Kimyoviy muvozanat holati bir qator omillarga bog'liq: harorat, bosim, reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasi. Keling, ushbu omillarning ta'sirini batafsil ko'rib chiqaylik.
Muvozanat tizimining tarkibiy qismlari konsentratsiyasining doimiy haroratda o'zgarishi muvozanatni siljitadi, ammo muvozanat konstantasining qiymati o'zgarmaydi. Agar reaksiya uchun A (yoki B) moddasining konsentratsiyasi oshirilsa, u holda to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi ortadi va vaqtning boshlang'ich momentidagi teskari reaktsiya tezligi o'zgarmaydi. Balans buziladi. Keyin boshlang'ich moddalarning konsentratsiyasi pasaya boshlaydi va reaktsiya mahsulotlarining konsentratsiyasi ortadi va bu yangi muvozanat o'rnatilguncha davom etadi. Bunday hollarda biz muvozanat reaksiya mahsuloti hosil bo'lish tomon siljiydi yoki o'ngga siljiydi deymiz.
Xuddi shu tarzda bahslashib, C moddasining konsentratsiyasi oshirilsa, muvozanat qayerga siljishini o'zingiz aniqlang; D moddasining konsentratsiyasini pasaytiradi.
Komponentlarning kontsentratsiyasini o'zgartirib, muvozanatni kerakli yo'nalishga o'tkazish, reaktsiya mahsulotlarining unumini oshirish yoki kamaytirish mumkin; boshlang'ich materiallardan to'liqroq foydalanishga intilish yoki aksincha,
Ikkinchi vazifani bajarish uchun to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya A yoki B komponentlardan biri tugaguncha davom etishini eslaymiz.Reaksiya tenglamasidan ko'rinib turibdiki, reaksiyaga kirishuvchi moddalar ekvimolyar * kattaliklarda reaksiyaga kirishadi, bundan tashqari, ularning konsentratsiyasi teng bo'ladi. muammoning holati. Demak, reaksiyaga kirishayotgan A va B moddalari bir vaqtda tugaydi. Reaksiya tenglamasidan ham ko‘rinadiki, bir mol A moddaga aylantirilganda ikki mol C va bir mol D modda hosil bo‘ladi.Shuning uchun C va D moddalar miqdoriga ulardan bir muncha ko‘proq qo‘shiladi. allaqachon tizimda. Oddiy hisob-kitoblardan so'ng biz kerakli natijani olamiz:
[A] = [B] = 0 mol/L; [C] = 2 +2 = 4 mol/l; [D] = 2 +1 = 3 mol/l.
C va D moddalari 2: 1 nisbatda reaksiyaga kirishishini esda tutib, uchinchi vazifa uchun ham xuddi shunday fikr yuriting va hisob etishmayotgan moddaning miqdoriga qarab amalga oshirilishi kerak (ushbu moddani aniqlang). Hisob-kitoblarni bajaring va natijani oling:
[A] \u003d [B] \u003d 1 + 2/2 \u003d 2 mol / l; [C] = 0 mol/l; [D] = 2-2/2 = 1 mol/l.
A + B C + D reaksiyaning muvozanat konstantasi birga teng. Dastlabki konsentratsiya [A]o = 0,02 mol/l. Dastlabki konsentrasiyalari [B]o 0,02 ga teng bo'lsa, A moddaning necha foizi transformatsiyaga uchraydi; 0,1; 0,2?
A moddaning muvozanat konsentratsiyasini x bilan belgilang va muvozanat konstantasining ifodasini yozing. B moddaning muvozanat konsentratsiyasi ham x ga teng bo'ladi. Reaksiya mahsulotlarining kontsentratsiyasi (C va D) bir-biriga teng va 0,02x ga teng bo'ladi. (Buni reaksiya tenglamasi yordamida ko'rsating.)
Muvozanat doimiysi uchun ifoda yozamiz.
Kravn. \u003d (0,02 - x) (0,02 - x) / x2 \u003d 1
X uchun tenglamani yechib, natijaga erishamiz: x \u003d 0,01. Shunday qilib, birinchi holda, A moddasining yarmi (yoki 50%) transformatsiyaga uchradi.
Ikkinchi holda, muvozanat konstantasi teng bo'ladi
Kravn. \u003d (0,02 - x) (0,02 - x) / (0,1 - (0,02 - x)) \u003d 1
Ushbu ifodani o'zingiz oling va tenglamani yechib, natijani tekshiring (x = 0,003). Shuning uchun (0,02 - 0,003) mol A moddasi reaksiyaga kirdi, bu 83,5% ni tashkil qiladi.
Uchinchi holat uchun masalani o'zingiz hal qiling, shuningdek, reaksiyaga kirishgan moddaning miqdorini x deb belgilab, xuddi shu masalani yeching.
Olingan natijalardan muhim xulosa chiqarish mumkin. Doimiy muvozanat konstantasida reaksiyaga kirishuvchi moddaning ulushini oshirish uchun tizimdagi ikkinchi reaktiv miqdorini oshirish kerak. Shunga o'xshash muammo, masalan, chiqindilarni kimyoviy vositalar bilan qayta ishlashda paydo bo'ladi.
Haroratning oshishi bilan to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligi oshadi, lekin agar to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya endotermik bo'lsa (?N > 0), u holda to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi teskari reaktsiya tezligidan ko'proq ortadi, va muvozanat mahsulotlar hosil bo'lishiga qarab yoki o'ngga siljiydi. To'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaning salbiy termal ta'siri (ekzotermik reaktsiya) bilan teskari reaksiya tezligi yanada kuchli oshadi va muvozanat chapga siljiydi.
Haroratning pasayishi bilan muvozanatni o'zgartirishning barcha mumkin bo'lgan holatlarini o'zingiz ko'rib chiqing.
5-rasmda E "a - E" a farqi reaksiyaning H ga teng ekanligini ko'rsatadi, bu muvozanat konstantasining qiymati reaksiyaning issiqlik effektining kattaligiga bog'liqligini bildiradi, ya'ni. reaksiya endo yoki ekzotermik bo'ladimi.
