Stanje hemijske ravnoteže zavisi od niza faktora: temperature, pritiska, koncentracije reagujućih supstanci. Razmotrimo detaljnije uticaj ovih faktora.
Promjena koncentracije komponenti ravnotežnog sistema pri konstantnoj temperaturi pomjera ravnotežu, međutim vrijednost konstante ravnoteže se ne mijenja. Ako se koncentracija tvari A (ili B) poveća za reakciju, tada će se brzina proslijeđene reakcije povećati, ali se brzina obrnute reakcije u početnom trenutku neće promijeniti. Ravnoteža će biti poremećena. Tada će koncentracija polaznih tvari početi opadati, a koncentracija produkta reakcije će se povećavati, a to će se događati dok se ne uspostavi nova ravnoteža. U takvim slučajevima se kaže da se ravnoteža pomiče prema stvaranju produkta reakcije ili da se pomiče udesno.
Rezonujući na isti način, sami odredite gdje će se ravnoteža pomjeriti ako se poveća koncentracija tvari C; smanjiti koncentraciju supstance D.
Promjenom koncentracija komponenti, možete pomjeriti ravnotežu u željenom smjeru, povećavajući ili smanjujući prinos produkta reakcije; tražeći potpuniju upotrebu polaznih materijala ili, obrnuto,
Da biste izvršili drugi zadatak, zapamtite da će se direktna reakcija odvijati sve dok se ne završi jedna od komponenti A ili B. Iz jednačine reakcije je jasno da reagensi reagiraju u ekvimolarnim* količinama, a njihove koncentracije su jednake prema uvjetima problem. Stoga će tvari A i B, reagirajući, završiti u isto vrijeme. Iz jednačine reakcije je takođe jasno da kada se jedan mol supstance A pretvori, nastaju dva mola supstance C i jedan mol supstance D. Dakle, do količine supstanci C i D već prisutnih u sistemu, nešto više će biti dodan. Nakon jednostavnog izračuna, dobijamo željeni rezultat:
[A] = [B] = 0 mol/l; [C] = 2 +2 = 4 mol/l; [D] = 2 +1 = 3 mol/l.
Provedite slično rezoniranje za treći zadatak, imajući na umu da tvari C i D reagiraju u omjeru 2:1, a proračun se mora izvršiti prema količini supstance koja je manjkava (identificirajte ovu supstancu). Uradite proračune i dobijete rezultat:
[A] = [B] = 1+2/2 = 2 mol/l; [C] = 0 mol/l; [D] = 2-2/2 = 1 mol/l.
Konstanta ravnoteže reakcije A + B C + D jednaka je jedinici. Početna koncentracija [A]o = 0,02 mol/l. Koliki će postotak tvari A biti podvrgnut transformaciji ako su početne koncentracije [B]o 0,02; 0,1; 0,2?
Označimo sa x ravnotežnu koncentraciju supstance A i zapišimo izraz za konstantu ravnoteže. Ravnotežna koncentracija supstance B također će biti jednaka x. Koncentracije produkta reakcije (C i D) će biti jednake jedna drugoj i jednake 0,02. (Prikažite ovo pomoću jednačine reakcije.)
Zapišimo izraz za konstantu ravnoteže.
Kravn. = (0,02 - x)(0,02 - x)/x2 = 1
Nakon što smo riješili jednačinu za x, dobili smo rezultat: x = 0,01. Shodno tome, u prvom slučaju polovina supstance A (ili 50%) je pretrpela transformaciju.
U drugom slučaju, konstanta ravnoteže će biti jednaka
Kravn. = (0,02 - x)(0,02 - x)/(0,1- (0,02 - x)) = 1
Dobijte sami ovaj izraz i nakon rješavanja jednačine provjerite dobiveni rezultat (x = 0,003). Shodno tome, (0,02 - 0,003) mola supstance A je ušlo u reakciju, što je 83,5%.
Za treći slučaj riješite sami, a isto tako riješite isti problem, označavajući sa x količinu tvari koja je reagirala.
Iz dobijenih rezultata može se izvući važan zaključak. Da bi se povećao udio supstance koja reaguje pri konstantnoj konstanti ravnoteže, potrebno je povećati količinu drugog reagensa u sistemu. Sličan problem se javlja, na primjer, kada se otpad hemijski reciklira.
Kako temperatura raste, brzina i direktne i reverzne reakcije će se povećati, ali ako je reakcija naprijed endotermna (?H > 0), tada će se brzina reakcije naprijed povećati više od brzine reverzne reakcije, i ravnoteža će se pomjeriti prema formiranju proizvoda, ili udesno. S negativnim termičkim efektom naprijed reakcije (egzotermna reakcija), brzina reverzne reakcije će se jače povećati, a ravnoteža će se pomjeriti ulijevo.
Razmotrite sami sve moguće slučajeve pomjeranja ravnoteže kako temperatura pada.
Slika 5 pokazuje da je razlika E"a - E"a jednaka?H reakcije, što znači da vrijednost konstante ravnoteže zavisi od veličine toplotnog efekta reakcije, tj. zavisi od toga da li je reakcija endo- ili egzotermna.
Konstanta ravnoteže određene reakcije na 293°K je 5 10-3, a na 1000°K je 2 10-6. Koji je znak toplotnog efekta ove reakcije?
Iz uslova zadatka slijedi da kako temperatura raste, konstanta ravnoteže opada. Koristimo izraz (22) i vidimo koji bi trebao biti predznak DH reakcije da bi se konstanta smanjila.
Kravn. je predstavljen eksponencijalnom funkcijom, čija vrijednost opada sa opadajućim argumentom, u našem slučaju - vrijednošću izraza DH/RT. Da bi se vrijednost argumenta smanjila, vrijednost DH mora biti negativna. Stoga je dotična reakcija egzotermna.
Promjene tlaka značajno utiču na stanje sistema koji sadrže plinovite komponente. U tom slučaju, u skladu sa zakonima o plinu, volumen sistema se mijenja, a to dovodi do promjene koncentracije gasovitih materija (ili njihovih parcijalnih pritisaka). Dakle, s povećanjem tlaka, volumen će se smanjiti, a koncentracija plinovitih tvari će se povećati. Povećanje koncentracije dovodi, kao što već znamo, do pomaka u ravnoteži prema potrošnji reagensa, što je povećalo njegovu koncentraciju. U ovom slučaju, ovo se može formulirati nešto drugačije. ?Kako pritisak raste, ravnoteža se pomjera prema manjoj količini plinovitih tvari ili, jednostavnije, prema smanjenju broja molekula plinovitih tvari. Koncentracija čvrstih i tekućih tvari se ne mijenja s pritiskom.
Razmotrimo klasični primjer sinteze amonijaka iz dušika i vodika
3H2 + N2 - 2NH3 , (DN< 0).
Pošto se sistem sastoji samo od gasovitih materija, a sa stvaranjem amonijaka broj molekula se smanjuje, onda će se sa povećanjem pritiska ravnoteža pomeriti udesno, ka većem prinosu amonijaka. Zbog toga se industrijska sinteza amonijaka vrši pod povišenim pritiskom.
Predložite vlastite temperaturne uvjete za sintezu amonijaka, poznavajući toplinski učinak reakcije i podložni maksimalnom prinosu proizvoda. Kako su ovi uslovi povezani sa kinetičkim faktorima procesa?
Kako će povećanje tlaka utjecati na ravnotežu sljedećih reakcija?
inhibitor hemijske kinetike katalizatora
CaCO3(c.) - CaO(c.) + CO2(g.);
4Fe(c.) + 3O2(g.) - 2Fe2O3(c.).
U prvoj reakciji je samo ugljični dioksid CO2 plinovit, pa će se s povećanjem tlaka ravnoteža pomjeriti ulijevo, prema smanjenju količine plinovite tvari.
Razmotrite sami drugi slučaj.
Kako treba promijeniti pritisak u ovim reakcijama da bi se postigao veći prinos proizvoda?
Svi slučajevi promena stanja ravnotežnog sistema pod spoljnim uticajima mogu se generalizovati formulisanjem Le Chatelierovog principa:
Ako se na sistem u stanju ravnoteže izvrši vanjski utjecaj, tada se ravnoteža pomjera u smjeru koji slabi učinak vanjskog utjecaja.
Provjerite vrijedi li Le Chatelierov princip u svim gore navedenim slučajevima.
Dajte sebi primjere promjene ravnoteže kada se vanjski uvjeti promijene i objasnite ih na osnovu Le Chatelierovog principa.
Dakle, razmotrili smo glavna pitanja vezana za obrasce hemijskih reakcija. Poznavanje ovih obrazaca će vam omogućiti da smisleno utičete na uslove izvođenja određenih procesa kako biste dobili optimalan rezultat.
Pitanja za samokontrolu
- 1. Koje reakcije se nazivaju reverzibilnim?
- 2. Kako i zašto se stope reakcije naprijed i nazad mijenjaju tokom vremena?
- 3. Šta se naziva hemijska ravnoteža?
- 4. Koja veličina kvantitativno karakteriše hemijsku ravnotežu?
- 5. Od čega zavisi vrijednost konstante ravnoteže: koncentracije reaktanata; priroda reagujućih supstanci; opšti pritisak; temperatura; prisustvo katalizatora?
- 6. Koji su znaci karakteristični za pravu hemijsku ravnotežu?
- 7. Koja je razlika između lažne hemijske ravnoteže i prave ravnoteže?
- 8. Navedite formulaciju Le Chatelierovog principa.
- 9. Formulirajte posljedice iz Le Chatelierovog principa.
Zadatak 2 od 15
2 .
