Kimyasal dengenin durumu bir dizi faktöre bağlıdır: sıcaklık, basınç, reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonu. Bu faktörlerin etkisine daha yakından bakalım.
Sabit bir sıcaklıkta bir denge sisteminin bileşenlerinin konsantrasyonundaki bir değişiklik dengeyi değiştirir, ancak denge sabitinin değeri değişmez. Bir reaksiyon için A (veya B) maddesinin konsantrasyonu arttırılırsa, ileri reaksiyonun hızı artacaktır, ancak başlangıçtaki ters reaksiyonun hızı değişmeyecektir. Denge bozulacak. Daha sonra başlangıç maddelerinin konsantrasyonu azalmaya başlayacak ve reaksiyon ürünlerinin konsantrasyonu artacak ve bu, yeni bir denge kurulana kadar devam edecektir. Bu gibi durumlarda dengenin reaksiyon ürünlerinin oluşumu yönünde veya sağa doğru kaydığı söylenir.
Aynı şekilde akıl yürüterek, C maddesinin konsantrasyonu artarsa dengenin nereye kayacağını kendiniz belirleyin; D maddesinin konsantrasyonunu azaltın.
Bileşenlerin konsantrasyonlarını değiştirerek dengeyi istenen yöne kaydırabilir, reaksiyon ürünlerinin verimini artırabilir veya azaltabilirsiniz; Başlangıç maddelerinin daha eksiksiz kullanımını sağlamak veya tam tersine,
İkinci görevi tamamlamak için, doğrudan reaksiyonun A veya B bileşenlerinden biri tamamlanıncaya kadar devam edeceğini unutmayın. Reaksiyon denkleminden, reaktiflerin eşmolar* miktarlarda reaksiyona girdiği ve konsantrasyonlarının koşullara göre eşit olduğu açıktır. sorun. Sonuç olarak reaksiyona giren A ve B maddeleri aynı anda sona erecektir. Reaksiyon denkleminden, bir mol A maddesi dönüştürüldüğünde, iki mol C maddesi ve bir mol D maddesinin oluştuğu da açıktır.Bu nedenle, sistemde halihazırda mevcut olan C ve D maddelerinin miktarına göre biraz daha fazla eklenecek. Basit bir hesaplamanın ardından istenen sonucu elde ederiz:
[A] = [B] = 0 mol/l; [C] = 2 +2 = 4 mol/l; [D] = 2 +1 = 3 mol/l.
Üçüncü görev için de benzer bir mantık yürütün, C ve D maddelerinin 2:1 oranında reaksiyona girdiğini ve hesaplamanın, eksik olan maddenin miktarına göre yapılması gerektiğini unutmayın (bu maddeyi tanımlayın). Hesaplamaları yapın ve sonucu alın:
[A] = [B] = 1+2/2 = 2 mol/l; [C] = 0 mol/1; [D] = 2-2/2 = 1 mol/l.
A + B C + D reaksiyonunun denge sabiti birliğe eşittir. Başlangıç konsantrasyonu [A]o = 0,02 mol/l. Eğer [B]o'nun başlangıç konsantrasyonu 0,02 ise, A maddesinin yüzde kaçı dönüşüme uğrayacaktır; 0,1; 0.2?
A maddesinin denge konsantrasyonunu x ile gösterelim ve denge sabitinin ifadesini yazalım. B maddesinin denge konsantrasyonu da x'e eşit olacaktır. Reaksiyon ürünlerinin (C ve D) konsantrasyonları birbirine eşit ve 0,02'ye eşit olacaktır. (Bunu reaksiyon denklemini kullanarak gösterin.)
Denge sabitinin ifadesini yazalım.
Kravn. = (0,02 - x)(0,02 - x)/x2 = 1
X denklemini çözdükten sonra şu sonucu elde ederiz: x = 0,01. Sonuç olarak, ilk durumda A maddesinin yarısı (veya %50'si) dönüşüme uğradı.
İkinci durumda denge sabiti şuna eşit olacaktır:
Kravn. = (0,02 - x)(0,02 - x)/(0,1- (0,02 - x)) = 1
Bu ifadeyi kendiniz alın ve denklemi çözdükten sonra elde edilen sonucu kontrol edin (x = 0,003). Sonuç olarak reaksiyona %83,5 olan (0,02 - 0,003) mol A maddesi girdi.
Üçüncü durum için problemi kendiniz çözün ve aynı problemi reaksiyona giren maddenin miktarını x ile belirterek çözün.
Elde edilen sonuçlardan önemli bir sonuç çıkarılabilir. Sabit bir denge sabitinde reaksiyona giren bir maddenin oranını arttırmak için sistemdeki ikinci reaktifin miktarını arttırmak gerekir. Benzer bir sorun, örneğin atıkların kimyasal olarak geri dönüştürülmesinde ortaya çıkar.
Sıcaklık arttıkça hem ileri hem de geri reaksiyonların hızı artacaktır, ancak ileri reaksiyonun endotermik olması durumunda (?H > 0), bu durumda ileri reaksiyonun hızı, geri reaksiyonun hızından daha fazla artacaktır ve denge ürünlerin oluşumuna doğru veya sağa kayacaktır. İleri reaksiyonun negatif termal etkisi (ekzotermik reaksiyon) ile ters reaksiyonun hızı daha güçlü bir şekilde artacak ve denge sola kayacaktır.
Sıcaklık düştükçe dengenin değişebileceği tüm olası durumları kendi başınıza düşünün.
Şekil 5, E"a - E"a farkının reaksiyonun ?H'sine eşit olduğunu göstermektedir; bu, denge sabitinin değerinin reaksiyonun termal etkisinin büyüklüğüne bağlı olduğu anlamına gelir; Reaksiyonun endo veya ekzotermik olmasına bağlıdır.
Belirli bir reaksiyonun 293°K'deki denge sabiti 5 · 10-3, 1000°K'da ise 2 · 10-6'dır. Bu reaksiyonun termal etkisinin işareti nedir?
Problemin koşullarından sıcaklık arttıkça denge sabitinin azaldığı sonucu çıkar. (22) ifadesini kullanalım ve sabitin azalması için DH reaksiyonunun işaretinin ne olması gerektiğine bakalım.
Kravn. değeri azalan argümanla azalan üstel bir fonksiyonla temsil edilir; bizim durumumuzda, DH/RT ifadesinin değeri. Argümanın değerinin azalması için DH değerinin negatif olması gerekir. Dolayısıyla söz konusu reaksiyon ekzotermiktir.
Basınçtaki değişiklikler, gazlı bileşenler içeren sistemlerin durumunu önemli ölçüde etkiler. Bu durumda gaz kanunlarına uygun olarak sistemin hacmi değişir ve bu, gaz halindeki maddelerin konsantrasyonunda (veya kısmi basınçlarında) bir değişikliğe yol açar. Böylece basınç arttıkça hacim azalacak ve gaz halindeki maddelerin konsantrasyonu artacaktır. Konsantrasyondaki bir artış, zaten bildiğimiz gibi, dengede, konsantrasyonunu artıran reaktifin tüketimine doğru bir kaymaya yol açar. Bu durumda bu biraz farklı formüle edilebilir. ?Basınç arttıkça denge, gaz halindeki maddelerin daha az miktarına veya daha basit bir şekilde, gaz halindeki maddelerin molekül sayısının azalmasına doğru kayar. Katı ve sıvı maddelerin konsantrasyonu basınçla değişmez.
Azot ve hidrojenden amonyak sentezinin klasik örneğini düşünün
3H2 + N2 - 2NH3 , (DN< 0).
Sistem yalnızca gaz halindeki maddelerden oluştuğundan ve amonyak oluşumuyla birlikte molekül sayısı azaldığından, artan basınçla denge daha fazla amonyak verimine doğru sağa kayacaktır. Bu nedenle amonyağın endüstriyel sentezi yüksek basınçta gerçekleştirilir.
Reaksiyonun termal etkisini bilerek ve ürünün maksimum verimini göz önünde bulundurarak, amonyak sentezi için kendi sıcaklık koşullarınızı önerin. Bu koşullar sürecin kinetik faktörleriyle nasıl ilişkilidir?
Aşağıdaki reaksiyonların dengesi basınçtaki artıştan nasıl etkilenir?
kimyasal kinetik katalizör inhibitörü
CaCO3(c.) - CaO(c.) + CO2(g.);
4Fe(c.) + 3O2(g.) - 2Fe2O3(c.).
İlk reaksiyonda yalnızca karbondioksit (CO2) gaz halindedir, bu nedenle artan basınçla denge sola, gaz halindeki madde miktarındaki azalmaya doğru kayacaktır.
İkinci durumu kendiniz düşünün.
Daha yüksek ürün verimi elde etmek için bu reaksiyonlardaki basınç nasıl değiştirilmelidir?
Dış etkiler altında bir denge sisteminin durumundaki tüm değişiklik durumları, Le Chatelier ilkesini formüle ederek genelleştirilebilir:
Denge durumundaki bir sisteme dış etki uygulanırsa denge, dış etkinin etkisini zayıflatacak yöne kayar.
Le Chatelier ilkesinin yukarıda tartışılan tüm durumlarda geçerli olup olmadığını kontrol edin.
Dış koşullar değiştiğinde kendinize değişen denge örnekleri verin ve bunları Le Chatelier ilkesine göre açıklayın.
Bu nedenle kimyasal reaksiyonların kalıplarıyla ilgili ana konuları ele aldık. Bu kalıpların bilgisi, en iyi sonucu elde etmek için belirli süreçlerin yürütülmesine ilişkin koşulları anlamlı bir şekilde etkilemenize olanak sağlayacaktır.
Kendini kontrol etmeye yönelik sorular
- 1. Hangi reaksiyonlara geri dönüşümlü denir?
- 2. İleri ve geri reaksiyonların oranları zaman içinde nasıl ve neden değişir?
- 3. Kimyasal dengeye ne denir?
- 4. Kimyasal dengeyi niceliksel olarak hangi miktar karakterize eder?
- 5. Denge sabitinin değeri neye bağlıdır: reaktanların konsantrasyonu; reaksiyona giren maddelerin doğası; genel basınç; sıcaklık; bir katalizörün varlığı?
- 6. Gerçek kimyasal dengenin karakteristik özellikleri nelerdir?
- 7. Yanlış kimyasal denge ile gerçek denge arasındaki fark nedir?
- 8. Le Chatelier ilkesinin formülasyonunu verin.
- 9. Le Chatelier ilkesinden sonuçları formüle edin.
Görev 2/15
2 .
Sistemdeki kimyasal denge
C 4 H 10 (g) ⇄ C 4 H 6 (g) + 2H 2 (g) - Q
başlangıç maddelerine doğru kayacaktır
Sağ
Le Chatelier ilkesine göre:
Yanlış
Le Chatelier ilkesine göre: Bir denge sistemi dışarıdan etkilenerek denge konumunu belirleyen faktörlerden herhangi birinin değişmesi halinde sistemdeki bu etkiyi zayıflatan sürecin yönü artacaktır.
Sıcaklık düştüğünde (dış etki - sistemin soğutulması), sistem sıcaklığı artırma eğiliminde olacaktır, bu da ekzotermik sürecin (ters reaksiyon) yoğunlaşacağı, dengenin sola, reaktiflere doğru kayacağı anlamına gelir.
Görev 3/15
3 .
Reaksiyonda denge
CaCO3 (tv) = CaO (tv) + C02 (g) - Q
ürünlere doğru kayacak
Sağ
Le Chatelier ilkesine göre: e Bir denge sistemi dışarıdan etkilenirse, denge konumunu belirleyen faktörlerden herhangi biri değiştirilirse, sistemdeki bu etkiyi zayıflatan sürecin yönü yoğunlaşacaktır -
Yanlış
Le Chatelier ilkesine göre: e Bir denge sistemi dışarıdan etkilenirse, denge konumunu belirleyen faktörlerden herhangi biri değiştirilirse, sistemdeki bu etkiyi zayıflatan sürecin yönü yoğunlaşacaktır - sıcaklık arttığında (ısıtma), sistem sıcaklığı düşürme eğiliminde olacaktır, bu da ısıyı emen işlemin yoğunlaşacağı anlamına gelir, denge endotermik reaksiyona doğru kayacaktır, yani. ürünlere doğru.
Görev 4/15
4 .
Reaksiyonda denge
C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) = C 2 H 5 OH (g) + Q
ürüne doğru kayacaktır
Sağ
Le Chatelier ilkesine göre: e
Yanlış
Le Chatelier ilkesine göre: e Eğer bir denge sistemi dışarıdan etkilenerek denge konumunu belirleyen faktörlerden herhangi biri değiştirilirse, sistemdeki bu etkiyi zayıflatan sürecin yönü artacaktır. Toplam basınç arttıkça sistem onu düşürme eğiliminde olacak, denge daha az miktarda gaz halindeki maddelere, yani ürünlere doğru kayacaktır.
Görev 5/15
5 .
O 2 (g) + 2CO (g) ⇄ 2CO2 (g) + Q
A. Sıcaklık azaldıkça bu sistemdeki kimyasal denge reaksiyon ürünlerine doğru kayacaktır.
B. Karbon monoksit konsantrasyonu azaldığında sistemin dengesi reaksiyon ürünlerine doğru kayacaktır.
Sağ
Yanlış
Le Chatelier ilkesine göre yalnızca A doğrudur, sıcaklık düştükçe kimyasal denge ekzotermik reaksiyona, yani reaksiyon ürünlerine doğru kayar. B ifadesi yanlıştır, çünkü karbon monoksit konsantrasyonu azaldığında sistem onu artma eğiliminde olacaktır, yani oluşma yönü artacak, sistemin dengesi sola, reaktiflere doğru kayacaktır.
Görev 6/15
6 .
Basınç arttıkça tersinir bir reaksiyonda ürün(ler)in verimi artar
Sağ
Yanlış
Le Chatelier ilkesine göre: e Eğer bir denge sistemi dışarıdan etkilenerek denge konumunu belirleyen faktörlerden herhangi biri değiştirilirse, sistemdeki bu etkiyi zayıflatan sürecin yönü artacaktır. Basınç arttıkça sistem onu düşürme eğiliminde olacak ve denge, daha az miktarda gaz halindeki maddeye doğru kayacaktır. Yani denklemin sağ tarafındaki (ürünlerdeki) gaz halindeki maddelerin miktarının sol tarafındakinden (tepkenlerdeki) daha az olduğu reaksiyonlarda, basınçtaki bir artış verimde bir artışa yol açacaktır. ürün(ler) yani denge ürünler yönüne kayacaktır. Bu koşul yalnızca ikinci seçenekte karşılanır - sol tarafta - 2 mol gaz, sağ tarafta - 1 mol gaz.
Bu durumda katı ve sıvı maddeler denge kaymasına katkıda bulunmaz. Denklemin sağ ve sol taraflarındaki gaz halindeki maddelerin miktarları eşitse basınçtaki bir değişiklik dengede bir kaymaya yol açmayacaktır.
Görev 7/15
7 .
Sistemdeki kimyasal dengeyi değiştirmek
H 2 (g) + Br 2 (g) ⇄ 2HBr (g) + Q
ürüne yönelik gerekli
Sağ
Yanlış
Le Chatelier ilkesine göre sistem dış etkilere tepki verir. Bu nedenle, eğer sıcaklık azaltılırsa, başlangıç maddelerinin konsantrasyonu arttırılırsa veya reaksiyon ürünlerinin miktarı azaltılırsa denge sağa, ürüne doğru kaydırılabilir. Denklemin sağ ve sol taraflarındaki gaz halindeki maddelerin miktarları eşit olduğundan basınçtaki değişiklik dengeyi değiştirmeyecektir. Bromun eklenmesi, onu tüketen süreçlerin yoğunlaşmasına yol açacaktır; denge ürünlere doğru kayacak.
Görev 8/15
8 .
Sistemde
2SO 2 (g) + O 2 (g) ⇄ 2SO 3 (g) + Qkimyasal dengede sağa doğru bir kayma meydana gelecektir.
