеличение давления приведет к увеличению скорости прямой реакции и смещению равновесия вправо.

И так, в соответствии с принципом Ле Шателье при повышении давления равновесие смещается в сторону образования меньшего количества молей газообразных веществ в газовой смеси и соответственно в сторону уменьшения давления в системе.

И наоборот, при внешнем воздействии, вызывающем понижение давления, равновесие смещается в сторону образования большего количества молей газообразных веществ, что вызовет увеличение давления в системе и будет противодействовать произведенному воздействию.

Принцип Ле Шателье имеет большое практическое значение. На его основе можно подобрать такие условия осуществления химического взаимодействия, которые обеспечат максимальный выход продуктов реакции.

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 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.

Состояние, при котором скорости прямой и обратной реакций равны между собой, называется химическим равновесием. Уравнение обратимой реакции в общем виде:

Скорость прямой реакции v 1 =k 1 [A] m [B] n , скорость обратной реакции v 2 =k 2 [С] p [D] q , где в квадратных скобках – равновесные концентрации. По определению, при химическом равновесии v 1 =v 2, откуда

К с =k 1 /k 2 = [С] p [D] q / [A] m [B] n ,

где К с – константа химического равновесия, выраженная через молярные концентрации. Приведенное математическое выражение нередко называют законом действия масс для обратимой химической реакции: отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веществ.

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 1884 году французским ученым Ле-Шателье. Современная формулировка принципа Ле-Шателье такова:

Если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие, то система перейдет в другое состояние так, чтобы уменьшить эффект внешнего воздействия.

Факторы, влияющие на химическое равновесие.

1. Влияние температуры. В каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое - эндотермическому.

При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, при понижении температуры - в направлении экзотермической реакции.

2. Влияние давления. Во всех реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объема за счет изменения количества вещества при переходе от исходных веществ к продуктам, на положение равновесия влияет давление в системе.
Влияние давления на положение равновесия подчиняется следующим правилам:

При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов) с меньшим объемом.

3. Влияние концентрации. Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам:

При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции;
при повышении концентрации одного из продуктов реакции равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое скорость химической реакции и от каких факторов она зависит? От каких факторов зависит константа скорости?

2. Составить уравнение скорости реакции образования воды из водорода и кислорода и показать, как измениться скорость, если концентрацию водорода увеличить в три раза.

3. Как изменяется скорость реакции с течением времени? Какие реакции называются обратимыми? Чем характеризуется состояние химического равновесия? Что называется константой равновесия, от каких факторов она зависит?

4. Какими внешними воздействиями можно нарушить химическое равновесие? В каком направлении смешается равновесие при изменении температуры? Давления?

5. Каким образом можно сместить обратимую реакцию в определенном направлении и довести до конца?

Лекция № 12 (проблемная)

Растворы

Цель: Дать качественные заключения о растворимости веществ и количественную оценку растворимости.

Ключевые слова: Растворы – гомогенные и гетерогенные;истинные и коллоидные; растворимость веществ; концентрация растворов; растворы неэлектроилов; законы Рауля и вант-Гоффа.

План.

1. Классификация растворов.

2. Концентрация растворов.

3. Растворы неэлектролитов. Законы Рауля.

Классификация растворов

Растворы – это гомогенные (однофазные) системы переменного состава, состоящие из двух или более веществ (компонентов).

По характеру агрегатного состояния растворы могут быть газообразными, жидкими и твердыми. Обычно компонент, который в данных условиях находится в том же агрегатном состоянии, что и образующийся раствор, считают растворителем, остальные составляющие раствора – растворенными веществами. В случае одинакового агрегатного состояния компонентов растворителем считают тот компонент, который преобладает в растворе.

В зависимости от размеров частиц растворы делятся на истинные и коллоидные. В истинных растворах (часто называемых просто растворами) растворенное вещество диспергировано до атомного или молекулярного уровня, частицы растворенного вещества не видимы ни визуально, ни под микроскопом, свободно передвигаются в среде растворителя. Истинные растворы – термодинамически устойчивые системы, неограниченно стабильные во времени.

Движущими силами образования растворов являются энтропийный и энтальпийный факторы. При растворении газов в жидкости энтропия всегда уменьшается ΔS < 0, а при растворении кристаллов возрастает (ΔS > 0). Чем сильнее взаимодействие растворенного вещества и растворителя, тем больше роль энтальпийного фактора в образовании растворов. Знак изменения энтальпии растворения определяется знаком суммы всех тепловых эффектов процессов, сопровождающих растворение, из которых основной вклад вносят разрушение кристаллической решетки на свободные ионы (ΔH > 0) и взаимодействие образовавшихся ионов с молекулами растворителя (сольтивация, ΔH < 0). При этом независимо от знака энтальпии при растворении (абсолютно нерастворимых веществ нет) всегда ΔG = ΔH – T·ΔS < 0, т. к. переход вещества в раствор сопровождается значительным возрастанием энтропии вследствие стремления системы к разупорядочиванию. Для жидких растворов (расплавов) процесс растворения идет самопроизвольно (ΔG < 0) до установления динамического равновесия между раствором и твердой фазой.

Концентрация насыщенного раствора определяется растворимостью вещества при данной температуре. Растворы с меньшей концентрацией называются ненасыщенными.

Растворимость для различных веществ колеблется в значительных пределах и зависит от их природы, взаимодействия частиц растворенного вещества между собой и с молекулами растворителя, а также от внешних условий (давления, температуры и т. д.)

В химической практике наиболее важны растворы, приготовленные на основе жидкого растворителя. Именно жидкие смеси в химии называют просто растворами. Наиболее широко применяемым неорганическим растворителем является вода. Растворы с другими растворителями называются неводными.

Растворы имеют чрезвычайно большое практическое значение, в них протекают многие химические реакции, в том числе и лежащие в основе обмена веществ в живых организмах.

Концентрация растворов

Важной характеристикой растворов служит их концентрация, которая выражает относительное количество компонентов в растворе. Различают массовые и объемные концентрации, размерные и безразмерные.

К безразмерным концентрациям (долям) относятся следующие концентрации:

Массовая доля растворенного вещества W (B) выражается в долях единицы или в процентах:

где m(B) и m(A) – масса растворенного вещества B и масса растворителя A.

Объемная доля растворенного вещества σ(B) выражается в долях единицы или объемных процентах:

где V i – объем компонента раствора, V(B) – объем растворенного вещества B. Объемные проценты называют градусами *) .

*) Иногда объемная концентрация выражается в тысячных долях (промилле, ‰) или в миллионных долях (млн –1), ppm.

Мольная доля растворенного вещества χ(B) выражается соотношением

Сумма мольных долей k компонентов раствора χ i равна единице

К размерным концентрациям относятся следующие концентрации:

Моляльность растворенного вещества C m (B) определяется количеством вещества n(B) в 1 кг (1000 г) растворителя, размерность моль/кг.

Молярная концентрация вещества B в растворе C (B) – содержание количества растворенного вещества B в единице объема раствора, моль/м 3 , или чаще моль/литр:

где μ(B) – молярная масса B, V – объем раствора.

Молярная концентрация эквивалентов вещества B C Э (B) (нормальность – устаревш.) определяется числом эквивалентов растворенного вещества в единице объема раствора, моль/литр:

где n Э (B) – количество вещества эквивалентов, μ Э – молярная масса эквивалента.

Титр раствора вещества B(T B) определяется массой растворенного вещества в г, содержащегося в 1 мл раствора:

Г/мл или г/мл.

Массовые концентрации (массовая доля, процентная, моляльная) не зависят от температуры; объемные концентрации относятся к определенной температуре.

Все вещества в той или иной степени способны растворяться и характеризуются растворимостью. Некоторые вещества неограниченно растворимы друг в друге (вода-ацетон, бензол-толуол, жидкие натрий-калий). Большинство соединений ограниченно растворимы (вода-бензол, вода-бутиловый спирт, вода-поваренная соль), а многие малорастворимы или практически нерастворимы (вода-BaSO 4 , вода-бензин).

Растворимостью вещества при данных условиях называют его концентрацию в насыщенном растворе. В таком растворе достигается равновесие между растворяемым веществом и раствором. В отсутствие равновесия раствор остается стабильным, если концентрация растворенного вещества меньше его растворимости (ненасыщенный раствор), или нестабильным, если в растворе содержится вещества больше его растворимости (пересыщенный раствор).

