Tillståndet för kemisk jämvikt beror på ett antal faktorer: temperatur, tryck, koncentration av reaktanter. Låt oss överväga mer detaljerat inflytandet av dessa faktorer.
En förändring i koncentrationen av komponenterna i ett jämviktssystem vid en konstant temperatur förskjuter jämvikten, men värdet på jämviktskonstanten ändras inte. Om koncentrationen av ämne A (eller B) ökas för reaktionen, kommer hastigheten för den framåtriktade reaktionen att öka, och hastigheten för den omvända reaktionen vid det inledande ögonblicket kommer inte att förändras. Balansen kommer att brytas. Då kommer koncentrationen av utgångsämnena att börja minska, och koncentrationen av reaktionsprodukterna kommer att öka, och detta kommer att fortsätta tills en ny jämvikt är etablerad. I sådana fall säger vi att jämvikten förskjuts mot bildning av reaktionsprodukter eller förskjuts åt höger.
Argumentera på samma sätt, bestäm själv var jämvikten kommer att skifta om koncentrationen av ämne C ökas; minska koncentrationen av ämne D.
Genom att ändra koncentrationerna av komponenterna är det möjligt att förskjuta jämvikten i önskad riktning, vilket ökar eller minskar utbytet av reaktionsprodukter; eftersträva en mer fullständig användning av utgångsmaterialen eller omvänt,
För att slutföra den andra uppgiften minns vi att den direkta reaktionen kommer att fortgå tills en av komponenterna A eller B tar slut. Det kan ses av reaktionsekvationen att reaktanterna reagerar i ekvimolära * kvantiteter, dessutom är deras koncentrationer lika enligt problemets tillstånd. Därför kommer ämnen A och B, som reagerar, att sluta samtidigt. Reaktionsekvationen visar också att när en mol ämne A omvandlas bildas två mol ämne C och en mol ämne D. Därför kommer ytterligare några av dem att läggas till mängden ämnen C och D som redan finns i systemet . Efter en enkel beräkning får vi det önskade resultatet:
[A] = [B] = 0 mol/l; [C] = 2+2 = 4 mol/l; [D] = 2 +1 = 3 mol/l.
Utför ett liknande resonemang för den tredje uppgiften, kom ihåg att ämnena C och D reagerar i ett förhållande av 2: 1, och beräkningen måste utföras enligt mängden av ämnet som är en bristvara (definiera detta ämne). Gör beräkningarna och få resultatet:
[A] \u003d [B] \u003d 1 + 2/2 \u003d 2 mol / l; [C] = 0 mol/l; [D] = 2-2/2 = 1 mol/l.
Jämviktskonstanten för reaktionen A + B C + D är lika med ett. Initialkoncentration [A]o = 0,02 mol/l. Hur många procent av ämne A kommer att genomgå omvandling om de initiala koncentrationerna [B]o är lika med 0,02; 0,1; 0,2?
Beteckna med x jämviktskoncentrationen av ämne A och skriv ner uttrycket för jämviktskonstanten. Jämviktskoncentrationen av ämne B kommer också att vara lika med x. Koncentrationerna av reaktionsprodukterna (C och D) kommer att vara lika med varandra och lika med 0,02x. (Visa detta med hjälp av reaktionsekvationen.)
Låt oss skriva ett uttryck för jämviktskonstanten.
Kravn. \u003d (0,02 - x) (0,02 - x) / x2 \u003d 1
Efter att ha löst ekvationen för x får vi resultatet: x \u003d 0,01. Följaktligen, i det första fallet, genomgick hälften av substans A (eller 50 %) omvandling.
För det andra fallet kommer jämviktskonstanten att vara lika med
Kravn. \u003d (0,02 - x) (0,02 - x) / (0,1 - (0,02 - x)) \u003d 1
Skaffa detta uttryck själv och, efter att ha löst ekvationen, kontrollera resultatet (x = 0,003). Därför kom (0,02 - 0,003) mol av ämne A in i reaktionen, vilket är 83,5%.
Lös problemet för det tredje fallet själv, och lös även samma problem, ange mängden av ämnet som reagerade som x.
En viktig slutsats kan dras av de erhållna resultaten. För att öka andelen av ett ämne som reagerar vid en konstant jämviktskonstant är det nödvändigt att öka mängden av det andra reagenset i systemet. Ett liknande problem uppstår till exempel vid återvinning av avfall på kemisk väg.
Med en ökning av temperaturen kommer hastigheten för både framåt- och bakåtreaktionen att öka, men om den framåtriktade reaktionen är endoterm (?Н > 0), kommer hastigheten för den direkta reaktionen att öka mer än hastigheten för den omvända reaktionen, och jämvikten kommer att förskjutas mot bildandet av produkter, eller till höger. Med en negativ termisk effekt av den framåtriktade reaktionen (exoterm reaktion), kommer hastigheten för den omvända reaktionen att öka kraftigare, och jämvikten kommer att skifta till vänster.
Överväg själv alla möjliga fall av skiftning av jämvikten med sjunkande temperatur.
Figur 5 visar att skillnaden E "a - E" a är lika med? H för reaktionen, vilket betyder att värdet på jämviktskonstanten beror på storleken på reaktionens termiska effekt, dvs. om reaktionen är endo eller exoterm.
Jämviktskonstanten för någon reaktion vid 293°K är 5 10-3 och vid 1000°K är den 2 10-6. Vad är tecknet på den termiska effekten av denna reaktion?
Det följer av förhållandena för problemet att när temperaturen stiger, minskar jämviktskonstanten. Vi använder uttryck (22) och ser vad tecknet på reaktionens DH ska vara för att konstanten ska minska.
Kequiv. representeras av en exponentiell funktion, vars värde minskar med en minskning av argumentet, i vårt fall, värdet på uttrycket ДH/RT. För att värdet på argumentet ska minska måste värdet på DH vara negativt. Därför är reaktionen i fråga exoterm.
En förändring i trycket påverkar märkbart tillståndet för system som inkluderar gasformiga komponenter. I det här fallet, i enlighet med gaslagarna, ändras systemets volym, och detta leder till en förändring i koncentrationen av gasformiga ämnen (eller deras partialtryck). Så med ökande tryck kommer volymen att minska och koncentrationen av gasformiga ämnen kommer att öka. En ökning av koncentrationen leder, som vi redan vet, till en förskjutning av jämvikten mot konsumtionen av ett reagens som har ökat sin koncentration. I det här fallet kan det formuleras något annorlunda. ?När trycket ökar skiftar jämvikten mot en mindre mängd gasformiga ämnen, eller, enklare, mot en minskning av antalet molekyler av gasformiga ämnen. Koncentrationen av fasta ämnen och vätskor ändras inte med trycket.
Tänk på det klassiska exemplet på syntesen av ammoniak från kväve och väte
3H2 + N2 - 2NH3, (DN< 0).
Eftersom systemet endast består av gasformiga ämnen, och när ammoniak bildas, minskar antalet molekyler, då med ökande tryck kommer jämvikten att förskjutas åt höger, mot en större produktion av ammoniak. Därför utförs den industriella syntesen av ammoniak vid förhöjt tryck.
Föreslå själv temperaturförhållandena för syntesen av ammoniak, känna till den termiska effekten av reaktionen och med förbehåll för det maximala utbytet av produkten. Hur korrelerar dessa förhållanden med de kinetiska faktorerna i processen?
Hur kommer tryckökningen att påverka jämvikten i följande reaktioner?
kemisk kinetisk katalysatorinhibitor
CaCO3 (c.) - CaO (c.) + CO2 (g.);
4Fe(c.) + 3O2(g.) - 2Fe2O3(c.).
I den första reaktionen är endast koldioxid CO2 gasformig, därför kommer jämvikten, med ökande tryck, att skifta åt vänster, mot en minskning av mängden gasformigt ämne.
Överväg det andra fallet själv.
Hur bör trycket i dessa reaktioner ändras för att uppnå ett högre produktutbyte?
Alla fall av en förändring i ett jämviktssystems tillstånd under yttre påverkan kan generaliseras genom att formulera Le Chatelier-principen:
Om ett externt inflytande utövas på ett system som befinner sig i ett jämviktstillstånd, så skiftar jämvikten i den riktning som försvagar effekten av den yttre påverkan.
Kontrollera om Le Chateliers princip är uppfylld i alla fall som behandlas ovan.
Ge egna exempel på jämviktsförskjutningar när yttre förhållanden förändras och förklara dem utifrån Le Chateliers princip.
Så vi har övervägt de viktigaste frågorna relaterade till lagarna för förloppet av kemiska reaktioner. Kunskap om dessa mönster kommer att göra det möjligt att på ett meningsfullt sätt påverka förutsättningarna för att genomföra vissa processer för att få det optimala resultatet.
Frågor för självkontroll
- 1. Vilka reaktioner kallas reversibla?
- 2. Hur och varför förändras hastigheten för framåt- och bakåtreaktioner över tiden?
- 3. Vad kallas kemisk jämvikt?
- 4. Vilket värde kännetecknar den kemiska jämvikten kvantitativt?
- 5. Vad bestämmer värdet på jämviktskonstanten: koncentrationen av reagerande ämnen; beskaffenheten av reaktanterna; totalt tryck; temperatur; närvaron av en katalysator?
- 6. Vad kännetecknar verklig kemisk jämvikt?
- 7. Vad är skillnaden mellan falsk kemisk jämvikt och sann jämvikt?
- 8. Ge formuleringen av Le Chateliers princip.
- 9. Formulera konsekvenserna av Le Chateliers princip.
Uppgift 2 av 15
2 .