293°K da baʼzi reaksiyaning muvozanat konstantasi 5 10-3 ga, 1000°K da esa 2 10-6 ga teng. Bu reaksiyaning issiqlik effektining belgisi nima?
Masalaning shartlaridan kelib chiqadiki, harorat oshishi bilan muvozanat konstantasi kamayadi. Biz (22) ifodadan foydalanamiz va konstanta kamayishi uchun reaksiyaning DH belgisi qanday bo'lishi kerakligini ko'ramiz.
Kequiv. eksponensial funksiya bilan ifodalanadi, uning qiymati argumentning kamayishi bilan kamayadi, bizning holatlarimizda DH/RT ifodasining qiymati. Argumentning qiymati kamayishi uchun DH qiymati salbiy bo'lishi kerak. Shuning uchun ko'rib chiqilayotgan reaksiya ekzotermikdir.
Bosimning o'zgarishi gazsimon komponentlarni o'z ichiga olgan tizimlarning holatiga sezilarli ta'sir qiladi. Bunday holda, gaz qonunlariga muvofiq, tizimning hajmi o'zgaradi va bu gazsimon moddalar kontsentratsiyasining (yoki ularning qisman bosimining) o'zgarishiga olib keladi. Shunday qilib, bosim ortishi bilan hajm kamayadi va gazsimon moddalar kontsentratsiyasi ortadi. Konsentratsiyaning oshishi, biz allaqachon bilganimizdek, uning konsentratsiyasini oshirgan reaktiv iste'moli tomon muvozanatning o'zgarishiga olib keladi. Bunday holda, u biroz boshqacha shakllantirilishi mumkin. ?Bosim ortganda muvozanat gazsimon moddalarning kamroq miqdori tomon siljiydi yoki oddiyroq aytganda, gazsimon moddalar molekulalari sonining kamayishi tomon siljiydi. Qattiq va suyuqliklarning konsentratsiyasi bosim bilan o'zgarmaydi.
Azot va vodoroddan ammiak sintezining klassik misolini ko'rib chiqing
3H2 + N2 - 2NH3, (DN< 0).
Tizim faqat gazsimon moddalardan iborat bo'lganligi sababli va ammiak hosil bo'lganda molekulalar soni kamayadi, keyin bosim ortishi bilan muvozanat o'ngga, ammiakning ko'proq chiqishi tomon siljiydi. Shuning uchun ammiakning sanoat sintezi yuqori bosimda amalga oshiriladi.
Reaksiyaning issiqlik ta'sirini bilib, mahsulotning maksimal rentabelligini hisobga olgan holda, ammiak sintezi uchun harorat sharoitlarini o'zingizga taklif qiling. Ushbu shartlar jarayonning kinetik omillari bilan qanday bog'liq?
Bosimning oshishi quyidagi reaksiyalar muvozanatiga qanday ta'sir qiladi?
kimyoviy kinetik katalizator inhibitori
CaCO3 (c.) - CaO (c.) + CO2 (g.);
4Fe(c.) + 3O2(g.) - 2Fe2O3(c.).
Birinchi reaktsiyada faqat karbonat angidrid CO2 gazsimon bo'ladi, shuning uchun bosim ortishi bilan muvozanat chapga, gazsimon modda miqdorining pasayishi tomon siljiydi.
Ikkinchi ishni o'zingiz ko'rib chiqing.
Mahsulotlarning yuqori hosildorligiga erishish uchun bu reaksiyalardagi bosimni qanday o'zgartirish kerak?
Tashqi ta'sirlar ostida muvozanat tizimining holatini o'zgartirishning barcha holatlarini Le Chatelier printsipini shakllantirish orqali umumlashtirish mumkin:
Muvozanat holatida bo‘lgan tizimga tashqi ta’sir ko‘rsatilsa, muvozanat tashqi ta’sir ta’sirini zaiflashtiruvchi tomonga siljiydi.
Yuqorida ko'rib chiqilgan barcha holatlarda Le Chatelier printsipi qanoatlantiriladimi yoki yo'qligini tekshiring.
Tashqi sharoitlar o‘zgarganda muvozanatning o‘zgarishiga o‘z misollaringizni keltiring va ularni Le Shatelye tamoyili asosida tushuntiring.
Shunday qilib, biz kimyoviy reaksiyalarning borishi qonuniyatlari bilan bog'liq asosiy masalalarni ko'rib chiqdik. Ushbu naqshlarni bilish optimal natijaga erishish uchun muayyan jarayonlarni amalga oshirish shartlariga mazmunli ta'sir ko'rsatishga imkon beradi.
O'z-o'zini nazorat qilish uchun savollar
- 1. Qanday reaksiyalar qaytarilmas deb ataladi?
- 2. To'g'ri va teskari reaksiyalarning tezligi vaqt o'tishi bilan qanday va nima uchun o'zgaradi?
- 3. Kimyoviy muvozanat deb nimaga aytiladi?
- 4. Kimyoviy muvozanatni miqdoriy jihatdan qanday qiymat xarakterlaydi?
- 5. Muvozanat konstantasining qiymati nima bilan belgilanadi: reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasi; reaktivlarning tabiati; umumiy bosim; harorat; katalizator mavjudligi?
- 6. Haqiqiy kimyoviy muvozanatning xususiyatlari qanday?
- 7. Soxta kimyoviy muvozanatning haqiqiy muvozanatdan farqi nimada?
- 8. Le Shatelye tamoyilining formulasini keltiring.
- 9. Le Shatelye tamoyilining oqibatlarini shakllantiring.
2/15 vazifa
2 .