Hemijska ravnoteža u sistemu
C 4 H 10 (g) ⇄ C 4 H 6 (g) + 2H 2 (g) − Q
će se pomjeriti prema polaznim supstancama kada
U redu
Po Le Chatelierovom principu -
Pogrešno
Po Le Chatelierovom principu - Ako se na ravnotežni sistem utiče spolja, menjajući bilo koji od faktora koji određuju položaj ravnoteže, onda će se smer procesa u sistemu koji slabi ovaj uticaj povećati.
Kada se temperatura smanji (spoljni uticaj - hlađenje sistema), sistem će težiti povećanju temperature, što znači da se egzotermni proces (obrnuta reakcija) intenzivira, ravnoteža će se pomeriti ulevo, prema reagensima.
Zadatak 3 od 15
3 .
Ravnoteža u reakciji
CaCO 3 (tv) = CaO (tv) + CO 2 (g) - Q
će se prebaciti na proizvode kada
U redu
Po Le Chatelierovom principu - e Ako se na ravnotežni sistem utiče spolja, menjajući bilo koji od faktora koji određuju položaj ravnoteže, onda će se smer procesa u sistemu koji slabi ovaj uticaj intenzivirati -
Pogrešno
Po Le Chatelierovom principu - e Ako se na ravnotežni sistem utiče spolja, menjajući bilo koji od faktora koji određuju položaj ravnoteže, onda će se smer procesa u sistemu koji slabi ovaj uticaj intenzivirati - kada se temperatura poveća (zagrijavanje), sistem će težiti snižavanju temperature, što znači da se proces upijanja toplote intenzivira, ravnoteža će se pomjeriti prema endotermnoj reakciji, tj. prema proizvodima.
Zadatak 4 od 15
4 .
Ravnoteža u reakciji
C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) \u003d C 2 H 5 OH (g) + Q
krenuti prema proizvodu
U redu
Po Le Chatelierovom principu - e
Pogrešno
Po Le Chatelierovom principu - e Ako se na ravnotežni sistem utiče spolja, menjajući bilo koji od faktora koji određuju položaj ravnoteže, onda će se smer procesa u sistemu koji slabi ovaj uticaj povećati - kako se ukupni pritisak povećava, sistem će težiti da ga snizi, ravnoteža će se pomjeriti prema manjoj količini plinovitih tvari, odnosno prema produktima.
Zadatak 5 od 15
5 .
O 2 (g) + 2CO (g) ⇄ 2CO 2 (g) + Q
O. Kako temperatura opada, hemijska ravnoteža u ovom sistemu će se pomeriti prema produktima reakcije.
B. Kada se koncentracija ugljičnog monoksida smanji, ravnoteža sistema će se pomjeriti prema produktima reakcije.
U redu
Pogrešno
Tačno je samo A, prema Le Chatelierovom principu, kako temperatura opada, kemijska ravnoteža se pomiče prema egzotermnoj reakciji, odnosno produktima reakcije. Tvrdnja B je netačna, jer kada se koncentracija ugljičnog monoksida smanji sistem će težiti njenom povećanju, odnosno povećavaće se smjer u kojem se formira, ravnoteža sistema se pomjera ulijevo, prema reagensima.
Zadatak 6 od 15
6 .
Povećanje pritiska povećava prinos proizvoda(a) u reverzibilnoj reakciji
U redu
Pogrešno
Po Le Chatelierovom principu - e Ako se na ravnotežni sistem utiče spolja, menjajući bilo koji od faktora koji određuju položaj ravnoteže, onda će se smer procesa u sistemu koji slabi ovaj uticaj povećati - kako pritisak raste, sistem će težiti da ga snizi, a ravnoteža će se pomjeriti prema manjoj količini plinovitih tvari. To jest, u reakcijama u kojima je količina plinovitih tvari na desnoj strani jednačine (u produktima) manja nego na lijevoj strani (u reaktantima), povećanje tlaka će dovesti do povećanja prinosa proizvod(i), drugim riječima, ravnoteža će se pomjeriti prema proizvodima. Ovaj uslov je ispunjen samo u drugoj opciji - na lijevoj strani - 2 mola gasa, na desnoj strani - 1 mol gasa.
U ovom slučaju čvrste i tekuće tvari ne doprinose pomaku ravnoteže. Ako su količine gasovitih materija na desnoj i levoj strani jednačine jednake, promena pritiska neće dovesti do promene ravnoteže.
Zadatak 7 od 15
7 .
Da se pomeri hemijska ravnoteža u sistemu
H 2 (g) + Br 2 (g) ⇄ 2HBr (g) + Q
prema proizvodu je neophodno
U redu
Pogrešno
Prema Le Chatelierovom principu, sistem reaguje na spoljašnje uticaje. Stoga se ravnoteža može pomjeriti udesno, prema proizvodu, ako se temperatura smanji, koncentracija polaznih tvari se poveća ili količina produkta reakcije smanji. Pošto su količine gasovitih materija na desnoj i levoj strani jednačine jednake, promena pritiska neće pomeriti ravnotežu. Dodatak broma će dovesti do intenziviranja procesa koji ga troše, tj. ravnoteža će se pomjeriti prema proizvodima.
Zadatak 8 od 15
8 .
U sistemu
2SO 2 (g) + O 2 (g) ⇄ 2SO 3 (g) + Qpomak u hemijskoj ravnoteži udesno će se desiti kada
U redu
Pogrešno
Smanjite temperaturu (tj. direktna reakcija je egzotermna), povećajte koncentraciju polaznih supstanci ili smanjite količinu produkta reakcije ili povećajte tlak (jer se direktna reakcija odvija sa smanjenjem ukupnog volumena plinovitih tvari).
Zadatak 9 od 15
9 .
Da li su sljedeći sudovi o promjeni hemijske ravnoteže u sistemu tačni?
CO (g) + Cl 2 (g) ⇄ COCl 2 (g) + Q
A. Kada se pritisak poveća, hemijska ravnoteža se pomera prema produktu reakcije.
B. Kako temperatura opada, hemijska ravnoteža u ovom sistemu će se pomeriti ka proizvodu reakcije.
U redu
Prema Le Chatelierovom principu, sistem reaguje na spoljašnje uticaje. Dakle, možete pomaknuti ravnotežu udesno, prema proizvodu smanjiti temperaturu povećati krvni pritisak
Pogrešno
Prema Le Chatelierovom principu, sistem reaguje na spoljašnje uticaje. Dakle, možete pomaknuti ravnotežu udesno, prema proizvodu smanjiti temperaturu(tj. direktna reakcija je egzotermna), povećati koncentraciju polaznih supstanci ili smanjiti količinu produkta reakcije ili povećati krvni pritisak(jer se direktna reakcija javlja sa smanjenjem ukupnog volumena plinovitih tvari). Dakle, obje presude su tačne.
Zadatak 10 od 15
10 .
U sistemu
SO 2 (g) + Cl 2 (g) ⇄ SO 2 Cl 2 (g) + Q
pomeranje hemijske ravnoteže udesno doprinosi
U redu
Pogrešno
Zadatak 11 od 15
11 .
U kom sistemu povećanje koncentracije vodonika pomera hemijsku ravnotežu ulevo?
U redu
Pogrešno
Prema Le Chatelierovom principu, kada se koncentracija neke komponente poveća, sistem će težiti da smanji njenu koncentraciju, odnosno da je potroši. U reakciji u kojoj je vodonik proizvod, povećanje njegove koncentracije pomiče kemijsku ravnotežu ulijevo, prema njegovoj potrošnji.
Zadatak 12 od 15
12 .
Kako se ukupni pritisak povećava, ravnoteža će se pomjeriti prema proizvodima u reakciji
U redu
Po Le Chatelierovom principu - e Ako se na ravnotežni sistem utiče spolja, menjajući bilo koji od faktora koji određuju položaj ravnoteže, onda će se smer procesa u sistemu koji slabi ovaj uticaj povećati -
Pogrešno
Po Le Chatelierovom principu - e Ako se na ravnotežni sistem utiče spolja, menjajući bilo koji od faktora koji određuju položaj ravnoteže, onda će se smer procesa u sistemu koji slabi ovaj uticaj povećati - sa povećanjem ukupnog pritiska sistem će težiti da ga snizi, ravnoteža će se pomeriti ka manjoj količini gasovitih materija. Samo u četvrtoj opciji proizvodi sadrže manje plinovitih tvari, tj. direktna reakcija se odvija sa smanjenjem volumena, tako da će povećanje ukupnog pritiska pomjeriti ravnotežu prema produktima u ovoj reakciji.
Zadatak 1 od 15
1 .
Kako se ukupni pritisak smanjuje, ravnoteža će se pomjeriti prema produktima u reakciji
U redu
e
Pogrešno
Po Le Chatelierovom principu - smanjenje pritiska će dovesti do intenziviranja procesa koji povećavaju pritisak, što znači da će se ravnoteža pomeriti ka većem broju gasovitih čestica (koje stvaraju pritisak). Samo u drugom slučaju ima više plinovitih tvari u produktima (na desnoj strani jednačine) nego u reaktantima (na lijevoj strani jednačine).
Zadatak
Navedite kako će to uticati na:
a) povećanje pritiska;
b) povećanje temperature;
c) povećanje koncentracije kiseonika za balansiranje sistema:
2CO (G) + O 2 (G) ↔ 2CO 2 (G) + Q
Rješenje:
a) Promena pritiska pomera ravnotežu reakcija koje uključuju gasovite supstance (d). Odredimo zapremine gasovitih supstanci pre i posle reakcije stehiometrijskim koeficijentima:
Prema Le Chatelierovom principu, sa sve većim pritiskom , ravnoteža se pomera prema obrazovanjuI supstance koje zauzimaju manje o b b jedemo, stoga će se ravnoteža pomeriti udesno, tj. ka stvaranju CO 2, ka direktnoj reakciji (→) .
b) Prema Le Chatelierovom principu, kako temperatura raste, ravnoteža se mijenja prema endotermnoj reakciji (- Q ), tj. prema obrnutoj reakciji - reakciji razgradnje CO 2 (←) , jer prema zakonu održanja energije:
Q - 2 CO (g) + O 2 (g) ↔ 2 CO 2 (g) + Q
V) Sa povećanjem koncentracije kiseonika ravnoteža sistema se pomera ka proizvodnji CO2 (→) jerpovećanje koncentracije reaktanata (tečnih ili plinovitih) pomiče se prema produktima, tj. ka direktnoj reakciji.
