2.3Принцип Ле-Шателье. Приемы смещения равновесия

При разработке ХТП важным моментом является оценка возможности

смещения равновесия в исследуемой системе в сторону увеличения выхода

целевого продукта.

Перевод химической системы из одного состояния равновесия в другое

называется смещением (сдвигом) химического равновесия, которое

осуществляется изменением термодинамических параметров системы.

При смещении равновесия в прямом направлении достигается увеличение

выхода продуктов, при смещении в обратном направлении – уменьшение степени

превращения реагентов.

Направление сдвига химического равновесия определяется принципом Ле-

Шателье:

«Если на систему в состоянии химического равновесия воздействовать

извне, изменяя термодинамические параметры, то равновесие сместится в

том направлении, которое ослабит эффект внешнего воздействия».

аА + вВ = rR + sS

Влияние температуры

Анализ зависимостей величины К р от температуры показывает, что характер смещения равновесия при изменении температуры зависит от знака и абсолютной величины теплового эффекта реакции.

Для эндотермических процессов (ΔН 0 >0): c ростом температуры константа

равновесия увеличивается, и выход продукта реакции также (реакции паровой и

углекислотной конверсии метана, дегидрирования, крекинга, пиролиза)(необходимо повышать температуру)

Для экзотермических процессов (ΔН 0 <0): c ростом температуры константа

равновесия уменьшается, и выход продукта также падает (синтезы аммиака,

метанола, этанола, окисление оксида серы(IV) в оксид серы(VI) (понизить) .

Чем больше тепловой эффект реакции по абсолютной величине, тем сильнее

смещается равновесие под воздействием температуры.

Влияние соотношения реагентов на их степень превращения и выход продукта

а)избыток компонента

б)вывод продукта из зоны реакции

К р = P_R*P_S/P_A*P_B если P_A увеличивать, то P_R тоже будет увеличиваться _,т.к К р не зависит от концентрации

Таким образом, за счет изменения соотношения исходных реагентов был

повышен выход продукта по реагенту, взятому в недостатке, и соответственно

понизился выход продукта по реагенту, взятому в избытке.

Абсолютное количество продукта также уменьшилось.

Использование одного из реагентов в избытке позволяет увеличить степень

превращения реагента, взятого в недостатке.

Влияние величины общего давления

Влияние давления на состояние равновесия проявляется только при наличии в

системе газов и определяется соотношением числа молей исходных веществ и

продуктов реакции.

А) (а+в)<r+S при увеличении количества моль понижение давления смещает равновесие в сторону продуктов

Б) (а+в)>r+S при уменьшении количества моль повышение давления смещает равновесие в сторону продуктов

В) (а+в)=r+S не влияет

Чувствительность положения равновесия к изменению давления будет тем

больше, чем больше изменение объема (числа молей) в ходе реакции.

Влияние введения в систему инертного компонента (D) , при сохранении величины общего давления

Введение инертного компонента при постоянном общем давлении в системе

понижает парциальные давления, как реагентов, так и продуктов реакции, что

равнозначно понижению давления в системе.

В качестве примера можно привести использование в технологии водяного

пара в качестве инертного компонента. Например, при дегидрировании этана по

реакции, которая протекает с увеличением числа молей газообразных веществ:

С ₂ Н ₆ ↔ С ₂ Н ₄ + Н ₂ -Q

Вводят пар(н2О) реакция смещается в право