Tizimdagi kimyoviy muvozanat
S 4 H 10 (g) ⇄ S 4 H 6 (g) + 2H 2 (g) - Q
da boshlang'ich materiallar tomon siljiydi
To'g'ri
Le Chatelier printsipiga ko'ra -
To'g'ri emas
Le Chatelier printsipiga ko'ra - Muvozanat holatini belgilovchi omillardan birortasini oʻzgartirish orqali muvozanat tizimiga tashqaridan taʼsir etsa, tizimda bu taʼsirni zaiflashtiruvchi jarayonning yoʻnalishi ortadi.
Haroratning pasayishi bilan (tashqi ta'sir - tizimning sovishi) tizim haroratni oshirishga moyil bo'ladi, ya'ni ekzotermik jarayon (teskari reaktsiya) kuchayadi, muvozanat chapga, reaktivlar tomon siljiydi.
3/15 vazifa
3 .
Reaksiyadagi muvozanat
CaCO 3 (televizor) \u003d CaO (tv) + CO 2 (g) - Q
mahsulotlarga o'tish
To'g'ri
Le Chatelier printsipiga ko'ra - e Agar muvozanat tizimiga tashqaridan ta'sir etsa, muvozanat holatini belgilovchi omillardan birortasini o'zgartirsa, tizimda bu ta'sirni zaiflashtiradigan jarayonning yo'nalishi kuchayadi -
To'g'ri emas
Le Chatelier printsipiga ko'ra - e Agar muvozanat tizimiga tashqaridan ta'sir etsa, muvozanat holatini belgilovchi omillardan birortasini o'zgartirsa, tizimda bu ta'sirni zaiflashtiradigan jarayonning yo'nalishi kuchayadi - haroratning oshishi (isitish) bilan tizim haroratni pasaytirishga moyil bo'ladi, ya'ni issiqlikni yutish jarayoni kuchayadi, muvozanat endotermik reaktsiyaga o'tadi, ya'ni. mahsulotlarga nisbatan.
4/15 vazifa
4 .
Reaksiyadagi muvozanat
C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) \u003d C 2 H 5 OH (g) + Q
mahsulot tomon harakatlaning
To'g'ri
Le Chatelier printsipiga ko'ra - e
To'g'ri emas
Le Chatelier printsipiga ko'ra - e Agar muvozanat tizimiga tashqaridan ta'sir etsa, muvozanat holatini belgilovchi omillardan birini o'zgartirsa, bu ta'sirni zaiflashtiradigan jarayonning yo'nalishi tizimda kuchayadi - umumiy bosimning oshishi bilan tizim uni pasaytirishga moyil bo'ladi, muvozanat gazsimon moddalarning kamroq miqdoriga, ya'ni mahsulotlarga o'tadi.
5/15 vazifa
5 .
O 2 (g) + 2CO (g) ⇄ 2CO 2 (g) + Q
A. Haroratning pasayishi bilan ma'lum tizimdagi kimyoviy muvozanat reaksiya mahsulotlari tomon siljiydi.
B. Uglerod oksidi kontsentratsiyasining kamayishi bilan sistemaning muvozanati reaksiya mahsulotlari tomon siljiydi.
To'g'ri
To'g'ri emas
Faqat A to'g'ri, Le Shatelier printsipiga ko'ra, haroratning pasayishi bilan kimyoviy muvozanat ekzotermik reaksiyaga, ya'ni reaksiya mahsulotlariga siljiydi. B bayonoti noto'g'ri, chunki uglerod oksidi kontsentratsiyasining pasayishi bilan tizim uni oshirishga moyil bo'ladi, ya'ni uning hosil bo'lish yo'nalishi ortadi, tizimning muvozanati chapga, reagentlar tomon siljiydi.
6/15 vazifa
6 .
Bosimning ortishi teskari reaksiyada mahsulot(lar)ning hosildorligini oshiradi
To'g'ri
To'g'ri emas
Le Chatelier printsipiga ko'ra - e Agar muvozanat tizimiga tashqaridan ta'sir etsa, muvozanat holatini belgilovchi omillardan birini o'zgartirsa, bu ta'sirni zaiflashtiradigan jarayonning yo'nalishi tizimda kuchayadi - bosim oshgani sayin, tizim uni pasaytirishga intiladi, muvozanat kamroq miqdorda gazsimon moddalar tomon siljiydi. Ya'ni, tenglamaning o'ng tomonidagi (mahsulotlarda) gazsimon moddalar miqdori chap tomonidagidan (reaktivlarda) kamroq bo'lgan reaktsiyalarda bosimning oshishi mahsulot unumini oshishiga olib keladi. (lar), boshqacha aytganda, muvozanat mahsulotlar tomon siljiydi. Bu shart faqat ikkinchi versiyada qondiriladi - chap tomonda - 2 mol gaz, o'ng tomonda - 1 mol gaz.
Bunday holda, qattiq va suyuq moddalar muvozanatning siljishiga hissa qo'shmaydi. Agar gazsimon moddalarning miqdori tenglamaning o'ng va chap qismlarida teng bo'lsa, bosimning o'zgarishi muvozanatning siljishiga olib kelmaydi.
7/15 vazifa
7 .
Tizimdagi kimyoviy muvozanatni o'zgartirish uchun
H 2 (g) + Br 2 (g) ⇄ 2HBr (g) + Q
mahsulotga nisbatan zarur
To'g'ri
To'g'ri emas
Le Chatelier printsipiga ko'ra, tizim tashqi ta'sirlarga qarshi turadi. Shuning uchun muvozanatni o'ngga, mahsulot tomon siljitish mumkin, agar harorat pasaysa, boshlang'ich moddalarning konsentratsiyasi ko'paytirilsa yoki reaktsiya mahsulotlarining miqdori kamaytirilsa. Tenglamaning o'ng va chap tomonidagi gazsimon moddalar miqdori teng bo'lgani uchun bosimning o'zgarishi muvozanatning siljishiga olib kelmaydi. Brom qo'shilishi uni iste'mol qiladigan jarayonlarning kuchayishiga olib keladi, ya'ni. muvozanat mahsulotlar tomon siljiydi.
15 tadan 8-topshiriq
8 .
Tizimda
2SO 2 (g) + O 2 (g) ⇄ 2SO 3 (g) + Qkimyoviy muvozanatning o'ngga siljishi qachon sodir bo'ladi
To'g'ri
To'g'ri emas
Haroratni pasaytiring (ya'ni, to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya ekzotermik), boshlang'ich moddalarning konsentratsiyasini oshiring yoki reaktsiya mahsulotlari miqdorini kamaytiring yoki bosimni oshiring (chunki to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya gazsimon moddalarning umumiy hajmining pasayishi bilan davom etadi).
9/15 vazifa
9 .
Tizimdagi kimyoviy muvozanatning siljishi haqidagi quyidagi hukmlar to'g'rimi?
CO (g) + Cl 2 (g) ⇄ COCl 2 (g) + Q
A. Bosim ortishi bilan kimyoviy muvozanat reaksiya mahsuloti tomon siljiydi.
B. Harorat pasayganda, bu sistemadagi kimyoviy muvozanat reaksiya mahsuloti tomon siljiydi.
To'g'ri
Le Chatelier printsipiga ko'ra, tizim tashqi ta'sirlarga qarshi turadi. Shuning uchun, muvozanatni o'ngga, mahsulot tomon siljitish mumkin haroratni pasaytirish bosimni oshiring
To'g'ri emas
Le Chatelier printsipiga ko'ra, tizim tashqi ta'sirlarga qarshi turadi. Shuning uchun, muvozanatni o'ngga, mahsulot tomon siljitish mumkin haroratni pasaytirish(ya'ni to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya ekzotermik), boshlang'ich moddalar kontsentratsiyasini oshirish yoki reaktsiya mahsulotlari miqdorini kamaytirish yoki bosimni oshiring(chunki to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya gazsimon moddalarning umumiy hajmining pasayishi bilan boradi). Shunday qilib, ikkala bayonot ham to'g'ri.
15/10-topshiriq
10 .
Tizimda
SO 2 (g) + Cl 2 (g) ⇄ SO 2 Cl 2 (g) + Q
kimyoviy muvozanatning o'ngga siljishi hissa qo'shadi
To'g'ri
To'g'ri emas
15/11-topshiriq
11 .
Qaysi sistemada vodorod konsentratsiyasining ortishi kimyoviy muvozanatni chapga siljitadi?
To'g'ri
To'g'ri emas
Le Chatelier printsipiga ko'ra, har qanday komponent kontsentratsiyasining ortishi bilan tizim uning kontsentratsiyasini pasaytirishga, ya'ni uni ishlatishga intiladi. Vodorod mahsulot bo'lgan reaksiyada uning konsentratsiyasining oshishi kimyoviy muvozanatni chapga, uni iste'mol qilish yo'nalishiga siljitadi.
15/12-topshiriq
12 .
Umumiy bosimning ortishi bilan muvozanat reaksiyadagi mahsulotlar tomon siljiydi
To'g'ri
Le Chatelier printsipiga ko'ra - e Agar muvozanat tizimiga tashqaridan ta'sir etsa, muvozanat holatini belgilovchi omillardan birini o'zgartirsa, bu ta'sirni zaiflashtiradigan jarayonning yo'nalishi tizimda kuchayadi -
To'g'ri emas
Le Chatelier printsipiga ko'ra - e Agar muvozanat tizimiga tashqaridan ta'sir etsa, muvozanat holatini belgilovchi omillardan birini o'zgartirsa, bu ta'sirni zaiflashtiradigan jarayonning yo'nalishi tizimda kuchayadi - umumiy bosimning oshishi bilan tizim uni pasaytirishga intiladi, muvozanat kamroq miqdorda gazsimon moddalar tomon siljiydi. Faqat to'rtinchi variantda mahsulotlar kamroq gazsimon moddalarni o'z ichiga oladi, ya'ni. to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya hajmning pasayishi bilan davom etadi, shuning uchun umumiy bosimning oshishi muvozanatni ushbu reaksiyadagi mahsulotlarga siljitadi.
1/15 vazifa
1 .
Umumiy bosimning pasayishi bilan muvozanat reaksiyadagi mahsulotlar tomon siljiydi
To'g'ri
e
To'g'ri emas
Le Chatelier printsipiga ko'ra - bosimning pasayishi bosimni oshiradigan jarayonlarning kuchayishiga olib keladi, bu esa muvozanatning ko'proq miqdordagi gazsimon zarrachalarga (bosim hosil qiluvchi) siljishini bildiradi. Faqat ikkinchi holatda, mahsulotlarda (tenglamaning o'ng tomonida) reaktivlarga (tenglamaning chap tomonida) qaraganda ko'proq gazsimon moddalar mavjud.
Vazifa
Qanday ta'sir qilishini aniqlang:
a) bosimning oshishi;
b) haroratning oshishi;
c) tizimni muvozanatlash uchun kislorod kontsentratsiyasini oshirish:
2CO(G) + O 2 (G) ↔ 2CO 2 (G) + Q
Qaror:
a) bosimning o'zgarishi gazsimon moddalar ishtirokidagi reaksiyalar muvozanatini siljitadi (d). Reaksiyadan oldin va keyin gazsimon moddalarning hajmlarini stexiometrik koeffitsientlar bilan aniqlaymiz:
Le Chatelier printsipiga ko'ra, ortib borayotgan bosim bilan , muvozanat o'zgaradi ta'lim tomoni haqida kamroq egallagan moddalar b b ovqatlaning, shuning uchun muvozanat o'ngga siljiydi, ya'ni. CO 2 hosil bo'lishiga, to'g'ridan-to'g'ri reaksiyaga (→) .
b) Le Shatelye printsipiga ko'ra, harorat ko'tarilganda, muvozanat o'zgaradi endotermik reaksiyaga (- Q ), ya'ni. teskari reaktsiya yo'nalishi bo'yicha - CO 2 ning parchalanish reaktsiyasi (←) , chunki energiya saqlanish qonuni:
Q - 2 CO (g) + O 2 (g) ↔ 2 CO 2 (g) + Q
ichida) Kislorod kontsentratsiyasi oshgani sayin tizimning muvozanati o'zgaradi CO 2 ni olish uchun (→) chunkireaktivlar kontsentratsiyasining ortishi (suyuq yoki gazsimon) mahsulotlar tomon siljiydi, ya'ni. to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaga.