Kemisk jämvikt i systemet
С 4 H 10 (g) ⇄ С 4 H 6 (g) + 2H 2 (g) - Q
kommer att skifta mot utgångsmaterialen kl
Höger
Enligt Le Chateliers princip -
Fel
Enligt Le Chateliers princip - Om ett jämviktssystem påverkas utifrån genom att ändra någon av de faktorer som bestämmer jämviktspositionen, så kommer riktningen för processen som försvagar detta inflytande att öka i systemet.
Med en temperaturminskning (yttre påverkan - kylning av systemet) kommer systemet att tendera att höja temperaturen, vilket gör att den exoterma processen (omvänd reaktion) intensifieras, jämvikten kommer att skifta åt vänster, mot reaktanterna.
Uppgift 3 av 15
3 .
Jämvikt i reaktion
CaCO 3 (tv) \u003d CaO (tv) + CO 2 (g) - Q
övergång till produkter
Höger
Enligt Le Chateliers princip - e Om ett jämviktssystem påverkas utifrån, ändrar någon av faktorerna som bestämmer jämviktspositionen, kommer riktningen för processen som försvagar detta inflytande att öka i systemet -
Fel
Enligt Le Chateliers princip - e Om ett jämviktssystem påverkas utifrån, ändrar någon av faktorerna som bestämmer jämviktspositionen, kommer riktningen för processen som försvagar detta inflytande att öka i systemet - med en temperaturökning (uppvärmning) kommer systemet att tendera att sänka temperaturen, vilket gör att processen att absorbera värme intensifieras, jämvikten kommer att skifta mot en endoterm reaktion, d.v.s. mot produkter.
Uppgift 4 av 15
4 .
Jämvikt i reaktion
C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) \u003d C 2 H 5 OH (g) + F
gå mot produkten
Höger
Enligt Le Chateliers princip - e
Fel
Enligt Le Chateliers princip - e Om ett jämviktssystem påverkas utifrån, ändrar någon av faktorerna som bestämmer jämviktspositionen, kommer riktningen för processen som försvagar detta inflytande att öka i systemet - med en ökning av det totala trycket kommer systemet att tendera att sänka det, jämvikten kommer att skifta mot en mindre mängd gasformiga ämnen, dvs mot produkter.
Uppgift 5 av 15
5 .
O 2 (g) + 2CO (g) ⇄ 2CO 2 (g) + F
S. Med en temperaturminskning kommer den kemiska jämvikten i ett givet system att skifta mot reaktionsprodukterna.
B. Med en minskning av koncentrationen av kolmonoxid kommer systemets jämvikt att skifta mot reaktionsprodukterna.
Höger
Fel
Endast A är sant, enligt Le Chateliers princip, när temperaturen sjunker skiftar den kemiska jämvikten mot en exoterm reaktion, dvs reaktionsprodukter. Påstående B är felaktigt, eftersom med en minskning av koncentrationen av kolmonoxid, kommer systemet att tendera att öka den, d.v.s. riktningen i vilken den bildas kommer att öka, systemets jämvikt kommer att förskjutas till vänster, mot reagenserna.
Uppgift 6 av 15
6 .
Ökning av trycket ökar utbytet av produkten/produkterna i den reversibla reaktionen
Höger
Fel
Enligt Le Chateliers princip - e Om ett jämviktssystem påverkas utifrån, ändrar någon av faktorerna som bestämmer jämviktspositionen, kommer riktningen för processen som försvagar detta inflytande att öka i systemet - när trycket ökar kommer systemet att tendera att sänka det, jämvikten kommer att skifta mot en mindre mängd gasformiga ämnen. Det vill säga, i reaktioner där mängden gasformiga ämnen på höger sida av ekvationen (i produkter) är mindre än på vänster sida (i reaktanter), kommer en ökning av trycket att leda till en ökning av utbytet av produkten (s), med andra ord kommer jämvikten att skifta mot produkter. Detta villkor är uppfyllt endast i den andra versionen - på vänster sida - 2 mol gas, på höger sida - 1 mol gas.
I detta fall bidrar inte fasta och flytande ämnen till jämviktsförskjutningen. Om mängderna av gasformiga ämnen är lika i höger och vänster del av ekvationen kommer en tryckförändring inte att leda till en förskjutning av jämvikten.
Uppgift 7 av 15
7 .
Att förskjuta den kemiska jämvikten i systemet
H2 (g) + Br2 (g) ⇄ 2HBr (g) + Q
mot produkten är nödvändig
Höger
Fel
Enligt Le Chateliers princip motverkar systemet yttre påverkan. Därför kan jämvikten förskjutas åt höger, mot produkten, om temperaturen sänks, koncentrationen av utgångsämnena ökar eller mängden reaktionsprodukter minskas. Eftersom mängderna av gasformiga ämnen på höger och vänster sida av ekvationen är lika, kommer en tryckförändring inte att leda till en förskjutning av jämvikten. Tillsatsen av brom kommer att leda till en ökning av processerna som förbrukar det, d.v.s. jämvikten kommer att skifta mot produkter.
Uppgift 8 av 15
8 .
I systemet
2SO 2 (g) + O 2 (g) ⇄ 2SO 3 (g) + Fförskjutningen av den kemiska jämvikten till höger kommer att inträffa när
Höger
Fel
Minska temperaturen (dvs den direkta reaktionen är exoterm), öka koncentrationen av utgångsmaterialen eller minska mängden reaktionsprodukter eller öka trycket (eftersom den direkta reaktionen fortskrider med en minskning av den totala volymen av gasformiga ämnen).
Uppgift 9 av 15
9 .
Är följande bedömningar om förskjutningen av kemisk jämvikt i systemet korrekta?
CO (g) + Cl2 (g) ⇄ COCl2 (g) + F
S. Med ökande tryck skiftar den kemiska jämvikten mot reaktionsprodukten.
B. När temperaturen sjunker kommer den kemiska jämvikten i detta system att skifta mot reaktionsprodukten.
Höger
Enligt Le Chateliers princip motverkar systemet yttre påverkan. Därför, för att flytta jämvikten åt höger, mot produkten, kan du minska temperaturen höja trycket
Fel
Enligt Le Chateliers princip motverkar systemet yttre påverkan. Därför, för att flytta jämvikten åt höger, mot produkten, kan du minska temperaturen(dvs den direkta reaktionen är exoterm), öka koncentrationen av utgångsämnena eller minska mängden reaktionsprodukter, eller höja trycket(eftersom den direkta reaktionen går med en minskning av den totala volymen av gasformiga ämnen). Båda påståendena är alltså korrekta.
Uppgift 10 av 15
10 .
I systemet
SO 2 (g) + Cl 2 (g) ⇄ SO 2 Cl 2 (g) + F
förskjutning av kemisk jämvikt åt höger bidrar till
Höger
Fel
Uppgift 11 av 15
11 .
I vilket system förskjuter en ökning av vätekoncentrationen den kemiska jämvikten åt vänster?
Höger
Fel
Enligt Le Chateliers princip, med en ökning av koncentrationen av någon komponent, kommer systemet att tendera att sänka sin koncentration, d.v.s. att förbruka den. I en reaktion där väte är en produkt, förskjuter en ökning av dess koncentration den kemiska jämvikten åt vänster, i riktning mot dess konsumtion.
Uppgift 12 av 15
12 .
Med en ökning av det totala trycket kommer jämvikten att förskjutas mot produkterna i reaktionen
Höger
Enligt Le Chateliers princip - e Om ett jämviktssystem påverkas utifrån, ändrar någon av faktorerna som bestämmer jämviktspositionen, kommer riktningen för processen som försvagar detta inflytande att öka i systemet -
Fel
Enligt Le Chateliers princip - e Om ett jämviktssystem påverkas utifrån, ändrar någon av faktorerna som bestämmer jämviktspositionen, kommer riktningen för processen som försvagar detta inflytande att öka i systemet - med en ökning av det totala trycket kommer systemet att tendera att sänka det, jämvikten kommer att skifta mot en mindre mängd gasformiga ämnen. Endast i det fjärde alternativet innehåller produkterna mindre gasformiga ämnen, d.v.s. den direkta reaktionen fortskrider med en minskning i volym, så en ökning av det totala trycket kommer att förskjuta jämvikten mot produkterna i denna reaktion.
Uppgift 1 av 15
1 .
Med en minskning av det totala trycket kommer jämvikten att förskjutas mot produkterna i reaktionen
Höger
e
Fel
Enligt Le Chateliers princip - en tryckminskning kommer att leda till en ökning av processer som ökar trycket, vilket innebär att jämvikten kommer att skifta mot ett större antal gasformiga partiklar (som skapar tryck). Endast i det andra fallet finns det fler gasformiga ämnen i produkterna (på höger sida av ekvationen) än i reaktanterna (på vänstra sidan av ekvationen).
Uppgift
Ange hur det kommer att påverka:
a) ökning av trycket;
b) temperaturökning;
c) ökad syrekoncentration för att balansera systemet:
2CO(G) + O 2 (G) ↔ 2CO 2 (G) + Q
Lösning:
a) En förändring i trycket förskjuter jämvikten för reaktioner som involverar gasformiga ämnen (d). Låt oss bestämma volymerna av gasformiga ämnen före och efter reaktionen med stökiometriska koefficienter:
Enligt Le Chateliers princip, med ökande tryck , balansen skiftar mot utbildningi ämnen som upptar mindre om b b äta, därför kommer jämvikten att förskjutas åt höger, d.v.s. mot bildning av CO 2, mot den direkta reaktionen (→) .
b) Enligt Le Chateliers princip, när temperaturen stiger, balansen skiftar mot en endoterm reaktion (- F ), dvs. i riktning mot den omvända reaktionen - nedbrytningsreaktionen av CO 2 (←) , därför att lagen om energibevarande:
Q - 2 CO (g) + O 2 (g) ↔ 2 CO 2 (g) + Q
V) När syrekoncentrationen ökar systemets jämvikt förändras för att få ut CO2 (→) därför atten ökning av koncentrationen av reaktanter (flytande eller gasformiga) skiftar mot produkter, d.v.s. mot en direkt reaktion.
Dessutom:
Exempel 1 Hur många gånger kommer hastigheten för framåt- och bakåtreaktioner att ändras i systemet:
2 SÅ 2 (d) +O 2 (d) = 2SÅ 3 (G)
om volymen av gasblandningen tredubblas? I vilken riktning kommer systemets jämvikt att skifta?
Lösning. Låt oss beteckna koncentrationerna av reagerande ämnen: [SÅ 2 ]= a , [HANDLA OM 2 ] = b , [ SÅ 3 ] = Med. Enligt lagen om handling av massor av hastighetv framåt och bakåt reaktioner före volymändring:
v etc = Ka 2 b
v arr = TILL 1 Med 2 .
Efter att ha reducerat volymen av ett homogent system med en faktor tre kommer koncentrationen av var och en av reaktanterna att öka med en faktor tre: [SÅ 2 ] = 3 A , [HANDLA OM 2 ] = 3 b ; [ SÅ 3 ] = 3 Med . Vid nya hastighetskoncentrationerv ’ reaktion framåt och bakåt:
v ’ etc = TILL (3 A ) 2 (3 b ) = 27 Ka 2 b
v ’ arr = TILL 1 (3 Med ) 2 = 9 TILL 1 Med 2
Härifrån:
Följaktligen ökade hastigheten på den framåtriktade reaktionen med 27 gånger, och omvänt - bara nio gånger. Systemets jämvikt har skiftat mot utbildningSÅ 3 .
Exempel 2 Beräkna hur många gånger hastigheten för en reaktion som fortskrider i gasfasen kommer att öka med en temperaturökning från 30 till 70 O C om temperaturkoefficienten för reaktionen är 2.
Lösning. Beroendet av hastigheten för en kemisk reaktion på temperaturen bestäms av Van't Hoffs empiriska regel enligt formeln:
Därför reaktionshastighetenν T 2 vid en temperatur av 70 O Med högre reaktionshastighetν T 1 vid en temperatur av 30 O C 16 gånger.
Exempel 3 Jämviktskonstant för ett homogent system:
CO(g) + H 2 O(g) = CO 2 (d) + H 2 (G)
på 850 O C är lika med 1. Beräkna koncentrationerna av alla ämnen vid jämvikt om de initiala koncentrationerna är: [CO] ref \u003d 3 mol/l, [N 2 HANDLA OM] ref = 2 mol/l.
Lösning. Vid jämvikt är hastigheterna för framåt- och bakåtreaktionerna lika, och förhållandet mellan konstanterna för dessa hastigheter är konstant och kallas jämviktskonstanten för det givna systemet:
v pr = TILL 1 [DRÖM 2 HANDLA OM]
v arr = K 2 [CO 2 ][H 2 ]
I problemets tillstånd anges initialkoncentrationerna, medan i uttrycketTILL R omfattar endast jämviktskoncentrationerna av alla ämnen i systemet. Låt oss anta att vid koncentrationens jämviktsögonblick [СО 2 ] R = X mol/l. Enligt systemets ekvation kommer antalet mol väte som bildas i detta fall också att varaX mol/l. För samma antal mol (X mol/l) CO och H 2 O spenderat för utbildningX mol CO 2 och H 2 . Därför är jämviktskoncentrationerna för alla fyra ämnen:
[CO 2
]
R = [N 2
]
R =
X
mol/l;
[CO] R = (3 – X ) mol/l;
[N 2 HANDLA OM] R = (2 – X ) mol/l.
Genom att känna till jämviktskonstanten hittar vi värdetX , och sedan de initiala koncentrationerna av alla ämnen:
Således är de önskade jämviktskoncentrationerna:
[CO 2 ] R = 1,2 mol/1;
[N 2 ] R = 1,2 mol/1;
[CO] R \u003d 3 - 1,2 \u003d 1,8 mol / l;
[N 2 HANDLA OM] R \u003d 2 - 1,2 \u003d 0,8 mol / l.
Exempel 4 Vid en viss temperatur, jämviktskoncentrationerna i systemet
2CO (g) + O2 (g) ↔ 2CO2 (g) var: = 0,2 mol/l, = 0,32 mol/l, = 0,16 mol/l. Bestäm jämviktskonstanten vid denna temperatur och de initiala koncentrationerna av CO och O 2 om den ursprungliga blandningen inte innehöll CO 2 .
Lösning:
1). Eftersom jämviktskoncentrationer anges i problemets tillstånd, är jämviktskonstanten 2:
2). Om den initiala blandningen inte innehöll CO 2, bildades vid ögonblicket av kemisk jämvikt 0,16 mol CO 2 i systemet.
Enligt UHR:
2CO (g) + O 2 (g) ↔ 2CO 2 (g)
Bildandet av 0,16 mol CO 2 förbrukad:
υ reagerade (CO) \u003d υ (CO 2) \u003d 0,16 mol
υ reagerade (O 2) \u003d 1/2υ (CO 2) \u003d 0,08 mol
Därav,
υ initial = υ reagerat + υ jämvikt
υ initial (CO) \u003d 0,16 + 0,2 \u003d 0,36 mol
υ initial (O 2) \u003d 0,08 + 0,32 \u003d 0,4 mol
|
Ämne |
CO2 |
||
|
C original |
0,36 |
||
|
C reagerade |
0,16 |
0,08 |
0,16 |
|
C jämvikt |
0,32 |
0,16 |
Exempel 5Bestäm jämviktskoncentrationen av HI i systemet
H2 (g) + I2 (g) ↔ 2HI (g),
om vid någon temperatur jämviktskonstanten är 4, och de initiala koncentrationerna av H 2 , I 2 och HI är 1, 2 respektive 0 mol/l.
Lösning. Låt x mol/l HEJ
|
Ämne |
H2 |
jag 2 |
|
|
från originalet , mol/l |
|||
|
med proreagera. , mol/l |
x/2 |
x/2 |
|
|
c lika. , mol/l |
1x/2 |
PCl 5 (d) = RS l 3 (d) + MED l 2(G); Δ H= + 92,59 kJ. Hur man ändrar: a) temperatur; b) tryck; c) koncentration för att förskjuta jämvikten mot en direkt reaktion - sönderdelningPCl 5 ? Lösning. En förskjutning eller förskjutning i kemisk jämvikt är en förändring i jämviktskoncentrationerna av reaktanter som ett resultat av en förändring i ett av reaktionsförhållandena. Riktningen i vilken jämvikten har förskjutits bestäms enligt Le Chateliers princip: a) sedan nedbrytningsreaktionenPCl 5 endotermisk (Δ H > 0) sedan för att förskjuta jämvikten mot en direkt reaktion, är det nödvändigt att öka temperaturen; b) eftersom i detta system utbyggnaden av PCl 5 leder till en ökning i volym (två gasformiga molekyler bildas från en gasmolekyl), sedan för att skifta jämvikten mot en direkt reaktion är det nödvändigt att minska trycket; c) förskjutning av jämvikten i den angivna riktningen kan uppnås som en ökning av koncentrationen av RSl 5 och en minskning av koncentrationen av PCl 3 eller Cl 2 . |
Studiet av systemets parametrar, inklusive de initiala ämnena och reaktionsprodukterna, låter oss ta reda på vilka faktorer som förändrar den kemiska jämvikten och leder till de önskade förändringarna. Baserat på slutsatserna från Le Chatelier, Brown och andra forskare om metoderna för att utföra reversibla reaktioner, är industriell teknik baserad som gör det möjligt att utföra processer som tidigare verkade omöjliga och få ekonomiska fördelar.
Olika kemiska processer
Beroende på egenskaperna hos den termiska effekten klassificeras många reaktioner som exotermiska eller endotermiska. De förra går med bildningen av värme, till exempel oxidation av kol, hydratisering av koncentrerad svavelsyra. Den andra typen av förändringar är förknippad med absorptionen av termisk energi. Exempel på endotermiska reaktioner: sönderdelning av kalciumkarbonat med bildning av släckt kalk och koldioxid, bildning av väte och kol vid termisk sönderdelning av metan. I ekvationerna för exo- och endotermiska processer är det nödvändigt att ange den termiska effekten. Omfördelningen av elektroner mellan de reagerande ämnenas atomer sker i redoxreaktioner. Fyra typer av kemiska processer särskiljs beroende på egenskaperna hos reaktanterna och produkterna:
För att karakterisera processerna är fullständigheten av interaktionen mellan de reagerande föreningarna viktig. Denna egenskap ligger till grund för uppdelningen av reaktioner i reversibla och irreversibla.
Reversibilitet av reaktioner
Reversibla processer utgör majoriteten av kemiska fenomen. Bildandet av slutprodukter från reaktanter är en direkt reaktion. Omvänt erhålls de ursprungliga ämnena från produkterna från deras sönderdelning eller syntes. I den reagerande blandningen uppstår en kemisk jämvikt, där lika många föreningar erhålls som de initiala molekylerna sönderdelas. I reversibla processer används istället för "="-tecknet mellan reaktanterna och produkterna symbolerna "↔" eller "⇌". Pilar kan vara olika i längd, vilket är förknippat med dominansen av en av reaktionerna. I kemiska ekvationer kan aggregategenskaper hos ämnen anges (g - gaser, w - vätskor, m - fasta ämnen). Vetenskapligt underbyggda metoder för att påverka reversibla processer är av stor praktisk betydelse. Produktionen av ammoniak blev således lönsam efter skapandet av förhållanden som förskjuter jämvikten mot bildandet av målprodukten: 3H 2 (g) + N 2 (g) ⇌ 2NH 3 (g). Irreversibla fenomen leder till uppkomsten av en olöslig eller svagt löslig förening, bildandet av en gas som lämnar reaktionssfären. Dessa processer inkluderar jonbyte, sönderdelning av ämnen.
Kemisk jämvikt och villkor för dess förskjutning
Flera faktorer påverkar egenskaperna hos framåt- och backprocessen. En av dem är tid. Koncentrationen av ämnet som tas för reaktionen minskar gradvis och den slutliga föreningen ökar. Reaktionen i framåtriktningen är långsammare och långsammare, den omvända processen ökar hastigheten. I ett visst intervall går två motsatta processer synkront. Interaktionen mellan ämnen uppstår, men koncentrationerna förändras inte. Orsaken är den dynamiska kemiska jämvikten som etablerats i systemet. Dess bibehållande eller modifiering beror på:
- temperaturförhållanden;
- föreningskoncentrationer;
- tryck (för gaser).
Förskjutning i kemisk jämvikt
År 1884 föreslog A. L. Le Chatelier, en framstående vetenskapsman från Frankrike, en beskrivning av sätt att få ett system ur ett tillstånd av dynamisk jämvikt. Metoden bygger på principen att utjämna verkan av yttre faktorer. Le Chatelier uppmärksammade det faktum att processer uppstår i den reagerande blandningen som kompenserar för påverkan av främmande krafter. Principen som formulerats av en fransk forskare säger att en förändring av förhållandena i ett jämviktstillstånd gynnar förloppet av en reaktion som försvagar en yttre påverkan. Jämviktsförskjutning följer denna regel, det observeras när sammansättningen, temperaturförhållandena och trycket ändras. Teknologier baserade på forskarnas resultat används inom industrin. Många kemiska processer som ansågs vara ogenomförbara utförs med metoder för att förskjuta jämvikten.
Koncentrationens inverkan
En förskjutning i jämvikt inträffar om vissa komponenter avlägsnas från interaktionszonen eller ytterligare delar av ett ämne introduceras. Avlägsnandet av produkter från reaktionsblandningen orsakar vanligtvis en ökning av hastigheten för deras bildning, medan tillsatsen av ämnen tvärtom leder till deras dominerande sönderdelning. I förestringsprocessen används svavelsyra för uttorkning. När det införs i reaktionssfären ökar utbytet av metylacetat: CH 3 COOH + CH 3 OH ↔ CH 3 COOSH 3 + H 2 O. Om man tillsätter syre som interagerar med svaveldioxid, så skiftar den kemiska jämvikten mot direkt reaktion av bildningen av svaveltrioxid. Syre binder till SO 3 -molekyler, dess koncentration minskar, vilket överensstämmer med Le Chateliers regel för reversibla processer.
Temperaturförändring
Processer som går med absorption eller frigöring av värme är endo- och exoterma. För att förskjuta jämvikten används upphettning eller värmeavlägsnande från den reagerande blandningen. En ökning av temperaturen åtföljs av en ökning av hastigheten för endotermiska fenomen där ytterligare energi absorberas. Kylning leder till fördelen med exotermiska processer som frigör värme. Under koldioxidens växelverkan med kol åtföljs uppvärmningen av en ökning av koncentrationen av monoxid, och kylning leder till den övervägande bildningen av sot: CO 2 (g) + C (t) ↔ 2CO (g).
Tryckpåverkan
Tryckförändringen är en viktig faktor för att reagera blandningar som innehåller gasformiga föreningar. Du bör också vara uppmärksam på skillnaden i volymen av de initiala och resulterande ämnena. En minskning av trycket leder till en övervägande förekomst av fenomen där den totala volymen av alla komponenter ökar. Ökningen av trycket styr processen i riktning mot att minska volymen av hela systemet. Detta mönster observeras i reaktionen av ammoniakbildning: 0,5N2 (g) + 1,5H2 (g) ⇌ NH3 (g). En tryckförändring kommer inte att påverka den kemiska jämvikten i de reaktioner som sker vid konstant volym.
Optimala förhållanden för genomförandet av den kemiska processen
Skapandet av förutsättningar för att förskjuta jämvikten bestämmer till stor del utvecklingen av modern kemisk teknik. Den praktiska användningen av vetenskapsteori bidrar till att uppnå optimala produktionsresultat. Det mest slående exemplet är produktionen av ammoniak: 0,5N 2 (g) + 1,5 H 2 (g) ⇌ NH 3 (g). En ökning av innehållet av N 2 och H 2 molekyler i systemet är gynnsam för syntesen av ett komplext ämne från enkla. Reaktionen åtföljs av frigöring av värme, så en minskning av temperaturen kommer att orsaka en ökning av koncentrationen av NH 3. Volymen av de initiala komponenterna är större än volymen av målprodukten. En ökning av trycket kommer att ge en ökning av utbytet av NH3.