Dodatno:
Primjer 1. Koliko puta će se promijeniti brzina reakcije naprijed i nazad u sistemu:
2 SO 2 (d) +O 2 (g) = 2SO 3 (G)
ako se zapremina gasne mešavine smanji za tri puta? U kom pravcu će se pomeriti ravnoteža sistema?
Rješenje. Označimo koncentracije reaktanata: [SO 2 ]= a , [O 2 ] = b , [ SO 3 ] = With. Prema zakonu masene brzinev direktne i reverzne reakcije prije promjene volumena:
v itd = Ka 2 b
v arr. = TO 1 With 2 .
Nakon smanjenja volumena homogenog sistema za tri puta, koncentracija svakog od reaktanata će se povećati tri puta: [SO 2 ] = 3 A , [O 2 ] = 3 b ; [ SO 3 ] = 3 With . Pri novim koncentracijama brzinev ’ naprijed i nazad reakcija:
v ’ itd = TO (3 A ) 2 (3 b ) = 27 Ka 2 b
v ’ arr. = TO 1 (3 With ) 2 = 9 TO 1 With 2
Odavde:
Posljedično, brzina reakcije naprijed porasla je za 27 puta, a brzina reverzne reakcije samo devet puta. Balans sistema se pomerio ka obrazovanjuSO 3 .
Primjer 2. Izračunajte koliko će se puta povećati brzina reakcije koja se odvija u gasnoj fazi kada se temperatura poveća sa 30 na 70 O C, ako je temperaturni koeficijent reakcije 2.
Rješenje. Ovisnost brzine kemijske reakcije od temperature određena je empirijskim Van't Hoffovim pravilom prema formuli:
Dakle, brzina reakcijeν T 2 na temperaturi od 70 O Sa većom brzinom reakcijeν T 1 na temperaturi od 30 O C 16 puta.
Primjer 3. Konstanta ravnoteže homogenog sistema:
CO(g) + H 2 O(g) = CO 2 (g) + N 2 (G)
na 850 O C je jednako 1. Izračunajte koncentracije svih supstanci u ravnoteži ako su početne koncentracije: [CO] ref =3 mol/l, [H 2 O] ref = 2 mol/l.
Rješenje. U ravnoteži, brzine prednje i reverzne reakcije su jednake, a odnos konstanti ovih brzina je konstantan i naziva se konstanta ravnoteže datog sistema:
v pr = TO 1 [DREAM 2 O]
v arr. = K 2 [CO 2 ][N 2 ]
U iskazu problema su date početne koncentracije, au izrazuTO R uključuje samo ravnotežne koncentracije svih supstanci u sistemu. Pretpostavimo da je do trenutka ravnotežne koncentracije [CO 2 ] R = X mol/l. Prema jednačini sistema, broj molova vodonika koji se formira takođe će bitiX mol/l. Za isti broj mladeža (X mol/l) CO i H 2 O se troši za obrazovanjeX krtice CO 2 i N 2 . Dakle, ravnotežne koncentracije sve četiri supstance su:
[CO 2
]
R = [H 2
]
R =
X
mol/l;
[CO] R = (3 – X ) mol/l;
[H 2 O] R = (2 – X ) mol/l.
Poznavajući konstantu ravnoteže, nalazimo vrijednostX , a zatim početne koncentracije svih supstanci:
Dakle, željene ravnotežne koncentracije su:
[CO 2 ] R = 1,2 mol/l;
[H 2 ] R = 1,2 mol/l;
[CO] R \u003d 3 - 1,2 \u003d 1,8 mol / l;
[H 2 O] R \u003d 2 - 1,2 \u003d 0,8 mol / l.
Primjer 4. Na određenoj temperaturi, ravnotežne koncentracije u sistemu
2CO (g) + O 2 (g) ↔ 2CO 2 (g) bile su: = 0,2 mol/l, = 0,32 mol/l, = 0,16 mol/l. Odrediti konstantu ravnoteže na ovoj temperaturi i početne koncentracije CO i O 2 ako početna smjesa nije sadržavala CO 2.
Rješenje:
1). Pošto su ravnotežne koncentracije date u opisu problema, konstanta ravnoteže je jednaka 2:
2). Ako početna smjesa nije sadržavala CO 2, tada je u trenutku kemijske ravnoteže u sistemu nastalo 0,16 mol CO 2 .