Qo'shimcha:
1-misol Tizimda to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligi necha marta o'zgaradi:
2 SO 2 (d) +O 2 (d) = 2SO 3 (G)
agar gaz aralashmasining hajmi uch barobar ko'paytirilsa? Tizimning muvozanati qaysi tomonga siljiydi?
Qaror. Reaksiyaga kiruvchi moddalarning konsentrasiyalarini belgilaymiz: [SO 2 ]= a , [O 2 ] = b , [ SO 3 ] = bilan. Tezlik massalarining ta'sir qonuniga ko'rav Hajmi o'zgarishidan oldin oldinga va teskari reaktsiyalar:
v va boshqalar = Ka 2 b
v arr = Kimga 1 bilan 2 .
Bir hil tizim hajmini uch marta kamaytirgandan so'ng, reaktivlarning har birining kontsentratsiyasi uch marta ortadi: [SO 2 ] = 3 a , [O 2 ] = 3 b ; [ SO 3 ] = 3 bilan . Yangi tezlik konsentrasiyalaridav ’ oldinga va orqaga reaktsiya:
v ’ va boshqalar = Kimga (3 a ) 2 (3 b ) = 27 Ka 2 b
v ’ arr = Kimga 1 (3 bilan ) 2 = 9 Kimga 1 bilan 2
Bu yerdan:
Shunday qilib, to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi 27 marta, teskari esa atigi to'qqiz marta oshdi. Tizimning muvozanati ta'limga o'tdiSO 3 .
2-misol Harorat 30 dan 70 gacha ko'tarilganda gaz fazasida ketayotgan reaksiya tezligi necha marta oshishini hisoblang. haqida C, agar reaksiyaning harorat koeffitsienti 2 bo'lsa.
Qaror. Kimyoviy reaktsiya tezligining haroratga bog'liqligi Vant-Xoff empirik qoidasi bilan quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi:
Shuning uchun reaksiya tezligiν T 2 70 haroratda haqida Ko'proq reaktsiya tezligi bilanν T 1 30 haroratda haqida C 16 marta.
3-misol Bir jinsli sistemaning muvozanat konstantasi:
CO(g) + H 2 O(g) = CO 2 (d) + H 2 (G)
850 da haqida C 1 ga teng. Muvozanat holatidagi barcha moddalarning konsentrasiyalarini hisoblang, agar dastlabki konsentratsiyalar: [CO] ref \u003d 3 mol / l, [N 2 O] ref = 2 mol/l.
Qaror. Muvozanat holatida to‘g‘ri va teskari reaksiyalar tezligi teng bo‘ladi va bu tezliklar konstantalarining nisbati doimiy bo‘lib, berilgan sistemaning muvozanat konstantasi deyiladi:
v pr = Kimga 1 [ORZU 2 O]
v arr = K 2 [CO 2 ][N 2 ]
Muammoning shartida, ifodada bo'lganda, boshlang'ich konsentratsiyalar berilganKimga R tizimdagi barcha moddalarning faqat muvozanat kontsentratsiyasini o'z ichiga oladi. Faraz qilaylik, konsentratsiyaning muvozanat momentiga [SO 2 ] R = X mol/l. Tizim tenglamasiga ko'ra, bu holda hosil bo'lgan vodorodning mollari soni ham bo'ladiX mol/l. Bir xil miqdordagi mol uchun (X mol/l) CO va H 2 O ta'lim uchun sarflanganX mol CO 2 va H 2 . Shunday qilib, barcha to'rtta moddaning muvozanat konsentratsiyasi:
[CO 2
]
R = [N 2
]
R =
X
mol/l;
[CO] R = (3 – X ) mol/l;
[N 2 O] R = (2 – X ) mol/l.
Muvozanat konstantasini bilib, qiymatni topamizX , va keyin barcha moddalarning dastlabki kontsentratsiyasi:
Shunday qilib, kerakli muvozanat kontsentratsiyasi:
[CO 2 ] R = 1,2 mol/l;
[N 2 ] R = 1,2 mol/l;
[CO] R \u003d 3 - 1,2 \u003d 1,8 mol / l;
[N 2 O] R \u003d 2 - 1,2 \u003d 0,8 mol / l.
4-misol Muayyan haroratda tizimdagi muvozanat konsentratsiyalari
2CO (g) + O 2 (g) ↔ 2CO 2 (g) edi: = 0,2 mol/l, = 0,32 mol/l, = 0,16 mol/l. Ushbu haroratdagi muvozanat konstantasini va agar dastlabki aralashmada CO 2 bo'lmasa, CO va O 2 ning boshlang'ich konsentratsiyasini aniqlang.
Qaror:
biri). Muammo shartida muvozanat konsentrasiyalari berilganligi sababli muvozanat konstantasi 2 ga teng:
2). Agar dastlabki aralashmada CO 2 bo'lmasa, kimyoviy muvozanat momentida tizimda 0,16 mol CO 2 hosil bo'lgan.
UHR ma'lumotlariga ko'ra:
2CO (g) + O 2 (g) ↔ 2CO 2 (g)
0,16 mol CO 2 hosil bo'lishi uchun sarflangan:
y reaksiyaga kirdi (CO) \u003d y (CO 2) \u003d 0,16 mol
y reaksiyaga kirishdi (O 2) \u003d 1/2y (CO 2) \u003d 0,08 mol
Binobarin,
y boshlang'ich = y reaksiyaga kirishgan + y muvozanat
y boshlang'ich (CO) \u003d 0,16 + 0,2 \u003d 0,36 mol
y boshlang'ich (O 2) \u003d 0,08 + 0,32 \u003d 0,4 mol
|
Modda |
CO2 |
||
|
C original |
0,36 |
||
|
C reaksiyaga kirishdi |
0,16 |
0,08 |
0,16 |
|
C muvozanati |
0,32 |
0,16 |
5-misolTizimdagi HI ning muvozanat konsentratsiyasini aniqlang
H 2 (g) + I 2 (g) ↔ 2HI (g),
agar biron bir haroratda muvozanat konstantasi 4 bo'lsa va H 2, I 2 va HI ning boshlang'ich konsentratsiyasi mos ravishda 1, 2 va 0 mol / l bo'lsa.
