هنگامی که فشار کاهش می یابد، واکنش تغییر می کند. تعادل شیمیایی و ایجاد شرایط برای جابجایی آن

وضعیت تعادل شیمیایی به عوامل مختلفی بستگی دارد: دما، فشار، غلظت مواد واکنش دهنده. بیایید نگاهی دقیق تر به تأثیر این عوامل بیندازیم.

تغییر در غلظت اجزای یک سیستم تعادلی در دمای ثابت، تعادل را تغییر می‌دهد، اما مقدار ثابت تعادل تغییر نمی‌کند. اگر غلظت ماده A (یا B) برای یک واکنش افزایش یابد، سرعت واکنش رو به جلو افزایش می یابد، اما سرعت واکنش معکوس در زمان اولیه تغییر نمی کند. تعادل مختل خواهد شد. سپس غلظت مواد شروع کننده شروع به کاهش می کند و غلظت محصولات واکنش افزایش می یابد و این اتفاق می افتد تا تعادل جدیدی برقرار شود. در چنین مواردی گفته می شود که تعادل به سمت تشکیل محصولات واکنش یا به سمت راست تغییر می کند.

به همین ترتیب استدلال کنید، خودتان تعیین کنید که در صورت افزایش غلظت ماده C، تعادل به کجا تغییر خواهد کرد. کاهش غلظت ماده D.

با تغییر غلظت اجزاء، می توانید تعادل را در جهت مورد نظر تغییر دهید و بازده محصولات واکنش را افزایش یا کاهش دهید. دستیابی به استفاده کامل تر از مواد اولیه یا برعکس

برای تکمیل کار دوم، به یاد داشته باشید که واکنش مستقیم تا زمانی ادامه می یابد که یکی از اجزای A یا B کامل شود. از معادله واکنش مشخص است که معرف ها در مقادیر هممولار* واکنش می دهند و غلظت آنها بر اساس شرایط برابر است. مشکل. در نتیجه، مواد A و B با ورود به یک واکنش، در همان زمان به پایان می رسند. از معادله واکنش نیز مشخص است که با تبدیل یک مول از ماده A، دو مول از ماده C و یک مول از ماده D تشکیل می شود. اضافه خواهد شد. پس از یک محاسبه ساده به نتیجه دلخواه می رسیم:

[A] = [B] = 0 mol/l. [C] = 2 +2 = 4 mol/l. [D] = 2 + 1 = 3 mol/l.

استدلال مشابهی را برای کار سوم انجام دهید، به یاد داشته باشید که مواد C و D به نسبت 2:1 واکنش می دهند و محاسبه باید بر اساس مقدار ماده ای که کمبود دارد انجام شود (این ماده را شناسایی کنید). محاسبات را انجام دهید و نتیجه را بگیرید:

[A] = [B] = 1+2/2 = 2 mol/l. [C] = 0 mol/l. [D] = 2-2/2 = 1 mol/l.

ثابت تعادل واکنش A + B C + D برابر است با واحد. غلظت اولیه [A]o = 0.02 mol/l. اگر غلظت اولیه [B]o 02/0 باشد، چند درصد از ماده A دستخوش تغییر شکل می شود. 0.1; 0.2؟

اجازه دهید غلظت تعادل ماده A را با x نشان دهیم و عبارت ثابت تعادل را بنویسیم. غلظت تعادلی ماده B نیز برابر x خواهد بود. غلظت محصولات واکنش (C و D) برابر یکدیگر و برابر با 0.02 خواهد بود. (این را با استفاده از معادله واکنش نشان دهید.)

اجازه دهید عبارت ثابت تعادل را بنویسیم.

کراوون = (0.02 - x)(0.02 - x)/x2 = 1

پس از حل معادله x، نتیجه می گیریم: x = 0.01. در نتیجه، در مورد اول، نیمی از ماده A (یا 50٪) تحت تغییر شکل قرار گرفت.

برای حالت دوم، ثابت تعادل برابر خواهد بود با

کراوون = (0.02 - x)(0.02 - x)/(0.1- (0.02 - x)) = 1

این عبارت را خودتان دریافت کنید و با حل معادله، نتیجه به دست آمده را بررسی کنید (0.003 = x). در نتیجه، (0.02 - 0.003) مول از ماده A وارد واکنش شد که 83.5٪ است.

مسئله مورد سوم را خودتان حل کنید و همین مسئله را حل کنید و مقدار ماده ای که واکنش نشان داده را با x نشان دهید.

از نتایج به دست آمده می توان یک نتیجه مهم گرفت. برای افزایش نسبت ماده ای که در یک ثابت تعادل ثابت واکنش می دهد، لازم است مقدار معرف دوم در سیستم افزایش یابد. مشکل مشابهی برای مثال هنگام بازیافت ضایعات شیمیایی به وجود می آید.

با افزایش دما، سرعت هر دو واکنش رو به جلو و معکوس افزایش می یابد، اما اگر واکنش رو به جلو گرماگیر باشد (?H > 0)، سرعت واکنش رو به جلو بیشتر از سرعت واکنش معکوس افزایش می یابد. تعادل به سمت شکل گیری محصولات یا به سمت راست تغییر می کند. با اثر حرارتی منفی واکنش رو به جلو (واکنش گرمازا)، سرعت واکنش معکوس با شدت بیشتری افزایش می یابد و تعادل به سمت چپ تغییر می کند.

تمام موارد احتمالی تغییر تعادل را با کاهش دما به تنهایی در نظر بگیرید.

شکل 5 نشان می دهد که تفاوت E"a - E"a برابر است با?H واکنش، به این معنی که مقدار ثابت تعادل به بزرگی اثر حرارتی واکنش بستگی دارد، یعنی. بستگی به این دارد که واکنش گرماگیر یا گرمازا باشد.