Under produktionsförhållanden väljs det optimala förhållandet mellan alla parametrar (temperatur, koncentration, tryck). Dessutom är kontaktytan mellan reaktanterna av stor betydelse. I solida heterogena system leder en ökning av ytarean till en ökning av reaktionshastigheten. Katalysatorer ökar hastigheten för framåt- och bakåtreaktioner. Användningen av ämnen med sådana egenskaper leder inte till en förskjutning i kemisk jämvikt, utan påskyndar dess uppkomst.
Jobbkatalog.
Uppgifter för förberedelser
Gör testet för dessa uppgifter
Tillbaka till jobbkatalogen
Version för utskrift och kopiering i MS Word
Den kemiska jämvikten i reaktionen förskjuts mot bildningen av reaktionsprodukten vid
1) tryckminskning
2) temperaturhöjning
3) tillsats av en katalysator
4) tillsats av väte
Lösning.
En minskning av trycket (yttre påverkan) kommer att leda till en ökning av tryckhöjande processer, vilket gör att jämvikten kommer att skifta mot ett större antal gasformiga partiklar (som skapar tryck), d.v.s. mot reagenserna.
Med en temperaturökning (yttre påverkan) kommer systemet att tendera att sänka temperaturen, vilket innebär att processen att absorbera värme intensifieras. jämvikten kommer att skifta mot en endoterm reaktion, dvs. mot reagenserna.
Tillsatsen av väte (yttre påverkan) kommer att leda till en ökning av väteförbrukande processer, d.v.s. jämvikten kommer att skifta mot produkten av reaktionen
Svar: 4
Källa: Yandex: USE utbildningsarbete i kemi. Alternativ 1.
Jämvikten skiftar mot utgångsmaterialen när
1) tryckminskning
2) uppvärmning
3) införandet av en katalysator
4) tillsats av väte
Lösning.
Le Chateliers princip - om ett system i jämvikt påverkas utifrån och ändrar något av jämviktsförhållandena (temperatur, tryck, koncentration), så intensifieras processer som syftar till att kompensera för yttre påverkan i systemet.
En minskning av trycket (yttre påverkan) kommer att leda till en ökning av tryckhöjande processer, vilket gör att jämvikten kommer att skifta mot ett större antal gasformiga partiklar (som skapar tryck), d.v.s. mot reaktionsprodukterna.
Med en temperaturökning (yttre påverkan) kommer systemet att tendera att sänka temperaturen, vilket innebär att processen att absorbera värme intensifieras. jämvikten kommer att skifta mot en endoterm reaktion, dvs. mot reaktionsprodukterna.
Katalysatorn påverkar inte jämviktsförskjutningen
Tillsatsen av väte (yttre påverkan) kommer att leda till en ökning av väteförbrukande processer, d.v.s. jämvikten kommer att förskjutas i riktning mot de ursprungliga ämnena
Svar: 4
Källa: Yandex: USE utbildningsarbete i kemi. Alternativ 2.
Dmitry Kolomiets 11.12.2016 17:35
4 kan inte vara korrekt. När väte tillsätts kommer jämvikten att förskjutas i riktning mot dess förbrukning - i riktning mot reaktionsprodukterna
Alexander Ivanov
Det återstår att räkna ut vilken del av ekvationen PRODUKTER
I systemet
att flytta den kemiska balansen åt höger kommer att bidra till
1) minskning av temp-pe-ra-tu-ry
2) en ökning av koncentrationen av koloxid-le-ro-da (II)
3) ökad tryck
4) minskning av koncentrationen av klor
Lösning.
Det är nödvändigt att analysera reaktionen och ta reda på vilka faktorer som kommer att bidra till förskjutningen av balansen åt höger. Reaktionen är en-do-ter-mi-che-sky, går med en ökning av volymen av gasformiga produkter, homogen, som förekommer i gasfasen. Enligt Le Chateliers princip om yttre åtgärder, gör systemet pro-ti-into-action. Därför är det möjligt att flytta balansen åt höger om du ökar temperaturen, minskar trycket, ökar koncentrationen av utgångsämnena eller minskar antalet produktreaktioner. Genom att jämföra dessa parametrar med alternativen från-ve-tov väljer vi svar nr 4.
Svar: 4
Förskjutningen av kemisk jämvikt till vänster i reaktionen
kommer att bidra
1) minskning av klorkoncentrationen
2) minskning av koncentrationen av väteklorid
3) tryckökning
4) temperatursänkning
Lösning.
Påverkan på ett system som är i jämvikt åtföljs av motstånd från dess sida. Med en minskning av koncentrationen av utgångsämnena skiftar jämvikten mot bildningen av dessa ämnen, d.v.s. till vänster.