Qaror. X mol/l bo'lsin Salom
|
Modda |
H2 |
men 2 |
|
|
asl nusxadan , mol/l |
|||
|
proreakt bilan. , mol/l |
x/2 |
x/2 |
|
|
c teng. , mol/l |
1x/2 |
PCl 5 (d) = RS l 3 (d) + Bilan l 2(G); D H= + 92,59 kJ. Qanday o'zgartiriladi: a) harorat; b) bosim; v) muvozanatni to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaga - parchalanishga o'tkazish uchun konsentratsiyaPCl 5 ? Qaror. Kimyoviy muvozanatning siljishi yoki siljishi - reaksiya sharoitlaridan birining o'zgarishi natijasida reaksiyaga kirishuvchi moddalarning muvozanat konsentratsiyasining o'zgarishi. Muvozanatning siljishi yo'nalishi Le Shatelye printsipi bo'yicha aniqlanadi: a) parchalanish reaksiyasidan boshlab.PCl 5 endotermik (Δ H > 0) keyin muvozanatni to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaga o'tkazish uchun haroratni oshirish kerak; b) chunki bu sistemada PCl kengayishi 5 hajmning oshishiga olib keladi (bir gaz molekulasidan ikkita gazsimon molekula hosil bo'ladi), keyin muvozanatni to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaga o'tkazish uchun bosimni kamaytirish kerak; c) muvozanatni ko'rsatilgan yo'nalishga siljitishga RS kontsentratsiyasining oshishi sifatida erishish mumkinl 5 , va PCl konsentratsiyasining pasayishi 3 yoki Cl 2 . |
Tizimning parametrlarini, shu jumladan boshlang'ich moddalar va reaktsiya mahsulotlarini o'rganish bizga qanday omillar kimyoviy muvozanatni siljitishini va kerakli o'zgarishlarga olib kelishini aniqlashga imkon beradi. Le Chatelier, Braun va boshqa olimlarning teskari reaktsiyalarni amalga oshirish usullari haqidagi xulosalariga asoslanib, ilgari imkonsiz bo'lib tuyulgan jarayonlarni amalga oshirish va iqtisodiy foyda olish imkonini beradigan sanoat texnologiyalari asoslanadi.
Kimyoviy jarayonlarning xilma-xilligi
Issiqlik effektining xususiyatlariga ko'ra, ko'plab reaktsiyalar ekzotermik yoki endotermik deb tasniflanadi. Birinchisi issiqlik hosil bo'lishi, masalan, uglerodning oksidlanishi, konsentrlangan sulfat kislotaning hidratsiyasi bilan boradi. Ikkinchi turdagi o'zgarishlar issiqlik energiyasini singdirish bilan bog'liq. Endotermik reaksiyalarga misollar: kaltsiy karbonatning ohak va karbonat angidrid hosil bo'lishi bilan parchalanishi, metanning termik parchalanishi paytida vodorod va uglerodning hosil bo'lishi. Ekzo- va endotermik jarayonlar tenglamalarida issiqlik effektini ko'rsatish kerak. Reaksiyaga kirishuvchi moddalar atomlari orasidagi elektronlarning qayta taqsimlanishi oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida sodir bo'ladi. Reaktivlar va mahsulotlarning xususiyatlariga ko'ra kimyoviy jarayonlarning to'rt turi ajratiladi:
Jarayonlarni tavsiflash uchun reaksiyaga kirishuvchi birikmalarning o'zaro ta'sirining to'liqligi muhim ahamiyatga ega. Bu xususiyat reaktsiyalarning qaytar va qaytarilmas bo'linishiga asoslanadi.
Reaksiyalarning qaytarilishi
Qaytariladigan jarayonlar kimyoviy hodisalarning ko'p qismini tashkil qiladi. Reaktivlardan yakuniy mahsulotlar hosil bo'lishi bevosita reaktsiyadir. Aksincha, dastlabki moddalar ularning parchalanishi yoki sintezi mahsulotlaridan olinadi. Reaksiyaga kirishayotgan aralashmada kimyoviy muvozanat vujudga keladi, bunda boshlang‘ich molekulalar qancha parchalangan bo‘lsa, shuncha birikmalar olinadi. Qaytariladigan jarayonlarda reaktivlar va mahsulotlar orasidagi "=" belgisi o'rniga "↔" yoki "⇌" belgilari qo'llaniladi. Oklar uzunligi bo'yicha teng bo'lmasligi mumkin, bu reaktsiyalardan birining ustunligi bilan bog'liq. Kimyoviy tenglamalarda moddalarning agregat xarakteristikalari ko'rsatilishi mumkin (g - gazlar, w - suyuqliklar, m - qattiq moddalar). Qaytariladigan jarayonlarga ta'sir qilishning ilmiy asoslangan usullari katta amaliy ahamiyatga ega. Shunday qilib, ammiak ishlab chiqarish muvozanatni maqsadli mahsulot hosil bo'lishiga qarab o'zgartiradigan sharoitlar yaratilgandan keyin foydali bo'ldi: 3H 2 (g) + N 2 (g) ⇌ 2NH 3 (g). Qaytarib bo'lmaydigan hodisalar erimaydigan yoki ozgina eriydigan birikmaning paydo bo'lishiga, reaktsiya sferasini tark etadigan gaz hosil bo'lishiga olib keladi. Bu jarayonlarga ion almashinuvi, moddalarning parchalanishi kiradi.