Prema UHR-u:
2CO (g) + O 2 (g) ↔ 2CO 2 (g)
Za formiranje 0,16 mol CO 2 potrebno je:
υ reagovao (CO) = υ (CO 2) = 0,16 mol
υ reagovao (O 2) = 1/2υ (CO 2) = 0,08 mol
dakle,
υ početni = υ reagovao + υ ravnoteža
υ početni (CO) = 0,16 +0,2 = 0,36 mol
υ početni (O 2) = 0,08 +0,32 = 0,4 mol
|
Supstanca |
CO2 |
||
|
Od originala |
0,36 |
||
|
C je reagovao |
0,16 |
0,08 |
0,16 |
|
C ravnoteža |
0,32 |
0,16 |
Primjer 5.Odrediti ravnotežnu koncentraciju HI u sistemu
H 2 (g) + I 2 (g) ↔ 2HI (g),
ako je na nekoj temperaturi konstanta ravnoteže 4, a početne koncentracije H 2 , I 2 i HI su 1, 2 i 0 mol/l, respektivno.
Rješenje. Neka se x mol/l formira u nekom trenutku HI
|
Supstanca |
H 2 |
I 2 |
|
|
iz izvora , mol/l |
|||
|
sa pro-reagom. , mol/l |
x/2 |
x/2 |
|
|
c jednako , mol/l |
1-x/2 |
PCl 5 (g) = RS l 3 (d) + WITH l 2(G); Δ N= + 92,59 kJ. Kako promijeniti: a) temperaturu; b) pritisak; c) koncentracija za pomicanje ravnoteže prema direktnoj reakciji - razgradnjiPCl 5 ? Rješenje. Pomak ili pomak u kemijskoj ravnoteži je promjena u ravnotežnim koncentracijama reagujućih supstanci kao rezultat promjene jednog od uvjeta reakcije. Smjer u kojem se ravnoteža pomjerila određen je Le Chatelierovim principom: a) budući da je reakcija raspadanjaPCl 5 endotermno (Δ N > 0) tada je za pomeranje ravnoteže prema direktnoj reakciji potrebno povećati temperaturu; b) pošto je u ovom sistemu razgradnja PCl 5 dovodi do povećanja volumena (od jednog molekula plina nastaju dvije plinovite molekule), tada je za pomicanje ravnoteže prema direktnoj reakciji potrebno smanjiti pritisak; c) pomak u ravnoteži u naznačenom pravcu može se postići povećanjem koncentracije RSl 5 , i smanjenje koncentracije PCl 3 ili Cl 2 . |
Proučavanje parametara sistema, uključujući početne materijale i produkte reakcije, omogućava da se otkrije koji faktori pomeraju hemijsku ravnotežu i dovode do željenih promena. Industrijske tehnologije zasnivaju se na zaključcima Le Chateliera, Browna i drugih naučnika o metodama za provođenje reverzibilnih reakcija, koje omogućavaju izvođenje procesa koji su se ranije činili nemogućim i dobijanje ekonomske koristi.
Raznolikost hemijskih procesa
Na osnovu karakteristika toplotnog efekta, mnoge reakcije se klasifikuju kao egzo- ili endotermne. Prvi dolaze s stvaranjem topline, na primjer, oksidacijom ugljika, hidratacijom koncentrirane sumporne kiseline. Druga vrsta promjene povezana je sa apsorpcijom toplinske energije. Primjeri endotermnih reakcija: razgradnja kalcijum karbonata sa stvaranjem gašenog vapna i ugljičnog dioksida, stvaranje vodika i ugljika tokom termičke razgradnje metana. U jednadžbama egzo- i endotermnih procesa potrebno je naznačiti termički efekat. Preraspodjela elektrona između atoma supstanci koje reaguju događa se u redoks reakcijama. Razlikuju se četiri vrste hemijskih procesa prema karakteristikama reagensa i proizvoda:
Za karakterizaciju procesa važna je potpunost interakcije jedinjenja koja reaguju. Ova karakteristika je u osnovi podjele reakcija na reverzibilne i ireverzibilne.
Reverzibilnost reakcija
Reverzibilni procesi čine većinu hemijskih pojava. Stvaranje konačnih proizvoda iz reaktanata je direktna reakcija. U obrnutom slučaju, početne tvari se dobivaju iz proizvoda njihove razgradnje ili sinteze. U reakcijskoj smjesi nastaje kemijska ravnoteža u kojoj se dobiva isti broj spojeva kako se originalni molekuli razlažu. U reverzibilnim procesima, umjesto znaka “=” između reaktanata i proizvoda, koriste se simboli “↔” ili “⇌”. Strelice mogu biti nejednake dužine, što je zbog dominacije jedne od reakcija. U hemijskim jednačinama možete naznačiti agregatne karakteristike supstanci (g - gasovi, g - tečnosti, t - čvrste materije). Naučno potkrijepljene metode utjecaja na reverzibilne procese od velike su praktične važnosti. Tako je proizvodnja amonijaka postala profitabilna nakon stvaranja uslova koji pomeraju ravnotežu ka formiranju ciljnog proizvoda: 3H 2 (g) + N 2 (g) ⇌ 2NH 3 (g). Nepovratne pojave dovode do pojave nerastvorljivog ili slabo rastvorljivog jedinjenja, formiranja gasa koji napušta reakcijsku sferu. Takvi procesi uključuju izmjenu jona i razgradnju tvari.
Hemijska ravnoteža i uslovi za njeno pomeranje
Na karakteristike procesa naprijed i nazad utiče nekoliko faktora. Jedan od njih je vrijeme. Koncentracija tvari uzete za reakciju postepeno se smanjuje, a konačni spoj se povećava. Reakcija u smjeru naprijed je sve sporija, obrnuti proces sve brži. U određenom intervalu sinhrono se dešavaju dva suprotna procesa. Interakcije između supstanci se javljaju, ali se koncentracije ne mijenjaju. Razlog je dinamička hemijska ravnoteža uspostavljena u sistemu. Njegovo očuvanje ili promjena zavisi od:
- temperaturni uslovi;
- koncentracije spojeva;
- pritisak (za gasove).
Promena hemijske ravnoteže
Godine 1884., izuzetni naučnik iz Francuske A.L. Le Chatelier predložio je opis načina da se sistem ukloni iz stanja dinamičke ravnoteže. Metoda se zasniva na principu nivelisanja uticaja spoljašnjih faktora. Le Chatelier je primijetio da se u reakcijskoj smjesi javljaju procesi koji kompenziraju utjecaj stranih sila. Princip koji je formulisao francuski istraživač kaže da promena uslova u stanju ravnoteže pogoduje nastanku reakcije koja slabi spoljašnje uticaje. Pomeranje ravnoteže poštuje ovo pravilo; primećuje se kada se menjaju sastav, temperaturni uslovi i pritisak. Tehnologije zasnovane na nalazima naučnika koriste se u industriji. Mnogi hemijski procesi koji su se smatrali praktično nemogućim izvode se pomoću metoda pomeranja ravnoteže.
Efekat koncentracije
Do promjene ravnoteže dolazi ako se određene komponente uklone iz zone interakcije ili se uvedu dodatni dijelovi tvari. Uklanjanje produkata iz reakcione smjese obično uzrokuje povećanje brzine njihovog stvaranja; dodavanje tvari, naprotiv, dovodi do njihovog preferencijalnog raspadanja. U procesu esterifikacije, sumporna kiselina se koristi za dehidraciju. Kada se unese u reakcionu sferu, povećava se prinos metil acetata: CH 3 COOH + CH 3 OH ↔ CH 3 COOCH 3 + H 2 O. Ako dodate kiseonik koji je u interakciji sa sumpordioksidom, hemijska ravnoteža se pomera prema direktnoj reakcija stvaranja sumpor trioksida. Kiseonik se veže u SO 3 molekule, njegova koncentracija se smanjuje, što je u skladu sa Le Chatelierovim pravilom za reverzibilne procese.
Promjena temperature
Procesi koji uključuju apsorpciju ili oslobađanje topline su endotermni i egzotermni. Da bi se pomaknula ravnoteža, koristi se zagrijavanje ili odvođenje topline iz reakcijske smjese. Povećanje temperature je praćeno povećanjem brzine endotermnih pojava, u kojima se apsorbira dodatna energija. Hlađenje dovodi do prednosti egzotermnih procesa koji nastaju oslobađanjem topline. Kada ugljični dioksid stupa u interakciju s ugljem, zagrijavanje je praćeno povećanjem koncentracije monoksida, a hlađenje dovodi do pretežnog stvaranja čađi: CO 2 (g) + C (t) ↔ 2CO (g).
Efekat pritiska
Promene pritiska su važan faktor za reagovanje smeša koje uključuju gasovita jedinjenja. Također treba obratiti pažnju na razliku u zapremini polazne i rezultirajuće tvari. Smanjenje pritiska dovodi do preferencijalne pojave pojava u kojima se povećava ukupni volumen svih komponenti. Povećanje pritiska usmjerava proces prema smanjenju volumena cijelog sistema. Ovaj obrazac se opaža u reakciji stvaranja amonijaka: 0,5N 2 (g) + 1,5 N 2 (g) ⇌ NH 3 (g). Promjena tlaka neće utjecati na kemijsku ravnotežu u onim reakcijama koje se odvijaju pri konstantnoj zapremini.
Optimalni uslovi za hemijski proces
Stvaranje uslova za promjenu ravnoteže u velikoj mjeri određuje razvoj modernih hemijskih tehnologija. Praktična upotreba naučne teorije doprinosi postizanju optimalnih proizvodnih rezultata. Najupečatljiviji primjer je proizvodnja amonijaka: 0,5N 2 (g) + 1,5 N 2 (g) ⇌ NH 3 (g). Povećanje sadržaja molekula N 2 i H 2 u sistemu je povoljno za sintezu složenih supstanci iz jednostavnih. Reakcija je praćena oslobađanjem topline, pa će smanjenje temperature uzrokovati povećanje koncentracije NH 3. Volumen početnih komponenti je veći od ciljnog proizvoda. Povećanje pritiska će osigurati povećanje prinosa NH 3.