ثابت تعادل یک واکنش معین در دمای 293 درجه کلوین 3-10-5 و در دمای 1000 درجه کلوین 2-10-6 است. نشانه اثر حرارتی این واکنش چیست؟

از شرایط مسئله چنین استنباط می شود که با افزایش دما، ثابت تعادل کاهش می یابد. بیایید از عبارت (22) استفاده کنیم و ببینیم که علامت واکنش DH برای کاهش ثابت باید چه باشد.

کراوون توسط یک تابع نمایی نشان داده می شود که مقدار آن با کاهش آرگومان کاهش می یابد، در مورد ما - مقدار عبارت DH/RT. برای اینکه مقدار آرگومان کاهش یابد، مقدار DH باید منفی باشد. بنابراین، واکنش مورد بحث گرمازا است.

تغییرات فشار به طور قابل توجهی بر وضعیت سیستم های حاوی اجزای گازی تأثیر می گذارد. در این حالت، مطابق با قوانین گاز، حجم سیستم تغییر می کند و این منجر به تغییر غلظت مواد گازی (یا فشار جزئی آنها) می شود. بنابراین، با افزایش فشار، حجم کاهش می یابد و غلظت مواد گازی افزایش می یابد. همانطور که می دانیم افزایش غلظت منجر به تغییر تعادل به سمت مصرف معرف می شود که غلظت آن را افزایش می دهد. در این مورد، این می تواند تا حدودی متفاوت فرموله شود. با افزایش فشار، تعادل به سمت مقدار کمتری از مواد گازی یا به عبارت ساده تر، به سمت کاهش تعداد مولکول های مواد گازی تغییر می کند. غلظت مواد جامد و مایع با فشار تغییر نمی کند.

مثال کلاسیک سنتز آمونیاک از نیتروژن و هیدروژن را در نظر بگیرید

3H2 + N2 - 2NH3، (DN< 0).

از آنجایی که سیستم فقط از مواد گازی تشکیل شده است و با تشکیل آمونیاک تعداد مولکول ها کاهش می یابد، پس با افزایش فشار، تعادل به سمت راست تغییر می کند و به سمت بازده بیشتر آمونیاک می رود. بنابراین، سنتز صنعتی آمونیاک در فشار بالا انجام می شود.

با دانستن اثر حرارتی واکنش و مشروط به حداکثر بازده محصول، شرایط دمایی خود را برای سنتز آمونیاک پیشنهاد دهید. این شرایط چگونه با عوامل جنبشی فرآیند ارتباط دارند؟

تعادل واکنش های زیر چگونه تحت تأثیر افزایش فشار قرار می گیرد؟

مهارکننده کاتالیزور سینتیک شیمیایی

CaCO3 (c.) - CaO (c.) + CO2 (g.);

4Fe (c.) + 3O2 (g.) - 2Fe2O3 (c.).

در واکنش اول، تنها دی اکسید کربن CO2 گازی است، بنابراین با افزایش فشار، تعادل به سمت چپ و به سمت کاهش مقدار ماده گازی تغییر می کند.

مورد دوم را خودتان در نظر بگیرید.

چگونه باید فشار در این واکنش ها را تغییر داد تا بازدهی بالاتری از محصولات حاصل شود؟

تمام موارد تغییرات در وضعیت یک سیستم تعادلی تحت تأثیرات خارجی را می توان با فرمول بندی اصل لو شاتلیه تعمیم داد:

اگر تأثیر خارجی بر روی سیستمی در حالت تعادل اعمال شود، آنگاه تعادل به سمتی تغییر می‌کند که تأثیر تأثیر خارجی را ضعیف می‌کند.

بررسی کنید که آیا اصل Le Chatelier در همه مواردی که در بالا مورد بحث قرار گرفت، صادق است یا خیر.

برای خود مثال هایی از تغییر تعادل ها در هنگام تغییر شرایط خارجی ارائه دهید و آنها را بر اساس اصل لو شاتلیه توضیح دهید.

بنابراین، ما مسائل اصلی مربوط به الگوهای واکنش های شیمیایی را در نظر گرفته ایم. آگاهی از این الگوها به شما این امکان را می دهد که به طور معناداری بر شرایط انجام فرآیندهای خاص برای به دست آوردن نتیجه مطلوب تأثیر بگذارید.

سوالاتی برای خودکنترلی

• 1- چه واکنش هایی برگشت پذیر نامیده می شود؟
• 2. چگونه و چرا نرخ واکنش های رو به جلو و معکوس در طول زمان تغییر می کند؟
• 3- تعادل شیمیایی به چه چیزی گفته می شود؟
• 4. کدام کمیت از نظر کمی تعادل شیمیایی را مشخص می کند؟
• 5. مقدار ثابت تعادل به چه چیزی بستگی دارد: غلظت واکنش دهنده ها. ماهیت مواد واکنش دهنده؛ فشار عمومی؛ درجه حرارت؛ وجود کاتالیزور؟
• 6. چه علائمی برای تعادل شیمیایی واقعی مشخص است؟
• 7. تفاوت بین تعادل شیمیایی کاذب و تعادل واقعی چیست؟
• 8. اصل Le Chatelier را بیان کنید.
• 9. پیامدهای اصل Le Chatelier را تدوین کنید.

کار 1 از 15

1 .