Sağ
Yanlış
Sıcaklığı azaltın (yani doğrudan reaksiyon ekzotermiktir), başlangıç maddelerinin konsantrasyonunu artırın veya reaksiyon ürünlerinin miktarını azaltın veya basıncı artırın (çünkü doğrudan reaksiyon, gaz halindeki maddelerin toplam hacminde bir azalmayla meydana gelir).
Görev 9/15
9 .
Sistemdeki kimyasal dengedeki değişime ilişkin aşağıdaki yargılar doğru mudur?
CO (g) + Cl 2 (g) ⇄ COCl 2 (g) + Q
A. Basınç arttığında kimyasal denge reaksiyon ürününe doğru kayar.
B. Sıcaklık azaldıkça bu sistemdeki kimyasal denge reaksiyon ürününe doğru kayacaktır.
Sağ
Le Chatelier ilkesine göre sistem dış etkilere tepki verir. Bu nedenle dengeyi sağa, ürüne doğru kaydırmak için şunları yapabilirsiniz: sıcaklığı azalt kan basıncını arttırmak
Yanlış
Le Chatelier ilkesine göre sistem dış etkilere tepki verir. Bu nedenle dengeyi sağa, ürüne doğru kaydırmak için şunları yapabilirsiniz: sıcaklığı azalt(yani doğrudan reaksiyon ekzotermiktir), başlangıç maddelerinin konsantrasyonunu artırın veya reaksiyon ürünlerinin miktarını azaltın veya kan basıncını arttırmak(çünkü doğrudan reaksiyon, gaz halindeki maddelerin toplam hacminde bir azalmayla meydana gelir). Dolayısıyla her iki yargı da doğrudur.
Görev 10/15
10 .
Sistemde
S02 (g) + Cl 2 (g) ⇄ SO 2 Cl 2 (g) + Q
Kimyasal dengenin sağa kayması aşağıdakilere katkıda bulunur:
Sağ
Yanlış
Görev 11/15
11 .
Hangi sistemde hidrojen konsantrasyonundaki artış kimyasal dengeyi sola kaydırır?
Sağ
Yanlış
Le Chatelier ilkesine göre, bir bileşenin konsantrasyonu arttığında sistem onun konsantrasyonunu azaltma, yani onu tüketme eğiliminde olacaktır. Hidrojenin ürün olduğu bir reaksiyonda, konsantrasyonundaki bir artış kimyasal dengeyi sola, tüketime doğru kaydırır.
Görev 12/15
12 .
Toplam basınç arttıkça denge reaksiyondaki ürünlere doğru kayar.
Sağ
Le Chatelier ilkesine göre: e Eğer bir denge sistemi dışarıdan etkilenerek denge konumunu belirleyen faktörlerden herhangi biri değiştirilirse, sistemdeki bu etkiyi zayıflatan sürecin yönü artacaktır.
Yanlış
Le Chatelier ilkesine göre: e Eğer bir denge sistemi dışarıdan etkilenerek denge konumunu belirleyen faktörlerden herhangi biri değiştirilirse, sistemdeki bu etkiyi zayıflatan sürecin yönü artacaktır. Toplam basınç arttıkça sistem onu düşürme eğiliminde olacak ve denge, daha az miktarda gaz halindeki maddeye doğru kayacaktır. Yalnızca dördüncü seçenekte ürünler daha az gaz halindeki maddeler içerir; Doğrudan bir reaksiyon hacimde bir azalma ile ilerler, dolayısıyla toplam basınçtaki bir artış dengeyi bu reaksiyondaki ürünlere doğru kaydıracaktır.
Görev 1/15
1 .
Toplam basınç azaldıkça denge reaksiyondaki ürünlere doğru kayar.
Sağ
e
Yanlış
Le Chatelier ilkesine göre: basınçtaki bir azalma, basıncı artıran süreçlerin yoğunlaşmasına yol açacaktır; bu, dengenin daha fazla sayıda gaz partikülüne (basınç oluşturan) doğru kayacağı anlamına gelir. Sadece ikinci durumda ürünlerde (denklemin sağ tarafında) reaktanlardan (denklemin sol tarafında) olduğundan daha fazla gaz halinde madde bulunur.
Görev
Nasıl etkileyeceğini belirtin:
a) basınçta artış;
b) sıcaklıkta artış;
c) sistemi dengelemek için oksijen konsantrasyonunda bir artış:
2CO (G) + O2 (G) ↔ 2CO2 (G) + S
Çözüm:
a) Basınçtaki bir değişiklik, gaz halindeki maddeleri içeren reaksiyonların dengesini değiştirir (d). Stokiyometrik katsayıları kullanarak reaksiyondan önce ve sonra gaz halindeki maddelerin hacimlerini belirleyelim:
Le Chatelier ilkesine göre, artan basınçla , denge değişir eğitime doğruDaha az yer kaplayan maddeler b b yiyoruz, dolayısıyla denge sağa kayacak, yani. CO 2 oluşumuna doğru, doğrudan reaksiyona doğru (→) .
b) Le Chatelier ilkesine göre, sıcaklık arttıkça dengeler değişir endotermik reaksiyona doğru (- Q ), yani. ters reaksiyona doğru - CO2'nin ayrışma reaksiyonu (←) , Çünkü enerjinin korunumu kanununa göre:
Q - 2 CO (g) + O 2 (g) ↔ 2 CO 2 (g) + Q
V) Artan oksijen konsantrasyonuyla sistemin dengesi değişir CO2 üretimine yönelik (→) Çünküreaktanların (sıvı veya gaz halindeki) konsantrasyonundaki bir artış ürünlere doğru kayar, yani; doğrudan tepkiye doğru.
