Комментарии к решению задач №3 вкр-2

Для решения задач необходимо разбираться в следующих вопросах:

− Смещение равновесия под влиянием внешнего воздействия.

− Определение направления смещения равновесия на основе принципа Ле Шателье

− Определение направления смещения равновесия на основе знания зависимости скоростей прямой и обратной реакций от концентрации и температуры.

Смещение равновесия может происходить под влиянием таких внешних воздействий на систему, как:

1) изменение концентрации одного из реагентов,

2) изменение давления,

3) изменение температуры.

По принципу Ле Шателье, равновесие смещается в сторону того процесса (прямого или обратного), который ослабляет внешнее воздействие.

1) Внешнее воздействие состоит в изменении концентрации одного из реагентов.

В комментариях к задачам №2 было показано с помощью расчета, что увеличение концентрации CO в реакции FeO_(т) + CO_(г)  Fe_(т) + CO_2(г) приводит к смещению равновесия вправо. Принцип Ле Шателье объясняет смещение равновесия в сторону прямой реакции тем, что при этом CO расходуется, т.е. происходит ослабление воздействия.

В некоторых задачах рассматривается смещение равновесие электролитической диссоциации слабого электролита при изменении концентрации ионов.

Определим, например, как повлияет на равновесие диссоциации циановодородной кислоты добавление: а) цианида калия; б) гидроксида калия.

Составим уравнение диссоциации HCN:

HCN  H⁺ + CN⁻.

Внешнее воздействие, состоящее в увеличении концентрации ионов H⁺ или CN⁻ приведёт к смещению равновесия влево, а в понижении концентрации одного из этих ионов − вправо.

Цианид калия и гидроксид калия − сильные электролиты, уравнения их диссоциации:

KCN  K⁺ + CN⁻;

KOH  K⁺ + OH⁻.

Добавление в раствор HCN цианида калия приводит к повышению концентрации ионов CN⁻ и, вследствие этого, к смещению равновесия диссоциации HCN влево.

При диссоциации KOH не образуется ионов, входящих в уравнение диссоциации HCN, однако его добавление вызывает смещение равновесия диссоциации вправо. Это происходит потому, что ионы OH⁻ связывают ионы H⁺ в молекулы воды, и концентрация ионов H⁺понижается.

Из приведённого примера видно, что при выяснении вопроса о влиянии вводимых в раствор веществ на равновесие диссоциации слабого электролита нужно рассматривать не только появление ионов, совпадающих с продуктами диссоциации слабого электролита, но и возможные взаимодействия между ионами, также приводящие к изменению концентрации продуктов диссоциации. Концентрация ионов может понижаться, например, в результате образования малорастворимого вещества.

2) Внешнее воздействие состоит в изменении давления. Это воздействие может оказывать влияние на равновесие обратимых реакций, в которых участвуют газообразные вещества. Имеется в виду изменение давления, происходящее в результате изменения объёма системы.

Влияние давления на равновесие нужно определять и по принципу Ле Шателье, и, в ряде задач, используя закон действующих масс. Рассмотрим примеры.

а) В системе 2NO_(г) + H_2(г)  N₂O_(г) + H₂O_(г) установилось равновесие.

Найдём, как изменяться скорости прямой и обратной реакции при понижении давления в два раза, и куда сместится равновесие.

В соответствии с законом действующих масс, скорости прямой и обратной реакций зависят от концентраций реагентов, а именно:

,

.

Так как в системе установилось равновесие, то скорости прямой и обратной реакции до изменения давления были равны.

Внешнее воздействие состояло в понижении давления в два раза, значит, объём системы увеличили в два раза. Вспомним, что молярная концентрация , гдеV − объём системы. Следовательно, концентрации всех веществ понизились в 2 раза.

Скорости прямой и обратной реакции понизились. Определим, во сколько раз. Из приведённых формул, очевидно, что при уменьшении в 2 раза значений искорость прямой реакции понизилась в 8 раз (уменьшилось в 4 раза). Скорость обратной реакции при уменьшении в 2 раза значенийипонизилась в 4 раза.

Следовательно, после оказания воздействия скорость прямой реакции стала в 2 раза меньше скорости обратной. Это означает, что в системе нарушилось равновесие, и процесс пошел в обратном направлении, или равновесие сместилось влево.

К такому же выводу о смещении равновесия можно прийти на основе принципа Ле Шателье. Ослабление внешнего воздействия, состоящего в понижении давления, достигается в обратной реакции. Обратная реакция идёт с увеличением числа молекул газообразных веществ, то есть с повышением давления.

б) Решим аналогичную задачу для системы H_2(г) + Br_2(г)  2HBr_(г)

В соответствии с принципом Ле Шателье, уменьшение давления не влияет на установившееся равновесие, т.к. реакция идет без изменения числа молекул газов, т.е. без изменения давления.

Покажем, что в результате уменьшения давления в 2 раза равенство скоростей сохранится.

Зависимости скоростей прямой и обратной реакций от концентраций реагентов:

,

.

При понижении всех концентраций в 2 раза скорость и прямой, и обратной реакции понизится в 4 раза. Хотя абсолютные значения скорости понизятся, равновесие не нарушится.

Таким образом, давление не оказывает существенного влияния на равновесие реакций, идущих без изменения числа молекул газообразных веществ.