Большинство химических реакций обратимы, т. е. протекают одновременно в противоположных направлениях. В тех случаях, когда прямая и обратная реакция идут с одинаковой скоростью, наступает химическое равновесие.

При наступлении химического равновесия число молекул веществ, составляющих систему, перестает меняться и остается постоянным во времени при неизменных внешних условиях.

Состояние системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, называется химическим равновесием.

Например, равновесие реакции H 2 (г) + I 2 (г) ⇆ 2HI (г) наступает тогда, когда в единицу времени образуется по прямой реакции ровно столько же молекул йодоводорода, сколько их распадается по обратной реакции на йод и водород.

Способность реакции протекать в противоположных направлениях называется кинетической обратимостью .

В уравнении реакции обратимость обозначается двумя противоположными стрелками (⇆) вместо знака равенства между левой и правой частями химического уравнения.

Химическое равновесие является динамическим (подвижным). При изменении внешних условий равновесие сдвигается и возвращается в исходное состояние, если внешние условия приобретают постоянные значения. Влияние на химическое равновесие внешних факторов вызывает его смещение.

Положение химического равновесия зависит от следующих параметров реакции:

Температуры;

Давления;

Концентрации.

Влияние, которое оказывают эти факторы на химическую реакцию, подчиняется закономерности, которая была высказана в общем виде в 1884 году французским ученым Ле-Шателье (Рис. 1).

Рис. 1. Анри Луи Ле Шателье

Современная формулировка принципа Ле-Шателье

Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в ту сторону, которая ослабляет данное воздействие.

1. Влияние температуры

В каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое - эндотермическому.

Пример: промышленное производство аммиака. Рис. 2.

Рис. 2. Установка для производства аммиака

Реакция синтеза аммиака:

N 2 + 3H 2 ⇆ 2NH 3 + Q

Прямая реакция - экзотермическая, а обратная реакция - эндотермическая.

Влияние изменения температуры на положение химического равновесия подчиняется следующим правилам.

Чтобы сместить равновесие в сторону получения аммиака, температуру нужно понизить.

2. Влияние давления

Во всех реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объема за счет изменения количества вещества при переходе от исходных веществ к продуктам, на положение равновесия влияет давление в системе.

Влияние давления на положение равновесия подчиняется следующим правилам.

При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов) с меньшим объемом; при понижении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с большим объемом.

В реакции синтеза аммиака при повышении давления равновесие смещается в сторону образования аммиака, потому что реакция идет с уменьшением объёма.

3. Влияние концентрации

Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам.

При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции; при повышении концентрации одного из продуктов реакции равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ.

В реакции получения аммиака, чтобы сместить равновесие в сторону получения аммиака, необходимо повысить концентрацию водорода и азота.

Подведение итога урока

На уроке вы узнали о понятии «химическое равновесие» и способах его смещения, какие условия влияют на смещение химического равновесия и как действует «принцип Ле Шателье».

Список литературы

Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия. Учебник для 10 класса общеобр. учрежд. Профильный уровень. - М.: ООО «ТИД «Русское слово - РС», 2008. (§§ 24, 25)
Кузнецова Н.Е., Литвинова Т.Н., Лёвкин А.Н. Химия: 11 класс: Учебник для учащихся общеобраз. учрежд. (профильный уровень): в 2-х ч. Ч.2. М.: Вентана-Граф, 2008. (§ 24)
Рудзитис Г.Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учеб. для общеобр. учрежд.: базовый уровень/ Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2010. (§ 13)
Радецкий А.М. Химия. Дидактический материал. 10-11 классы. - М.: Просвещение, 2011. (с. 96-98)
Хомченко И.Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. - М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008. (с. 65-68)

Hemi.nsu.ru ().
Alhimikov.net ().
Prosto-o-slognom.ru ().

Домашнее задание

с. 65-66 №№ 12.10-12.17 из Сборника задач и упражнений по химии для средней школы (Хомченко И.Д.), 2008.
В каком случае изменение давления не будет вызывать смещение химического равновесия в реакциях с участием газообразных веществ?
Почему катализатор не способствует смещению химического равновесия?