U proizvodnim uslovima odabire se optimalan odnos svih parametara (temperatura, koncentracija, pritisak). Osim toga, kontaktna površina između reagensa je od velike važnosti. U čvrstim heterogenim sistemima, povećanje površine dovodi do povećanja brzine reakcije. Katalizatori povećavaju brzinu prednjih i reverznih reakcija. Upotreba tvari s takvim svojstvima ne dovodi do promjene kemijske ravnoteže, već ubrzava njen početak.
Katalog zadataka.
Pripremni zadaci
Uradite testove za ove zadatke
Vratite se na katalog zadataka
Verzija za štampanje i kopiranje u MS Wordu
Hemijska ravnoteža u reakciji pomiče se prema stvaranju produkta reakcije kada
1) smanjenje pritiska
2) povećanje temperature
3) dodavanje katalizatora
4) dodavanje vodonika
Rješenje.
Smanjenje pritiska (vanjski uticaj) će dovesti do intenziviranja procesa koji povećavaju pritisak, što znači da će se ravnoteža pomeriti ka većem broju gasovitih čestica (koje stvaraju pritisak), tj. prema reagensima.
Kada temperatura poraste (spoljni uticaj), sistem će težiti da snizi temperaturu, što znači da se proces upijanja toplote intenzivira. ravnoteža će se pomjeriti prema endotermnoj reakciji, tj. prema reagensima.
Dodatak vodonika (spoljni uticaj) će dovesti do intenziviranja procesa koji troše vodonik, tj. ravnoteža će se pomjeriti prema produktu reakcije
Odgovor: 4
Izvor: Yandex: Rad na obuci iz hemije na Jedinstvenom državnom ispitu. Opcija 1.
Ravnoteža se pomera prema polaznim supstancama kada
1) smanjenje pritiska
2) grijanje
3) uvođenje katalizatora
4) dodavanje vodonika
Rješenje.
Le Chatelierov princip - ako se na sistem u ravnoteži utječe izvana promjenom nekog od ravnotežnih uslova (temperatura, pritisak, koncentracija), tada se pojačavaju procesi u sistemu koji imaju za cilj kompenzaciju vanjskog utjecaja.
Smanjenje pritiska (vanjski uticaj) će dovesti do intenziviranja procesa koji povećavaju pritisak, što znači da će se ravnoteža pomeriti ka većem broju gasovitih čestica (koje stvaraju pritisak), tj. prema produktima reakcije.
Kada temperatura poraste (spoljni uticaj), sistem će težiti da snizi temperaturu, što znači da se proces upijanja toplote intenzivira. ravnoteža će se pomjeriti prema endotermnoj reakciji, tj. prema produktima reakcije.
Katalizator ne utiče na pomeranje ravnoteže
Dodatak vodonika (spoljni uticaj) će dovesti do intenziviranja procesa koji troše vodonik, tj. ravnoteža će se pomjeriti prema polaznim supstancama
Odgovor: 4
Izvor: Yandex: Jedinstveni državni ispit na obuci iz hemije. Opcija 2.
Dmitry Kolomiets 11.12.2016 17:35
4 ne može biti tačno jer Kada se doda vodonik, ravnoteža će se pomjeriti prema njegovoj potrošnji - prema produktima reakcije
Aleksandar Ivanov
Ostaje da otkrijemo kojem dijelu jednačine PROIZVODI pripadaju
U sistemu
pomak u hemijskoj ravnoteži udesno će doprinijeti
1) smanjenje temperature
2) povećanje koncentracije ugljičnog dioksida (II) oksida
3) povećanje pritiska
4) smanjenje koncentracije hlora
Rješenje.
Potrebno je analizirati reakciju i otkriti koji će faktori doprinijeti pomaku ravnoteže udesno. Reakcija je end-do-ter-mi-che-skaya, javlja se s povećanjem volumena plinovitih proizvoda, homogena, koja se odvija u plinskoj fazi. Prema Le Chatelierovom principu, sistem vrši reakciju na vanjsko djelovanje. Stoga možete pomjeriti ravnotežu udesno ako povećate temperaturu, smanjite tlak, povećate koncentraciju polaznih tvari ili smanjite broj reakcija proizvoda. Uporedivši ove parametre sa opcijama iz ve-tov, biramo odgovor br. 4.
Odgovor: 4
Pomak hemijske ravnoteže ulijevo u reakciji
će doprinijeti
1) smanjenje koncentracije hlora
2) smanjenje koncentracije hlorovodonika
3) povećanje pritiska
4) smanjenje temperature
Rješenje.
Uticaj na sistem u ravnoteži je praćen otporom sa njegove strane. Kada se koncentracija polaznih supstanci smanji, ravnoteža se pomera ka stvaranju ovih supstanci, tj. nalijevo.