Kimyoviy muvozanat va uning siljishi shartlari
Oldinga va teskari jarayonlarning xususiyatlariga bir qancha omillar ta'sir qiladi. Ulardan biri vaqt. Reaksiya uchun olingan moddaning konsentratsiyasi asta-sekin kamayadi va yakuniy birikma ortadi. Oldinga yo'nalishning reaktsiyasi sekinroq va sekinroq, teskari jarayon tezlashadi. Muayyan intervalda ikkita qarama-qarshi jarayon sinxron ravishda ketadi. Moddalar orasidagi o'zaro ta'sir sodir bo'ladi, ammo konsentratsiyalar o'zgarmaydi. Buning sababi tizimda o'rnatilgan dinamik kimyoviy muvozanatdir. Uni saqlash yoki o'zgartirish quyidagilarga bog'liq:
- harorat sharoitlari;
- birikma kontsentratsiyasi;
- bosim (gazlar uchun).
Kimyoviy muvozanatning o'zgarishi
1884 yilda frantsiyalik taniqli olim A. L. Le Shatelier tizimni dinamik muvozanat holatidan chiqarish usullarini tavsiflashni taklif qildi. Usul tashqi omillar ta'sirini tenglashtirish printsipiga asoslanadi. Le Chatelier reaktsiyaga kirishuvchi aralashmada tashqi kuchlar ta'sirini qoplaydigan jarayonlar yuzaga kelishiga e'tibor qaratdi. Frantsuz tadqiqotchisi tomonidan shakllantirilgan tamoyilga ko'ra, muvozanat holatidagi sharoitlarning o'zgarishi begona ta'sirni zaiflashtiradigan reaktsiyaning borishini ma'qullaydi. Muvozanatning siljishi bu qoidaga bo'ysunadi, u tarkibi, harorat sharoitlari va bosim o'zgarganda kuzatiladi. Olimlarning xulosalariga asoslangan texnologiyalar sanoatda qo'llaniladi. Amalga oshirib bo'lmaydigan deb hisoblangan ko'plab kimyoviy jarayonlar muvozanatni o'zgartirish usullari yordamida amalga oshiriladi.
Konsentratsiyaning ta'siri
Muvozanatning siljishi, agar ba'zi komponentlar o'zaro ta'sir zonasidan chiqarilsa yoki moddaning qo'shimcha qismlari kiritilsa sodir bo'ladi. Reaksiya aralashmasidan mahsulotlarni olib tashlash odatda ularning hosil bo'lish tezligini oshiradi, moddalar qo'shilishi esa, aksincha, ularning asosiy parchalanishiga olib keladi. Esterifikatsiya jarayonida sulfat kislota suvsizlanish uchun ishlatiladi. Reaksiya sferasiga kiritilganda metil asetat unumi ortadi: CH 3 COOH + CH 3 OH ↔ CH 3 COOSH 3 + H 2 O. Agar oltingugurt dioksidi bilan o'zaro ta'sir qiluvchi kislorod qo'shsangiz, u holda kimyoviy muvozanat tomon siljiydi. oltingugurt trioksidi hosil bo'lishining bevosita reaktsiyasi. Kislorod SO 3 molekulalari bilan bog'lanadi, uning konsentratsiyasi pasayadi, bu Le Shatelierning qaytar jarayonlar uchun qoidasiga mos keladi.
Harorat o'zgarishi
Issiqlikning yutilishi yoki chiqishi bilan kechadigan jarayonlar endo- va ekzotermikdir. Muvozanatni o'zgartirish uchun reaksiyaga kirishayotgan aralashmadan isitish yoki issiqlikni olib tashlash qo'llaniladi. Haroratning oshishi endotermik hodisalar tezligining oshishi bilan birga keladi, bunda qo'shimcha energiya so'riladi. Sovutish issiqlikni chiqaradigan ekzotermik jarayonlarning afzalligiga olib keladi. Karbonat angidridning ko'mir bilan o'zaro ta'sirida isitish monooksid kontsentratsiyasining oshishi bilan birga keladi va sovutish asosan kuyikish hosil bo'lishiga olib keladi: CO 2 (g) + C (t) ↔ 2CO (g).
Bosim ta'siri
Bosimning o'zgarishi gazsimon birikmalarni o'z ichiga olgan aralashmalarning reaksiyaga kirishishi uchun muhim omil hisoblanadi. Bundan tashqari, boshlang'ich va hosil bo'lgan moddalarning hajmidagi farqga e'tibor berishingiz kerak. Bosimning pasayishi barcha tarkibiy qismlarning umumiy hajmi ortib borayotgan hodisalarning ustunligiga olib keladi. Bosimning oshishi jarayonni butun tizim hajmini kamaytirish yo'nalishiga yo'naltiradi. Bu naqsh ammiak hosil bo'lish reaktsiyasida kuzatiladi: 0,5N 2 (g) + 1,5 H 2 (g) ⇌ NH 3 (g). Bosimning o'zgarishi doimiy hajmda sodir bo'ladigan reaktsiyalardagi kimyoviy muvozanatga ta'sir qilmaydi.
Kimyoviy jarayonni amalga oshirish uchun optimal sharoitlar
Muvozanatni o'zgartirish uchun sharoit yaratish ko'p jihatdan zamonaviy kimyoviy texnologiyalarning rivojlanishini belgilaydi. Ilmiy nazariyadan amaliy foydalanish optimal ishlab chiqarish natijalarini olishga yordam beradi. Eng yorqin misol - ammiak ishlab chiqarish: 0,5N 2 (g) + 1,5 H 2 (g) ⇌ NH 3 (g). Tizimdagi N 2 va H 2 molekulalarining ko'payishi oddiy moddalardan murakkab moddaning sintezi uchun qulaydir. Reaktsiya issiqlikning chiqishi bilan birga keladi, shuning uchun haroratning pasayishi NH 3 kontsentratsiyasining oshishiga olib keladi. Dastlabki komponentlarning hajmi maqsadli mahsulot hajmidan kattaroqdir. Bosimning oshishi NH 3 hosildorligini oshirishni ta'minlaydi.