با کاهش فشار کل، تعادل به سمت محصولات در واکنش تغییر می کند

درست


ه

اشتباه


طبق اصل لو شاتلیه - کاهش فشار منجر به تشدید فرآیندهایی می شود که باعث افزایش فشار می شود، به این معنی که تعادل به سمت تعداد بیشتری از ذرات گازی (که فشار ایجاد می کنند) تغییر می کند. فقط در حالت دوم، مواد گازی بیشتری در محصولات (در سمت راست معادله) نسبت به واکنش دهنده ها (در سمت چپ معادله) وجود دارد.

1. وظیفه 2 از 15

   2 .

   تعادل شیمیایی در سیستم

   C 4 H 10 (g) ⇄ C 4 H 6 (g) + 2H 2 (g) - Q

   هنگامی که به سمت مواد اولیه تغییر می کند

   درست
   

   طبق اصل لو شاتلیه -

   اشتباه
   

   طبق اصل لو شاتلیه - اگر یک سیستم تعادلی از بیرون تحت تأثیر قرار گیرد و هر یک از عوامل تعیین کننده موقعیت تعادل را تغییر دهد، آنگاه جهت فرآیند در سیستم که این تأثیر را تضعیف می کند افزایش می یابد.

   هنگامی که دما کاهش می یابد (تأثیر خارجی - خنک شدن سیستم)، سیستم تمایل به افزایش دما دارد، به این معنی که فرآیند گرمازایی (واکنش معکوس) تشدید می شود، تعادل به سمت چپ، به سمت معرف ها تغییر می کند.

2. وظیفه 3 از 15

   3 .

   تعادل در واکنش

   CaCO 3 (tv) = CaO (tv) + CO 2 (g) - Q

   زمانی که به سمت محصولات تغییر خواهد کرد

   درست
   

   طبق اصل لو شاتلیه - ه اگر یک سیستم تعادلی از بیرون تحت تأثیر قرار گیرد و هر یک از عوامل تعیین کننده موقعیت تعادل را تغییر دهد، آنگاه جهت فرآیند در سیستم که این تأثیر را ضعیف می کند تشدید می شود -

   اشتباه
   

   طبق اصل لو شاتلیه - ه اگر یک سیستم تعادلی از بیرون تحت تأثیر قرار گیرد و هر یک از عوامل تعیین کننده موقعیت تعادل را تغییر دهد، آنگاه جهت فرآیند در سیستم که این تأثیر را ضعیف می کند تشدید می شود - هنگامی که دما افزایش می یابد (گرمایش)، سیستم تمایل به کاهش دما دارد، به این معنی که فرآیند جذب گرما تشدید می شود، تعادل به سمت واکنش گرماگیر تغییر می کند، یعنی. نسبت به محصولات

3. کار 4 از 15

   4 .

   تعادل در واکنش

   C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) = C 2 H 5 OH (g) + س

   هنگامی که به سمت محصول تغییر خواهد کرد

   درست
   

   طبق اصل لو شاتلیه - ه

   اشتباه
   

   طبق اصل لو شاتلیه - ه اگر یک سیستم تعادلی از بیرون تحت تأثیر قرار گیرد و هر یک از عوامل تعیین کننده موقعیت تعادل را تغییر دهد، جهت فرآیند در سیستمی که این تأثیر را ضعیف می کند افزایش می یابد - با افزایش فشار کل، سیستم تمایل به کاهش آن دارد، تعادل به سمت مقدار کمتری از مواد گازی، یعنی به سمت محصولات تغییر می‌کند.

4. کار 5 از 15

   5 .

   O 2 (g) + 2CO (g) ⇄ 2CO 2 (g) + س

   الف. با کاهش دما، تعادل شیمیایی در این سیستم به سمت محصولات واکنش تغییر خواهد کرد.

   ب- هنگامی که غلظت مونوکسید کربن کاهش می یابد، تعادل سیستم به سمت محصولات واکنش تغییر می کند.

   درست
   

   اشتباه
   

   فقط A درست است، طبق اصل لو شاتلیه، با کاهش دما، تعادل شیمیایی به سمت واکنش گرمازا، یعنی محصولات واکنش تغییر می‌کند. عبارت B نادرست است، زیرا هنگامی که غلظت مونوکسید کربن کاهش می یابد، سیستم تمایل به افزایش آن دارد، یعنی جهت تشکیل آن افزایش می یابد، تعادل سیستم به سمت چپ، به سمت معرف ها تغییر می کند.

5. وظیفه 6 از 15

   6 .

   با افزایش فشار، بازده محصول(ها) در یک واکنش برگشت پذیر افزایش می یابد

   درست
   

   اشتباه
   

   طبق اصل لو شاتلیه - ه اگر یک سیستم تعادلی از بیرون تحت تأثیر قرار گیرد و هر یک از عوامل تعیین کننده موقعیت تعادل را تغییر دهد، جهت فرآیند در سیستمی که این تأثیر را ضعیف می کند افزایش می یابد - با افزایش فشار، سیستم تمایل به کاهش آن دارد و تعادل به سمت مقدار کمتری از مواد گازی تغییر می‌کند. یعنی در واکنش هایی که مقدار مواد گازی سمت راست معادله (در فرآورده ها) کمتر از سمت چپ (در واکنش دهنده ها) باشد، افزایش فشار منجر به افزایش بازده می شود. محصول(ها)، به عبارت دیگر، تعادل به سمت محصولات تغییر خواهد کرد. این شرط فقط در گزینه دوم وجود دارد - در سمت چپ - 2 مول گاز، در سمت راست - 1 مول گاز.

   در این حالت، مواد جامد و مایع به تغییر تعادل کمک نمی کنند. اگر مقدار مواد گازی در سمت راست و چپ معادله برابر باشد، تغییر فشار منجر به تغییر تعادل نخواهد شد.

6. کار 7 از 15

   7 .

   برای تغییر تعادل شیمیایی در سیستم

   H 2 (g) + Br 2 (g) ⇄ 2HBr (g) + Q

   نسبت به محصول ضروری است

   درست
   

   اشتباه
   

   طبق اصل Le Chatelier، سیستم به تأثیرات خارجی واکنش نشان می دهد. بنابراین، اگر دما کاهش یابد، غلظت مواد اولیه افزایش یابد یا مقدار محصولات واکنش کاهش یابد، می توان تعادل را به سمت راست، به سمت محصول تغییر داد. از آنجایی که مقدار مواد گازی در سمت راست و چپ معادله برابر است، تغییر فشار باعث تغییر تعادل نمی شود. افزودن برم منجر به تشدید فرآیندهای مصرف کننده آن می شود. تعادل به سمت محصولات تغییر خواهد کرد.

7. کار 8 از 15

   8 .

   در سیستم
   2SO 2 (g) + O 2 (g) ⇄ 2SO 3 (g) + س

   تغییر در تعادل شیمیایی به راست زمانی رخ خواهد داد

   درست
   

   اشتباه
   

   دما را کاهش دهید (یعنی واکنش مستقیم گرمازا است)، غلظت مواد شروع کننده را افزایش دهید یا مقدار محصولات واکنش را کاهش دهید یا فشار را افزایش دهید (زیرا واکنش مستقیم با کاهش حجم کل مواد گازی رخ می دهد).

8. وظیفه 9 از 15

   9 .

   آیا قضاوت های زیر در مورد تغییر در تعادل شیمیایی در سیستم صحیح است؟

   CO (g) + Cl 2 (g) ⇄ COCl 2 (g) + س

   الف) هنگامی که فشار افزایش می یابد، تعادل شیمیایی به سمت محصول واکنش تغییر می کند.

   ب- با کاهش دما، تعادل شیمیایی در این سیستم به سمت محصول واکنش تغییر خواهد کرد.

   درست
   

   طبق اصل Le Chatelier، سیستم به تأثیرات خارجی واکنش نشان می دهد. بنابراین، برای تغییر تعادل به سمت راست، به سمت محصول، می توانید کاهش دما افزایش فشار خون

   اشتباه
   

   طبق اصل Le Chatelier، سیستم به تأثیرات خارجی واکنش نشان می دهد. بنابراین، برای تغییر تعادل به سمت راست، به سمت محصول، می توانید کاهش دما(یعنی واکنش مستقیم گرمازا است)، غلظت مواد اولیه را افزایش دهید یا مقدار محصولات واکنش را کاهش دهید یا افزایش فشار خون(زیرا واکنش مستقیم با کاهش حجم کل مواد گازی اتفاق می افتد). بنابراین، هر دو قضاوت صحیح است.

9. کار 10 از 15

   10 .

   در سیستم

   SO 2 (g) + Cl 2 (g) ⇄ SO 2 Cl 2 (g) + س

   تغییر تعادل شیمیایی به راست کمک می کند

   درست
   

   اشتباه
   

10. کار 11 از 15

    11 .

    در کدام سیستم افزایش غلظت هیدروژن تعادل شیمیایی را به سمت چپ تغییر می دهد؟

    درست
    

    اشتباه
    

    طبق اصل لو شاتلیه، زمانی که غلظت یک جزء افزایش می یابد، سیستم تمایل به کاهش غلظت آن دارد، یعنی آن را مصرف می کند. در واکنشی که محصول هیدروژن است، افزایش غلظت آن، تعادل شیمیایی را به سمت چپ و به سمت مصرف آن تغییر می‌دهد.

11. کار 12 از 15

    12 .

    با افزایش فشار کل، تعادل به سمت محصولات در واکنش تغییر می کند

    درست
    

    طبق اصل لو شاتلیه - ه اگر یک سیستم تعادلی از بیرون تحت تأثیر قرار گیرد و هر یک از عوامل تعیین کننده موقعیت تعادل را تغییر دهد، جهت فرآیند در سیستمی که این تأثیر را ضعیف می کند افزایش می یابد -

    اشتباه
    

    طبق اصل لو شاتلیه - ه اگر یک سیستم تعادلی از بیرون تحت تأثیر قرار گیرد و هر یک از عوامل تعیین کننده موقعیت تعادل را تغییر دهد، جهت فرآیند در سیستمی که این تأثیر را ضعیف می کند افزایش می یابد - با افزایش فشار کل، سیستم تمایل به کاهش آن دارد و تعادل به سمت مقدار کمتری از مواد گازی تغییر می‌کند. فقط در گزینه چهارم محصولات حاوی مواد گازی کمتری هستند، یعنی. یک واکنش مستقیم با کاهش حجم انجام می شود، بنابراین افزایش فشار کل تعادل را به سمت محصولات این واکنش تغییر می دهد.

وظیفه

نحوه تأثیرگذاری آن را مشخص کنید:

الف) افزایش فشار؛

ب) افزایش دما؛

ج) افزایش غلظت اکسیژن برای متعادل کردن سیستم:

2CO (جی) + O 2 (جی) ↔ 2CO 2 (جی) + س

راه حل:

الف) تغییر در فشار، تعادل واکنش های مربوط به مواد گازی را تغییر می دهد (d). اجازه دهید حجم مواد گازی را قبل و بعد از واکنش با استفاده از ضرایب استوکیومتری تعیین کنیم:

طبق اصل لو شاتلیه، با افزایش فشار , تعادل تغییر می کندبه سمت آموزشمن مواد اشغال کمتر oب ب ما می خوریم، بنابراین تعادل به سمت راست تغییر می کند، یعنی. به سمت تشکیل CO 2، به سمت واکنش مستقیم (→) .

ب) طبق اصل لو شاتلیه، با افزایش دما، تعادل تغییر می کندنسبت به واکنش گرماگیر (-س ) ، یعنی به سمت واکنش معکوس - واکنش تجزیه CO 2 (←) ، زیرا طبق قانون بقای انرژی:

Q - 2 CO (g) + O 2 (g) ↔ 2 CO 2 (g) + Q

V) با افزایش غلظت اکسیژن تعادل سیستم تغییر می کنددر جهت تولید CO2 (→) زیراافزایش غلظت واکنش دهنده ها (مایع یا گاز) به سمت محصولات تغییر می کند، به عنوان مثال. به سمت واکنش مستقیم

علاوه بر این:

مثال 1. سرعت واکنش رو به جلو و معکوس در سیستم چند بار تغییر می کند:

2 بنابراین 2 (د) +O 2 (g) = 2بنابراین 3 (G)

اگر حجم مخلوط گاز سه برابر کاهش یابد؟ تعادل سیستم به کدام سمت تغییر می کند؟

راه حل. بیایید غلظت واکنش دهنده ها را نشان دهیم: [بنابراین 2 ]= آ , [در باره 2 ] = ب , [ بنابراین 3 ] = با. طبق قانون سرعت جرمv واکنش های مستقیم و معکوس قبل از تغییر حجم:

v و غیره = کا 2 ب

v arr = به 1 با 2 .

پس از سه برابر کاهش حجم یک سیستم همگن، غلظت هر یک از واکنش دهنده ها سه برابر افزایش می یابد:بنابراین 2 ] = 3 آ ، [در باره 2 ] = 3 ب ; [ بنابراین 3 ] = 3 با . در غلظت های سرعت جدیدv ’ واکنش های رو به جلو و معکوس:

v ’ و غیره = به (3 آ ) 2 (3 ب ) = 27 کا 2 ب

v ’ arr = به 1 (3 با ) 2 = 9 به 1 با 2

از اینجا:

در نتیجه، سرعت واکنش رو به جلو 27 برابر و سرعت واکنش معکوس تنها 9 برابر افزایش یافت. تعادل نظام به سمت آموزش تغییر کرده استبنابراین 3 .

مثال 2. محاسبه کنید که با افزایش دما از 30 به 70، سرعت یک واکنش در فاز گاز چند برابر افزایش می یابد. O C، اگر ضریب دمایی واکنش 2 باشد.

راه حل. وابستگی سرعت یک واکنش شیمیایی به دما توسط قانون تجربی Van't Hoff مطابق فرمول تعیین می شود:

بنابراین، سرعت واکنشν تی 2 در دمای 70 O با سرعت واکنش بیشترν تی 1 در دمای 30 O ج 16 بار.

مثال 3. ثابت تعادل یک سیستم همگن:

CO(g) + H 2 O(g) = CO 2 (g) + N 2 (G)

در 850 O C برابر است با 1. غلظت تمام مواد در حالت تعادل را محاسبه کنید اگر غلظت های اولیه عبارتند از: [CO] مرجع = 3 مول در لیتر، [H 2 در باره] مرجع = 2 مول در لیتر.

راه حل. در حالت تعادل، سرعت واکنش های رو به جلو و معکوس برابر است و نسبت ثابت های این سرعت ها ثابت است و ثابت تعادل سیستم داده شده نامیده می شود:

v pr = به 1 [رویا 2 در باره]

v arr = ک 2 [CO 2 ][N 2 ]

در بیان مسئله غلظت های اولیه داده شده است، در حالی که در عبارتبه آر فقط غلظت تعادلی همه مواد موجود در سیستم را شامل می شود. فرض کنید در لحظه غلظت تعادل [CO 2 ] آر = ایکس mol/l. با توجه به معادله سیستم، تعداد مول های هیدروژن تشکیل شده نیز خواهد بودایکس mol/l. همان تعداد خال (ایکس mol/l) CO و H 2 O صرف تحصیل می شودایکس مول CO 2 و N 2 . بنابراین، غلظت تعادل هر چهار ماده عبارتند از:

[CO 2 ] آر = [H 2 ] آر = ایکس mol/l;

[CO] آر = (3 – ایکس ) mol/l;

[ن 2 در باره] آر = (2 – ایکس ) mol/l.

با دانستن ثابت تعادل، مقدار را پیدا می کنیمایکس و سپس غلظت اولیه همه مواد:

بنابراین، غلظت های تعادلی مورد نظر عبارتند از:

[CO 2 ] آر = 1.2 مول در لیتر؛

[ن 2 ] آر = 1.2 مول در لیتر؛

[CO] آر = 3 – 1.2 = 1.8 mol/l.

[ن 2 در باره] آر = 2 – 1.2 = 0.8 mol/l.

مثال 4.در یک دمای معین، غلظت تعادل در سیستم

2CO (g) + O 2 (g) ↔ 2CO 2 (g) بودند: = 0.2 mol/l، = 0.32 mol/l، = 0.16 mol/l. ثابت تعادل در این دما و غلظت اولیه CO و O 2 را در صورتی که مخلوط اولیه حاوی CO 2 نباشد، تعیین کنید.

راه حل:

1). از آنجایی که غلظت های تعادل در بیان مسئله داده شده است، ثابت تعادل برابر با 2 است:

2). اگر مخلوط اولیه حاوی CO 2 نباشد، در لحظه تعادل شیمیایی 0.16 مول CO 2 در سیستم تشکیل می شود.

بر اساس UHR:

2CO (گرم) + O 2 (گرم) ↔ 2CO 2 (گرم)

برای تشکیل 0.16 mol CO 2 مورد نیاز است:

υ واکنش نشان داد (CO) = υ (CO 2) = 0.16 مول

υ واکنش داد (O 2) = 1/2υ (CO 2) = 0.08 مول

از این رو،

υ اولیه = υ واکنش نشان داد + υ تعادل

υ اولیه (CO) = 0.16 + 0.2 = 0.36 مول

υ اولیه (O 2) = 0.08 + 0.32 = 0.4 مول

ماده			CO2
از اصل	0,36
سی واکنش نشان داد	0,16	0,08	0,16
تعادل C		0,32	0,16

مثال 5.غلظت تعادلی HI در سیستم را تعیین کنید

H 2 (g) + I 2 (g) ↔ 2HI (g) ,

اگر در دمای معین ثابت تعادل 4 باشد و غلظت اولیه H 2، I 2 و HI به ترتیب 1، 2 و 0 mol/l باشد.

راه حل. بگذارید x mol/l در یک نقطه از زمان تشکیل شودسلام

ماده	H 2	من 2
از منبع ، mol/l
با طرفدار واکنش ، mol/l	x/2	x/2
ج برابر است ، mol/l	1-x/2	PCl 5 (g) = RS ل 3 (د) +با ل 2(G)؛ Δ ن= + 92.59 کیلوژول. نحوه تغییر: الف) دما؛ ب) فشار؛ ج) غلظت برای تغییر تعادل به سمت واکنش مستقیم - تجزیهPCl 5 ? راه حل. جابجایی یا تغییر در تعادل شیمیایی، تغییر در غلظت تعادل مواد واکنش دهنده در نتیجه تغییر در یکی از شرایط واکنش است. جهتی که تعادل در آن تغییر کرده است با اصل لو شاتلیه تعیین می شود: الف) از زمان واکنش تجزیهPCl 5 گرماگیر (Δ ن > 0) سپس برای تغییر تعادل به سمت واکنش مستقیم لازم است دما را افزایش دهیم. ب) از آنجایی که در این سیستم تجزیه PCl 5 منجر به افزایش حجم می شود (دو مولکول گازی از یک مولکول گاز تشکیل می شود) ، سپس برای تغییر تعادل به سمت یک واکنش مستقیم ، باید فشار را کاهش داد. ج) تغییر در تعادل در جهت نشان داده شده را می توان با افزایش غلظت RS به دست آوردل 5 و کاهش غلظت PCl 3 یا Cl 2 .

مطالعه پارامترهای یک سیستم، از جمله مواد اولیه و محصولات واکنش، این امکان را فراهم می‌کند که بفهمیم کدام عوامل تعادل شیمیایی را تغییر داده و منجر به تغییرات مورد نظر می‌شوند. فن‌آوری‌های صنعتی مبتنی بر نتیجه‌گیری‌های Le Chatelier، Brown و سایر دانشمندان در مورد روش‌هایی برای انجام واکنش‌های برگشت‌پذیر است که انجام فرآیندهایی را که قبلا غیرممکن به نظر می‌رسید و به دست آوردن منافع اقتصادی ممکن می‌سازد.

انواع فرآیندهای شیمیایی

بر اساس ویژگی های اثر حرارتی، بسیاری از واکنش ها به عنوان گرماگیر یا گرماگیر طبقه بندی می شوند. اولین آنها با تشکیل گرما، به عنوان مثال، اکسیداسیون کربن، هیدراتاسیون اسید سولفوریک غلیظ می آیند. نوع دوم تغییر با جذب انرژی حرارتی همراه است. نمونه هایی از واکنش های گرماگیر: تجزیه کربنات کلسیم با تشکیل آهک و دی اکسید کربن، تشکیل هیدروژن و کربن در طی تجزیه حرارتی متان. در معادلات فرآیندهای گرمازا و گرماگیر، لازم است اثر حرارتی نشان داده شود. توزیع مجدد الکترون ها بین اتم های مواد واکنش دهنده در واکنش های ردوکس اتفاق می افتد. چهار نوع فرآیند شیمیایی با توجه به ویژگی‌های معرف‌ها و محصولات متمایز می‌شوند:

برای توصیف فرآیندها، کامل بودن برهمکنش ترکیبات واکنش دهنده مهم است. این ویژگی زمینه ساز تقسیم واکنش ها به برگشت پذیر و غیر قابل برگشت است.

برگشت پذیری واکنش ها

فرآیندهای برگشت پذیر اکثر پدیده های شیمیایی را تشکیل می دهند. تشکیل محصولات نهایی از واکنش دهنده ها یک واکنش مستقیم است. در حالت معکوس، مواد اولیه از محصولات تجزیه یا سنتز آنها به دست می آیند. در مخلوط واکنش، یک تعادل شیمیایی ایجاد می شود که در آن همان تعداد ترکیبات به دست می آید که مولکول های اصلی تجزیه می شوند. در فرآیندهای برگشت پذیر، به جای علامت "=" بین واکنش دهنده ها و محصولات، از نمادهای "↔" یا "⇌" استفاده می شود. فلش ها ممکن است از نظر طول نابرابر باشند که به دلیل غالب بودن یکی از واکنش ها است. در معادلات شیمیایی، می توانید ویژگی های کل مواد را نشان دهید (g - گازها، g - مایعات، t - جامدات). روش‌های مبتنی بر علمی تأثیرگذاری بر فرآیندهای برگشت‌پذیر از اهمیت عملی بالایی برخوردار هستند. بنابراین، تولید آمونیاک پس از ایجاد شرایطی که تعادل را به سمت تشکیل محصول هدف تغییر داد، سودآور شد: 3H 2 (g) + N 2 (g) ⇌ 2NH 3 (g). پدیده های برگشت ناپذیر منجر به ظهور یک ترکیب نامحلول یا کمی محلول و تشکیل گازی می شود که از کره واکنش خارج می شود. چنین فرآیندهایی شامل تبادل یونی و تجزیه مواد است.

تعادل شیمیایی و شرایط جابجایی آن

ویژگی های فرآیندهای رو به جلو و معکوس تحت تأثیر عوامل متعددی قرار می گیرند. یکی از آنها زمان است. غلظت ماده گرفته شده برای واکنش به تدریج کاهش می یابد و ترکیب نهایی افزایش می یابد. واکنش رو به جلو کندتر و کندتر است، در حالی که روند معکوس در حال افزایش سرعت است. در یک بازه زمانی مشخص، دو فرآیند متضاد به طور همزمان اتفاق می‌افتند. فعل و انفعالات بین مواد رخ می دهد، اما غلظت تغییر نمی کند. دلیل آن تعادل شیمیایی دینامیکی است که در سیستم ایجاد شده است. حفظ یا تغییر آن به موارد زیر بستگی دارد:

• شرایط دمایی؛
• غلظت ترکیبات؛
• فشار (برای گازها).

تغییر تعادل شیمیایی

در سال 1884، دانشمند برجسته فرانسوی A.L. Le Chatelier شرحی از راه‌های حذف یک سیستم از حالت تعادل دینامیکی ارائه کرد. این روش بر اساس اصل تسطیح اثرات عوامل خارجی است. لو شاتلیه متوجه شد که فرآیندهایی در مخلوط واکنش دهنده ایجاد می شوند که تأثیر نیروهای خارجی را جبران می کند. اصل تدوین شده توسط محقق فرانسوی بیان می کند که تغییر شرایط در حالت تعادل به نفع وقوع واکنشی است که تأثیرات خارجی را تضعیف می کند. تغییر تعادل از این قانون پیروی می کند؛ زمانی که ترکیب، شرایط دما و فشار تغییر می کند مشاهده می شود. فن آوری های مبتنی بر یافته های دانشمندان در صنعت استفاده می شود. بسیاری از فرآیندهای شیمیایی که عملا غیرممکن تلقی می شدند با استفاده از روش های تغییر تعادل انجام می شوند.

اثر تمرکز

اگر اجزای خاصی از منطقه برهمکنش حذف شوند یا بخش‌های اضافی از ماده وارد شوند، تغییر در تعادل رخ می‌دهد. حذف محصولات از مخلوط واکنش معمولاً باعث افزایش سرعت تشکیل آنها می شود؛ برعکس افزودن مواد منجر به تجزیه ترجیحی آنها می شود. در فرآیند استری شدن، از اسید سولفوریک برای آبگیری استفاده می شود. هنگامی که آن را به کره واکنش وارد می کنیم، بازده متیل استات افزایش می یابد: CH 3 COOH + CH 3 OH ↔ CH 3 COOCH 3 + H 2 O. اگر اکسیژنی را اضافه کنید که با دی اکسید گوگرد تعامل می کند، تعادل شیمیایی به سمت مستقیم تغییر می کند. واکنش تشکیل تری اکسید گوگرد. اکسیژن به مولکول های SO 3 متصل می شود، غلظت آن کاهش می یابد، که با قانون Le Chatelier برای فرآیندهای برگشت پذیر مطابقت دارد.

تغییر دما

فرآیندهایی که شامل جذب یا آزاد شدن گرما می شوند گرماگیر و گرمازا هستند. برای تغییر تعادل، گرمایش یا حذف حرارت از مخلوط واکنش دهنده استفاده می شود. افزایش دما با افزایش سرعت پدیده های گرماگیر همراه است که در آن انرژی اضافی جذب می شود. خنک سازی منجر به مزیت فرآیندهای گرمازا می شود که با انتشار گرما رخ می دهد. هنگامی که دی اکسید کربن با زغال سنگ تعامل می کند، گرمایش با افزایش غلظت مونوکسید همراه است و خنک شدن منجر به تشکیل غالب دوده می شود: CO 2 (g) + C (t) ↔ 2CO (g).

اثر فشار

تغییرات فشار یک عامل مهم برای واکنش مخلوط های حاوی ترکیبات گازی است. همچنین باید به تفاوت حجم مواد اولیه و حاصل توجه کنید. کاهش فشار منجر به وقوع ترجیحی پدیده هایی می شود که در آن حجم کل همه اجزا افزایش می یابد. افزایش فشار فرآیند را به سمت کاهش حجم کل سیستم هدایت می کند. این الگو در واکنش تشکیل آمونیاک مشاهده می شود: 0.5N 2 (g) + 1.5 N 2 (g) ⇌ NH 3 (g). تغییر در فشار بر تعادل شیمیایی در آن دسته از واکنش هایی که در یک حجم ثابت رخ می دهند تأثیر نمی گذارد.

شرایط بهینه برای فرآیند شیمیایی

ایجاد شرایط برای تغییر در تعادل تا حد زیادی توسعه فن آوری های شیمیایی مدرن را تعیین می کند. استفاده عملی از نظریه علمی به دستیابی به نتایج تولید بهینه کمک می کند. بارزترین مثال تولید آمونیاک است: 0.5N 2 (g) + 1.5 N 2 (g) ⇌ NH 3 (g). افزایش محتوای مولکول های N 2 و H 2 در سیستم برای سنتز مواد پیچیده از مواد ساده مطلوب است. این واکنش با آزاد شدن گرما همراه است، بنابراین کاهش دما باعث افزایش غلظت NH 3 می شود. حجم اجزای اولیه بیشتر از محصول مورد نظر است. افزایش فشار باعث افزایش بازده NH 3 می شود.

در شرایط تولید، نسبت بهینه تمام پارامترها (دما، غلظت، فشار) انتخاب می شود. علاوه بر این، منطقه تماس بین معرف ها از اهمیت زیادی برخوردار است. در سیستم های ناهمگن جامد، افزایش سطح منجر به افزایش سرعت واکنش می شود. کاتالیزورها سرعت واکنش های رو به جلو و معکوس را افزایش می دهند. استفاده از مواد با چنین خواصی منجر به تغییر در تعادل شیمیایی نمی شود، بلکه شروع آن را تسریع می کند.

کاتالوگ وظایف
وظایف آماده سازی

مرتب سازی پایه اول ساده اول پیچیده محبوبیت اول جدید اول قدیمی
در مورد این وظایف تست بزنید
بازگشت به کاتالوگ وظایف
نسخه برای چاپ و کپی در MS Word

تعادل شیمیایی در واکنش به سمت تشکیل محصول واکنش تغییر می کند که

1) کاهش فشار

2) افزایش دما

3) افزودن کاتالیزور

4) افزودن هیدروژن

راه حل.

کاهش فشار (تأثیر خارجی) منجر به تشدید فرآیندهایی می شود که فشار را افزایش می دهند، به این معنی که تعادل به سمت تعداد بیشتری از ذرات گازی (که فشار ایجاد می کنند) تغییر می کند. نسبت به معرف ها

هنگامی که دما افزایش می یابد (تأثیر خارجی)، سیستم تمایل به کاهش دما دارد، به این معنی که فرآیند جذب گرما تشدید می شود. تعادل به سمت واکنش گرماگیر تغییر خواهد کرد، یعنی. نسبت به معرف ها

افزودن هیدروژن (تأثیر خارجی) منجر به تشدید فرآیندهایی می شود که هیدروژن مصرف می کنند، به عنوان مثال. تعادل به سمت محصول واکنش تغییر خواهد کرد

پاسخ: 4

منبع: Yandex: کار آموزشی آزمون دولتی واحد در شیمی. انتخاب 1.

تعادل به سمت مواد اولیه تغییر می کند که

1) کاهش فشار

2) گرمایش

3) معرفی یک کاتالیزور

4) افزودن هیدروژن

راه حل.

اصل لو شاتلیه - اگر یک سیستم در تعادل از خارج با تغییر هر یک از شرایط تعادل (دما، فشار، غلظت) تحت تأثیر قرار گیرد، فرآیندهای موجود در سیستم با هدف جبران تأثیر خارجی افزایش می یابد.

کاهش فشار (تأثیر خارجی) منجر به تشدید فرآیندهایی می شود که فشار را افزایش می دهند، به این معنی که تعادل به سمت تعداد بیشتری از ذرات گازی (که فشار ایجاد می کنند) تغییر می کند. نسبت به محصولات واکنش

هنگامی که دما افزایش می یابد (تأثیر خارجی)، سیستم تمایل به کاهش دما دارد، به این معنی که فرآیند جذب گرما تشدید می شود. تعادل به سمت واکنش گرماگیر تغییر خواهد کرد، یعنی. نسبت به محصولات واکنش

کاتالیزور بر تغییر تعادل تأثیر نمی گذارد

افزودن هیدروژن (تأثیر خارجی) منجر به تشدید فرآیندهایی می شود که هیدروژن مصرف می کنند، به عنوان مثال. تعادل به سمت مواد اولیه تغییر خواهد کرد

پاسخ: 4

منبع: Yandex: کار آموزشی آزمون دولتی واحد در شیمی. گزینه 2.

دیمیتری کولومیتس 11.12.2016 17:35

4 نمی تواند درست باشد زیرا هنگامی که هیدروژن اضافه می شود، تعادل به سمت مصرف آن - به سمت محصولات واکنش تغییر می کند

الکساندر ایوانف

باقی مانده است که بفهمیم به کدام قسمت از معادله PRODUCTS تعلق دارد

در سیستم

تغییر در تعادل شیمیایی به راست کمک خواهد کرد

1) کاهش دما

2) افزایش غلظت دی اکسید کربن (II) اکسید

3) افزایش فشار

4) کاهش غلظت کلر

راه حل.

لازم است واکنش را تجزیه و تحلیل کرد و دریابید که چه عواملی در تغییر تعادل به سمت راست نقش دارند. واکنش en-do-ter-mi-che-skaya است، با افزایش حجم محصولات گازی، همگن، در فاز گازی انجام می شود. طبق اصل لو شاتلیه، سیستم بر روی یک کنش خارجی واکنش نشان می دهد. بنابراین، اگر دما را افزایش دهید، فشار را کاهش دهید، غلظت مواد اولیه را افزایش دهید یا تعداد واکنش های مجدد محصولات را کاهش دهید، می توانید تعادل را به سمت راست تغییر دهید. پس از مقایسه این پارامترها با گزینه های ve-tov، پاسخ شماره 4 را انتخاب می کنیم.

پاسخ: 4

تغییر تعادل شیمیایی به چپ در واکنش

کمک خواهد کرد

1) کاهش غلظت کلر

2) کاهش غلظت کلرید هیدروژن

3) افزایش فشار

4) کاهش دما

راه حل.

تاثیر بر یک سیستم در حالت تعادل با مقاومت آن همراه است. هنگامی که غلظت مواد اولیه کاهش می یابد، تعادل به سمت تشکیل این مواد تغییر می کند، یعنی. به سمت چپ.