Bunlara ek olarak:
Örnek 1. Sistemdeki ileri ve geri reaksiyon hızı kaç kez değişecektir:
2 BU YÜZDEN 2 (d) +Ö 2 (g) = 2BU YÜZDEN 3 (G)
gaz karışımının hacmi üç kat azalırsa? Sistemin dengesi hangi yöne kayacak?
Çözüm. Reaktanların konsantrasyonlarını gösterelim: [BU YÜZDEN 2 ]= A , [HAKKINDA 2 ] = B , [ BU YÜZDEN 3 ] = İle. Kütle hızı kanununa görev Hacim değişmeden önce doğrudan ve ters reaksiyonlar:
v vesaire = ka 2 B
v varış. = İLE 1 İle 2 .
Homojen bir sistemin hacmini üç kat azalttıktan sonra, reaktanların her birinin konsantrasyonu üç kat artacaktır: [BU YÜZDEN 2 ] = 3 A , [HAKKINDA 2 ] = 3 B ; [ BU YÜZDEN 3 ] = 3 İle . Yeni hız konsantrasyonlarındav ’ ileri ve geri reaksiyon:
v ’ vesaire = İLE (3 A ) 2 (3 B ) = 27 ka 2 B
v ’ varış. = İLE 1 (3 İle ) 2 = 9 İLE 1 İle 2
Buradan:
Sonuç olarak, ileri reaksiyonun hızı 27 kat, ters reaksiyonun hızı ise yalnızca dokuz kat arttı. Sistemin dengesi eğitime kaydıBU YÜZDEN 3 .
Örnek 2. Sıcaklık 30°C'den 70°C'ye çıktığında gaz fazında meydana gelen bir reaksiyonun hızının kaç kat artacağını hesaplayın Ö C, reaksiyonun sıcaklık katsayısı 2 ise.
Çözüm. Kimyasal reaksiyon hızının sıcaklığa bağımlılığı, aşağıdaki formüle göre ampirik Van't Hoff kuralıyla belirlenir:
Bu nedenle reaksiyon hızıν T 2 70 sıcaklıkta Ö Daha fazla reaksiyon hızıylaν T 1 30 sıcaklıkta Ö C 16 kez.
Örnek 3. Homojen bir sistemin denge sabiti:
CO(g) + H 2 O(g) = CO 2 (g) + N 2 (G)
850'de Ö C, 1'e eşittir. Başlangıç konsantrasyonları şu ise, dengedeki tüm maddelerin konsantrasyonlarını hesaplayın: [CO] referans =3 mol/l, [H 2 HAKKINDA] referans = 2 mol/l.
Çözüm. Dengede ileri ve geri reaksiyonların hızları eşittir ve bu hızların sabitlerinin oranı sabittir ve verilen sistemin denge sabiti olarak adlandırılır:
v pr = İLE 1 [RÜYA 2 HAKKINDA]
v varış. = K 2 [CO 2 ][N 2 ]
Problem ifadesinde başlangıç konsantrasyonları verilirken, ifadedeİLE R sistemdeki tüm maddelerin yalnızca denge konsantrasyonlarını içerir. Diyelim ki denge konsantrasyonu anında [CO 2 ] R = X mol/l. Sistemin denklemine göre oluşan hidrojenin mol sayısı da olacaktır.X mol/l. Aynı sayıda mol (X mol/l) CO ve H 2 O eğitim için harcanıyorX mol CO 2 ve N 2 . Bu nedenle, dört maddenin hepsinin denge konsantrasyonları şöyledir:
[CO 2
]
R = [H 2
]
R =
X
mol/l;
[CO] R = (3 – X ) mol/l;
[H 2 HAKKINDA] R = (2 – X ) mol/l.
Denge sabitini bilerek değeri buluruzX ve ardından tüm maddelerin başlangıç konsantrasyonları:
Dolayısıyla istenen denge konsantrasyonları şöyledir:
[CO 2 ] R = 1,2 mol/l;
[H 2 ] R = 1,2 mol/l;
[CO] R = 3 – 1,2 = 1,8 mol/l;
[H 2 HAKKINDA] R = 2 – 1,2 = 0,8 mol/l.
Örnek 4. Belirli bir sıcaklıkta sistemdeki denge konsantrasyonları
2CO (g) + O2 (g) ↔ 2CO2 (g) şu şekildeydi: = 0,2 mol/l, = 0,32 mol/l, = 0,16 mol/l. Bu sıcaklıkta denge sabitini ve ilk karışım CO2 içermiyorsa CO ve O2'nin başlangıç konsantrasyonlarını belirleyin.
Çözüm:
1). Denge konsantrasyonları problem ifadesinde verildiğinden denge sabiti 2'ye eşittir:
2). İlk karışım C02 içermiyorsa, kimyasal denge anında sistemde 0.16 mol C02 oluşmuştur.