Ishlab chiqarish sharoitida barcha parametrlarning (harorat, kontsentratsiya, bosim) optimal nisbati tanlanadi. Bundan tashqari, reaktivlar orasidagi aloqa maydoni katta ahamiyatga ega. Qattiq geterogen tizimlarda sirt maydonining oshishi reaksiya tezligining oshishiga olib keladi. Katalizatorlar to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligini oshiradi. Bunday xususiyatlarga ega bo'lgan moddalardan foydalanish kimyoviy muvozanatning o'zgarishiga olib kelmaydi, balki uning boshlanishini tezlashtiradi.
Ishlar katalogi.
Tayyorgarlik uchun vazifalar
Ushbu topshiriqlar uchun testdan o'ting
Ishlar katalogiga qaytish
MS Word da chop etish va nusxalash uchun versiya
Reaksiyadagi kimyoviy muvozanat reaksiya mahsulotining hosil bo'lishi tomon siljiydi
1) bosimni pasaytirish
2) haroratning ko'tarilishi
3) katalizator qo'shish
4) vodorod qo'shish
Qaror.
Bosimning pasayishi (tashqi ta'sir) bosimni oshiruvchi jarayonlarning kuchayishiga olib keladi, ya'ni muvozanat ko'proq gazsimon zarrachalar (bosim hosil qiluvchi) tomon siljiydi, ya'ni. reagentlar tomon.
Haroratning oshishi (tashqi ta'sir) bilan tizim haroratni pasaytirishga moyil bo'ladi, ya'ni issiqlikni yutish jarayoni kuchayadi. muvozanat endotermik reaksiya tomon siljiydi, ya'ni. reagentlar tomon.
Vodorod qo'shilishi (tashqi ta'sir) vodorodni iste'mol qiluvchi jarayonlarning kuchayishiga olib keladi, ya'ni. muvozanat reaksiya mahsuloti tomon siljiydi
Javob: 4
Manba: Yandex: USE kimyo bo'yicha o'quv ishi. Variant 1.
Muvozanat boshlang'ich materiallar tomon siljiydi
1) bosimni pasaytirish
2) isitish
3) katalizatorning kiritilishi
4) vodorod qo'shish
Qaror.
Le Shatelye printsipi - agar muvozanat holatidagi tizimga tashqaridan ta'sir ko'rsatilsa, har qanday muvozanat sharoiti (harorat, bosim, konsentratsiya) o'zgartirilsa, u holda tizimda tashqi ta'sirlarni qoplashga qaratilgan jarayonlar kuchayadi.
Bosimning pasayishi (tashqi ta'sir) bosimni oshiruvchi jarayonlarning kuchayishiga olib keladi, ya'ni muvozanat ko'proq gazsimon zarrachalar (bosim hosil qiluvchi) tomon siljiydi, ya'ni. reaksiya mahsulotlariga nisbatan.
Haroratning oshishi (tashqi ta'sir) bilan tizim haroratni pasaytirishga moyil bo'ladi, ya'ni issiqlikni yutish jarayoni kuchayadi. muvozanat endotermik reaksiya tomon siljiydi, ya'ni. reaksiya mahsulotlariga nisbatan.
Katalizator muvozanatning siljishiga ta'sir qilmaydi
Vodorod qo'shilishi (tashqi ta'sir) vodorodni iste'mol qiluvchi jarayonlarning kuchayishiga olib keladi, ya'ni. muvozanat dastlabki moddalar tomon siljiydi
Javob: 4
Manba: Yandex: USE kimyo bo'yicha o'quv ishi. Variant 2.
Dmitriy Kolomiets 11.12.2016 17:35
4 to'g'ri bo'lishi mumkin emas. Vodorod qo'shilganda, muvozanat uni iste'mol qilish yo'nalishi bo'yicha - reaktsiya mahsulotlari yo'nalishi bo'yicha siljiydi.
Aleksandr Ivanov
MAHSULOTLAR tenglamasining qaysi qismini aniqlash uchun qoladi
Tizimda
kimyoviy muvozanatni o'ngga siljitish hissa qo'shadi
1) temp-pe-ra-tu-ryning pasayishi
2) uglerod oksidi-le-ro-da kontsentratsiyasining oshishi (II)
3) bosimning oshishi
4) xlor konsentratsiyasining pasayishi
Qaror.
Reaksiyani tahlil qilish va muvozanatning o'ngga siljishiga qanday omillar yordam berishini aniqlash kerak. Reaksiya en-do-ter-mi-che-sky bo'lib, gaz fazasida yuzaga keladigan bir hil, gazsimon mahsulotlar hajmining oshishi bilan boradi. Le Chatelierning tashqi ta'sir printsipiga ko'ra, tizim pro-ti-harakatni amalga oshiradi. Shuning uchun, agar siz haroratni oshirsangiz, bosimni pasaytirsangiz, boshlang'ich moddalarning kontsentratsiyasini oshirsangiz yoki mahsulotning qayta ta'sirini kamaytirsangiz, muvozanatni o'ngga siljitish mumkin. Ushbu parametrlarni-ve-tov variantlari bilan taqqoslab, biz 4-sonli javobni tanlaymiz.
Javob: 4
Reaksiyada kimyoviy muvozanatning chapga siljishi
hissa qo'shadi
1) xlor kontsentratsiyasining pasayishi
2) vodorod xlorid konsentratsiyasining pasayishi
3) bosimning oshishi
4) haroratning pasayishi
Qaror.
Muvozanatda bo'lgan tizimga ta'sir qilish uning tarafidan qarshilik ko'rsatish bilan birga keladi. Boshlang'ich moddalar kontsentratsiyasining pasayishi bilan muvozanat bu moddalarning shakllanishi tomon siljiydi, ya'ni. Chapga.
