5. Химическое равновесие

Рекомендуемая литература:

Н.В. Коровин, Общая химия, гл.5, §5.5, гл.6, §§6.1, 6.2. Лекции по теме.

Н.Л. Глинка, Задачи и упражнения по общей химии, гл. V, §2, примеры 6-10, вопросы для самоконтроля №№ 381-390.

Вопросы для подготовки

Химическое равновесие. Константа равновесия. Принцип смещения равновесия Ле Шателье. Связь константы равновесия с изменением изобарно-изотермического потенциала. Расчеты, связанные с определением возможности прохождения реакции. Химическое равновесие в гетерогенных системах.

Пример 1.

Перечислите все способы смещения равновесия химической реакции получения аммиака (кДж/моль) вправо.

Решение

Направление смещение химического равновесия можно определить с помощью принципа Ле–Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие (изменяется давление, температура, концентрация реагирующих веществ), то в системе происходят процессы, направленные на уменьшение внешнего воздействия.

При увеличении температурыравновесие смещается в сторону эндотермической реакции и, наоборот, при уменьшении температуры – в сторону экзотермической.

При увеличении давленияв реакционной системе равновесие сместится в сторону образования меньшего числа молей газообразных веществ, так как они создают меньшее давление и наоборот. Если реакция протекает без изменения числа молей газообразных веществ, изменение давления на положение равновесия не влияет.

При увеличении концентрацииисходных веществ равновесие системы смещается вправо, в сторону образования конечных продуктов, а при увеличении концентрации продуктов реакции – влево.

При введении катализатораили его замене положение равновесия не меняется, так как катализатор изменяет энергию активации прямой и обратной реакции на одну и ту же величину, то есть скорость прямой и обратной реакции изменится в одинаковое число раз. Равновесие будет достигнуто быстрее, но при тех же равновесных концентрациях.

В равновесной химической реакции получения аммиака

.

1. При увеличении концентрации водорода и/или азота равновесие системы сместится в сторону образования аммиака (вправо), концентрация аммиака увеличится. При уменьшении концентрации аммиака равновесие также сместится вправо.

2. При увеличении давления в системе равновесие сместится вправо, т. к. исходные вещества занимают больший объем, чем продукты (реакция протекает с уменьшением числа молей газообразных веществ). Переход части молекул N₂и Н₂в NH₃уменьшит давление в системе.

3. При уменьшении температуры в этой же равновесной системе происходит смещение равновесия вправо. Процесс образования аммиака экзотермический, поэтому смещение равновесия вправо повысит температуру реакционной смеси.

Пример 2.

При состоянии равновесия в газообразной системе 3А+В=2С, ∆Н<0, концентрации веществ равны: [А]=0,7 моль/дм³, [В]=0,4 моль/дм³, [С]=0,6 моль/дм³. Рассчитайте константу равновесия и исходные концентрации веществ А и В.

Решение

1. Константа равновесия реакции:

2. Исходная концентрация реагирующего вещества равна сумме равновесной концентрации и прореагировавшей к моменту наступления равновесия:

_{ху 0,6 моль/л}

3А+В=2С