UHR'ye göre:
2CO (g) + O2 (g) ↔ 2CO2 (g)
0,16 mol CO2 oluşumu gerekli:
υ reaksiyona giren (CO) = υ (CO2) = 0,16 mol
υ reaksiyona giren (O 2) = 1/2υ (CO 2) = 0,08 mol
Buradan,
υ başlangıç = υ tepkimeye giren + υ denge
υ başlangıç (CO) = 0,16 +0,2 = 0,36 mol
υ başlangıç (O 2) = 0,08 +0,32 = 0,4 mol
|
Madde |
CO2 |
||
|
Orijinalden |
0,36 |
||
|
C tepki verdi |
0,16 |
0,08 |
0,16 |
|
C dengesi |
0,32 |
0,16 |
Örnek 5.Sistemdeki HI'nın denge konsantrasyonunu belirleyin
H 2 (g) + I 2 (g) ↔ 2HI (g) ,
belirli bir sıcaklıkta denge sabiti 4 ise ve başlangıç H2, I2 ve HI konsantrasyonları sırasıyla 1, 2 ve 0 mol/l ise.
Çözüm. Zamanın bir noktasında x mol/l'nin oluşmasına izin verin MERHABA
|
Madde |
H2 |
ben 2 |
|
|
kaynaktan , mol/l |
|||
|
pro-tepki ile. , mol/l |
x/2 |
x/2 |
|
|
c eşit , mol/l |
1-x/2 |
PCl 5 (g) = RS ben 3 (d) +İLE ben 2(G); Δ N= + 92,59 kJ. Nasıl değiştirilir: a) sıcaklık; b) basınç; c) dengeyi doğrudan reaksiyona - ayrışmaya doğru kaydıracak konsantrasyonPCl 5 ? Çözüm. Kimyasal dengedeki bir yer değiştirme veya kayma, reaksiyon koşullarından birindeki bir değişikliğin sonucu olarak reaksiyona giren maddelerin denge konsantrasyonlarındaki bir değişikliktir. Dengenin kaydığı yön Le Chatelier ilkesiyle belirlenir: a) ayrışma reaksiyonundan bu yanaPCl 5 endotermik (Δ N > 0) dengeyi doğrudan reaksiyona doğru kaydırmak için sıcaklığın arttırılması gerekir; b) bu sistemde PCl'nin ayrışması nedeniyle 5 hacimde bir artışa yol açar (bir gaz molekülünden iki gazlı molekül oluşur), daha sonra dengeyi doğrudan reaksiyona kaydırmak için basıncı azaltmak gerekir; c) RS konsantrasyonunun arttırılmasıyla dengede belirtilen yönde bir kayma elde edilebilirben 5 ve PCl konsantrasyonunda bir azalma 3 veya Cl 2 . |
Başlangıç malzemeleri ve reaksiyon ürünleri de dahil olmak üzere bir sistemin parametrelerinin incelenmesi, hangi faktörlerin kimyasal dengeyi değiştirdiğini ve istenen değişikliklere yol açtığını bulmayı mümkün kılar. Endüstriyel teknolojiler, Le Chatelier, Brown ve diğer bilim adamlarının, daha önce imkansız görünen süreçleri gerçekleştirmeyi ve ekonomik faydalar elde etmeyi mümkün kılan, tersine çevrilebilir reaksiyonları gerçekleştirme yöntemleri hakkındaki sonuçlarına dayanmaktadır.
Çeşitli kimyasal işlemler
Termal etkinin özelliklerine bağlı olarak birçok reaksiyon ekso- veya endotermik olarak sınıflandırılır. Birincisi ısı oluşumuyla, örneğin karbonun oksidasyonu, konsantre sülfürik asidin hidrasyonuyla gelir. İkinci tür değişiklik termal enerjinin emilmesiyle ilişkilidir. Endotermik reaksiyon örnekleri: kalsiyum karbonatın sönmüş kireç ve karbon dioksit oluşumu ile ayrışması, metanın termal ayrışması sırasında hidrojen ve karbon oluşumu. Ekzotermik ve endotermik süreçlerin denklemlerinde termal etkinin belirtilmesi gerekir. Reaksiyona giren maddelerin atomları arasında elektronların yeniden dağıtımı redoks reaksiyonlarında meydana gelir. Reaktiflerin ve ürünlerin özelliklerine göre dört tür kimyasal işlem ayırt edilir:
Prosesleri karakterize etmek için reaksiyona giren bileşiklerin etkileşiminin tam olması önemlidir. Bu özellik, reaksiyonların geri dönüşümlü ve geri dönüşümsüz olarak bölünmesinin temelini oluşturur.
Reaksiyonların tersine çevrilebilirliği
Tersinir süreçler kimyasal olayların çoğunu oluşturur. Reaktiflerden nihai ürünlerin oluşumu doğrudan bir reaksiyondur. Tersi durumda, başlangıç maddeleri bunların ayrışma veya sentez ürünlerinden elde edilir. Reaksiyona giren karışımda, orijinal moleküllerin ayrışmasıyla aynı sayıda bileşiğin elde edildiği bir kimyasal denge ortaya çıkar. Tersinir proseslerde reaktanlar ve ürünler arasında “=” işareti yerine “↔” veya “⇌” sembolleri kullanılır. Okların uzunlukları eşit olmayabilir, bu da reaksiyonlardan birinin baskınlığından kaynaklanmaktadır. Kimyasal denklemlerde maddelerin (g - gazlar, g - sıvılar, t - katılar) toplam özelliklerini belirtebilirsiniz. Tersine çevrilebilir süreçleri etkilemeye yönelik bilimsel temelli yöntemler büyük pratik öneme sahiptir. Böylece amonyak üretimi, dengeyi hedef ürünün oluşumuna doğru kaydıran koşullar yaratıldıktan sonra karlı hale geldi: 3H2 (g) + N2 (g) ⇌ 2NH3 (g). Geri dönüşü olmayan olaylar, çözünmeyen veya az çözünen bir bileşiğin ortaya çıkmasına ve reaksiyon küresini terk eden bir gazın oluşmasına yol açar. Bu tür işlemler arasında iyon değişimi ve maddelerin parçalanması yer alır.
Kimyasal denge ve yer değiştirme koşulları
İleri ve geri süreçlerin özellikleri çeşitli faktörlerden etkilenir. Bunlardan biri zamandır. Reaksiyon için alınan maddenin konsantrasyonu giderek azalır ve nihai bileşik artar. İleriye doğru tepki giderek yavaşlıyor, ters yöndeki süreç ise hız kazanıyor. Belirli bir aralıkta iki karşıt süreç eş zamanlı olarak gerçekleşir. Maddeler arasında etkileşimler meydana gelir ancak konsantrasyonlar değişmez. Bunun nedeni sistemde kurulan dinamik kimyasal dengedir. Korunması veya değiştirilmesi şunlara bağlıdır:
- sıcaklık koşulları;
- bileşiklerin konsantrasyonları;
- basınç (gazlar için).
Kimyasal denge değişimi
1884'te Fransa'dan seçkin bilim adamı A.L. Le Chatelier, bir sistemi dinamik denge durumundan çıkarmanın yollarının bir açıklamasını önerdi. Yöntem dış faktörlerin etkilerinin dengelenmesi ilkesine dayanmaktadır. Le Chatelier, reaksiyona giren karışımda dış kuvvetlerin etkisini telafi eden süreçlerin ortaya çıktığını fark etti. Fransız araştırmacı tarafından formüle edilen ilke, denge durumunda koşullardaki bir değişikliğin, dış etkileri zayıflatan bir reaksiyonun ortaya çıkmasını desteklediğini belirtiyor. Denge kayması bu kurala uyar; bileşim, sıcaklık koşulları ve basınç değiştiğinde gözlenir. Bilim adamlarının bulgularına dayanan teknolojiler endüstride kullanılmaktadır. Pratik olarak imkansız olduğu düşünülen birçok kimyasal işlem, dengeyi değiştirme yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilir.
Konsantrasyon etkisi
Belirli bileşenlerin etkileşim bölgesinden çıkarılması veya bir maddenin ilave kısımlarının eklenmesi durumunda dengede bir kayma meydana gelir. Ürünlerin reaksiyon karışımından çıkarılması genellikle oluşum hızlarının artmasına neden olur; aksine, maddelerin eklenmesi bunların tercihli ayrışmasına yol açar. Esterifikasyon prosesinde dehidrasyon için sülfürik asit kullanılır. Reaksiyon küresine girdiğinde metil asetatın verimi artar: CH3COOH + CH3OH ↔ CH3COOCH3 + H2O. Sülfür dioksit ile etkileşime giren oksijeni eklerseniz, kimyasal denge doğrudan doğruya kayar. kükürt trioksit oluşumunun reaksiyonu. Oksijen, SO3 moleküllerine bağlanır, konsantrasyonu azalır; bu, Le Chatelier'in tersinir süreçlere ilişkin kuralıyla tutarlıdır.
Sıcaklık değişimi
Isının emilmesini veya salınmasını içeren işlemler endotermik ve ekzotermiktir. Dengeyi değiştirmek için reaksiyona giren karışımdan ısıtma veya ısının uzaklaştırılması kullanılır. Sıcaklıktaki bir artışa, ek enerjinin emildiği endotermik olayların oranındaki bir artış eşlik eder. Soğutma, ısının açığa çıkmasıyla ortaya çıkan ekzotermik süreçlerin avantajına yol açar. Karbondioksit kömürle etkileşime girdiğinde, ısıtmaya monoksit konsantrasyonunda bir artış eşlik eder ve soğutma, baskın kurum oluşumuna yol açar: CO 2 (g) + C (t) ↔ 2CO (g).
Basıncın etkisi
Basınç değişiklikleri, gazlı bileşikler içeren karışımların reaksiyona girmesi için önemli bir faktördür. Ayrıca başlangıç ve sonuç maddelerinin hacimleri arasındaki farka da dikkat etmelisiniz. Basınçtaki bir azalma, tüm bileşenlerin toplam hacminin arttığı olayların tercihli bir şekilde ortaya çıkmasına yol açar. Basınçtaki bir artış, süreci tüm sistemin hacminde bir azalmaya yönlendirir. Bu model, amonyak oluşumunun reaksiyonunda gözlenir: 0,5N2 (g) + 1,5 N2 (g) ⇌ NH3 (g). Sabit hacimde meydana gelen reaksiyonlarda basınçtaki bir değişiklik kimyasal dengeyi etkilemeyecektir.
Kimyasal proses için en uygun koşullar
Dengede bir değişim için koşulların yaratılması, büyük ölçüde modern kimya teknolojilerinin gelişimini belirler. Bilimsel teorinin pratik kullanımı, optimum üretim sonuçlarının elde edilmesine katkıda bulunur. En çarpıcı örnek amonyak üretimidir: 0,5N 2 (g) + 1,5 N 2 (g) ⇌ NH3 (g). Sistemdeki N2 ve H2 moleküllerinin içeriğindeki bir artış, karmaşık maddelerin basit olanlardan sentezi için elverişlidir. Reaksiyona ısı salınımı eşlik eder, bu nedenle sıcaklıktaki bir azalma NH3 konsantrasyonunda bir artışa neden olacaktır. Başlangıç bileşenlerinin hacmi hedef üründen daha fazladır. Basınçtaki bir artış NH3 veriminde bir artış sağlayacaktır.
Üretim koşullarında tüm parametrelerin (sıcaklık, konsantrasyon, basınç) optimal oranı seçilir. Ayrıca reaktifler arasındaki temas alanı da büyük önem taşımaktadır. Katı heterojen sistemlerde yüzey alanındaki artış reaksiyon hızının artmasına neden olur. Katalizörler ileri ve geri reaksiyonların hızını arttırır. Bu özelliklere sahip maddelerin kullanımı kimyasal dengede bir değişikliğe yol açmaz, ancak bunun başlangıcını hızlandırır.
Görev kataloğu.
Hazırlık görevleri
Bu görevlerle ilgili testler yapın
Görev kataloğuna dön
MS Word'de yazdırma ve kopyalama sürümü
Reaksiyondaki kimyasal denge, reaksiyon ürününün oluşumuna doğru kayar.
1) basınçta azalma
2) artan sıcaklık
3) katalizör eklemek
4) hidrojen eklenmesi
Çözüm.
Basınçtaki bir azalma (dış etki), basıncı artıran süreçlerin yoğunlaşmasına yol açacaktır; bu, dengenin daha fazla sayıda gazlı parçacığa (basınç oluşturan) doğru kayacağı anlamına gelir; reaktiflere doğru.
Sıcaklık yükseldiğinde (dış etki), sistem sıcaklığı düşürme eğiliminde olacaktır, bu da ısıyı emme işleminin yoğunlaşacağı anlamına gelir. denge endotermik reaksiyona doğru kayacaktır, yani. reaktiflere doğru.
Hidrojenin eklenmesi (dış etki), hidrojen tüketen süreçlerin yoğunlaşmasına yol açacaktır; denge reaksiyon ürününe doğru kayar
Cevap: 4
Kaynak: Yandex: Kimyada Birleşik Devlet Sınavı eğitim çalışması. Seçenek 1.
Denge başlangıç maddelerine doğru kayar.
1) basıncın azaltılması
2) ısıtma
3) bir katalizörün tanıtılması
4) hidrojen eklenmesi
Çözüm.
Le Chatelier ilkesi - eğer dengedeki bir sistem, denge koşullarından herhangi biri (sıcaklık, basınç, konsantrasyon) değiştirilerek dışarıdan etkilenirse, sistemdeki dış etkiyi telafi etmeyi amaçlayan süreçler geliştirilir.
Basınçtaki bir azalma (dış etki), basıncı artıran süreçlerin yoğunlaşmasına yol açacaktır; bu, dengenin daha fazla sayıda gazlı parçacığa (basınç oluşturan) doğru kayacağı anlamına gelir; reaksiyon ürünlerine doğru.
Sıcaklık yükseldiğinde (dış etki), sistem sıcaklığı düşürme eğiliminde olacaktır, bu da ısıyı emme işleminin yoğunlaşacağı anlamına gelir. denge endotermik reaksiyona doğru kayacaktır, yani. reaksiyon ürünlerine doğru.
Katalizör denge değişimini etkilemez
Hidrojenin eklenmesi (dış etki), hidrojen tüketen süreçlerin yoğunlaşmasına yol açacaktır; denge başlangıç maddelerine doğru kayacaktır
Cevap: 4
Kaynak: Yandex: Kimyada Birleşik Devlet Sınavı eğitim çalışması. Seçenek 2.
Dmitry Kolomiets 11.12.2016 17:35
4 doğru olamaz çünkü Hidrojen eklendiğinde denge tüketimine, yani reaksiyon ürünlerine doğru kayacaktır.
Alexander Ivanov
Geriye ÜRÜNLER denkleminin hangi kısmına ait olduğunu bulmak kalıyor
Sistemde
Kimyasal dengenin sağa doğru kayması aşağıdakilere katkıda bulunacaktır:
1) sıcaklığın azaltılması
2) karbondioksit (II) oksit konsantrasyonunda artış
3) basınçta artış
4) klor konsantrasyonunu azaltmak
Çözüm.
Tepkiyi analiz etmek ve dengenin sağa kaymasına hangi faktörlerin katkıda bulunacağını bulmak gerekir. Reaksiyon en-do-ter-mi-che-skaya'dır, gaz fazında ilerleyen homojen gazlı ürünlerin hacminde bir artışla meydana gelir. Le Chatelier ilkesine göre sistem, dışarıdan gelen bir etkiye tepki gösterir. Bu nedenle sıcaklığı artırırsanız, basıncı azaltırsanız, başlangıç maddelerinin konsantrasyonunu artırırsanız veya ürün reaksiyonlarının sayısını azaltırsanız dengeyi sağa kaydırabilirsiniz. Bu parametreleri ve-tov'un seçenekleriyle karşılaştırdıktan sonra 4 numaralı cevabı seçiyoruz.
Cevap: 4
Bir reaksiyonda kimyasal dengenin sola kayması
katkıda bulunacak
1) klor konsantrasyonunu azaltmak
2) hidrojen klorür konsantrasyonunun azaltılması
3) basınçta artış
4) sıcaklıkta azalma
Çözüm.
Dengedeki bir sistem üzerindeki etkiye, sistemin direnci de eşlik eder. Başlangıç maddelerinin konsantrasyonu azaldığında denge bu maddelerin oluşumuna doğru kayar; Sola.
