На смещение химического 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 экзотермической реакции, идущей с выделением тепла.

Пример 8. Для экзотермической обратимой реакции

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

повышение температуры вызовет смешение равновесия влево (в сторону разложения SO₃на 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.

Пример 9. Напишите выражение для константы равновесия системы:N_2(г) + 3H_2(г)Û 2NH_3(г); DH = -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 (см. Пример 5 на стр.9), следовательно изменение К_равн. Может вызвать лишь изменение температуры реакции (влияние природы веществ; Пример 8, стр.11). Для того, чтобы уменьшить К_равн. надо чтобы концентрация NH₃стала меньше концентрацииN₂ иH₂,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.

Пример 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:

Увеличение давления в 2 раза вызывает увеличение концентрации каждого из веществ в 2 раза (все вещества – газы), следовательно, скорости то же увеличиваются:

т.е. 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

раз, 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.

Поиск по сайту: