Загальна інформація

Хімічні реакції бу­вають необоротні, коли реагенти повністю перетворюються на продукти реакції, та оборотні, які не доходять до кінця, оскільки в міру їх перебігу в реакційній системі створюються умови для протилежних змін. Наприклад, якщо суміш водню і йоду нагрівати за температури 410 °С в закритому посуді, то масова частка вихідних реагентів, які перетворюються на йодоводень, становитиме лише 78%. Це пояснюється тим, що за таких самих умов йодоводень розпадається на йод і водень, але не повністю, а тільки на 22 %:

Н₂ + І₂ ↔ 2НІ

В обох випадках встановлюється стан, при якому за даної тем­ператури швидкість взаємодії водню і йоду дорів­нює швидкості розкладання йодоводню.

Стан системи, за якого швидкість прямої ре­акції дорівнює швидкості зворотної реакції, на­зивається хімічною рівновагою.

Процеси, які одночасно відбуваються у двох взаємно протилежних напрямах (прямому і зво­ротному) називаються оборотними. Більшість хімічних реакцій оборотні. Вони відбуваються самовільно до встановлення в системі хімічної рівноваги. Піс­ля настання рівноваги концентрації вихідних речовин і про­дуктів реакції за даних умов залишаються незмінними. Якщо ж змінюються зовнішні умови, рівновага зміщується, і встанов­люється новий стан рівноваги. Вона порушується, якщо зміню­ються температура, концентрація

29

реагентів, тиск (для газопо­дібних систем).

Закон діючих мас для системи у стані хімічної рівноваги - добуток концентрацій продуктів реакції розділений на добуток концентрацій вихідних речовин у ступенях, що дорівнюють стехіометричним коефіцієнтам, при даній температурі є величиною постійною.

Для елементарної гомогенної реакції:

аА + bВ = сС + dD

K_С = [A]^a·[B]^b/([A]^a·[B]^b), де K_С - константа хімічної рівноваги, залежить від температури і природи реагуючих речовин.

Закономірність впливу зовнішніх умов на рівновагу обо­ротних хімічних реакцій встановив французький учений Ле Шательє (1850—1936). ЇЇ назвали на його честь принципом Ле Шательє: якщо умови, за яких система перебуває у рів­новазі, змінити, то рівновага зміщується у бік тих процесів, які цій зміні протидіють.

Наприклад, якщо збільшити концентрацію однієї з вихід­них речовин, то рівновага в системі зміститься в бік тієї ре­акції, яка зменшує концентрацію введеної речовини.

Для газоподібних систем зсуву рівноваги у бік зменшення об'ємів газів сприятиме збільшення тиску. Зниження темпе­ратури зсуває рівновагу в бік екзотермічної реакції, тобто ре­акції, яка відбувається з виділенням теплоти і тим самим зава­жає зниженню температури.

Наприклад : Як зміститься рівновага хімічної реакції при зміні температури і тиску?

N ₂ +3Н₂ 2NН₃ + Q

а) розглянемо вплив температури на здвиг хімічної рівноваги даної реакції :

Пряма реакція є екзотермічною, тому підвищення температури сприяє здвигу хімічної рівноваги в бік ендотермічної реакції, тобто – рівновага зміщується в бік протилежної реакції.

б) розглянемо вплив тиску на здвиг хімічної рівноваги даної реакції :

П ряма реакція відбувається зі зменшенням об’єму (1V + 3 V 2 V), тому підвищення тиску сприяє здвигу хімічної рівноваги в бік прямої реакції.

Застосуйте свої знання й уміння :

І. Для рівняння, що відповідає вашому варіанту (див. додаток А), складіть:

а) вираз закону діючих мас для прямої реакції;

б) вираз закону діючих мас для зворотної реакції:

в) вираз константи хімічної рівноваги;

ІІ. Для рівняння, що відповідає вашому варіанту (див. додаток А), визначте напрямок зміщення рівноваги:

а) при підвищенні температури (якщо припустити, що пряма реакція екзотермічна);

б) при підвищенні температури (якщо припустити, що пряма реакція ендотермічна);

в) при підвищенні тиску;

ІІІ. Дайте відповіді на тестові запитання:

1. Французький хімік Ле-Шательє сформулював:

а) умови необоротності хімічних реакцій;

б) загальний закон здвигу хімічної рівноваги;

в) закон діючих мас;

2. Що потрібно змінити, щоб змістити рівновагу хімічної реакції вправо?

2 SO₃ 2SO₂ + O₂ + Q;

а) знизити температуру ; б) знизити температуру і тиск ;

в) підвищити температуру і тиск ; г) знизити температуру та підвищити тиск;

3. Що потрібно змінити, щоб змістити рівновагу хімічної реакції вправо?

N₂ + 3H₂ 2NH₃ + Q

а) підвищити температуру та знизити концентрацію аміаку у суміші;

б) знизити температуру і знизити концентрацію аміаку у суміші;

в) підвищити температуру і концентрацію аміаку у суміші;

г) знизити температуру та підвищити концентрацію аміаку у суміші;

4. Реакції, які відбуваються між речовинами в неоднорідному середовищі (є поверхня розділу реагуючих речовин), називають:

а) оборотними; б) гомогенними;

в) каталітичними; г) гетерогенними;

5. Вкажіть рівняння, яке відображає закон діючих мас для реакції:

І ₂ + H₂ 2HІ

а) V= k [І]² [H]²; б) V= k [І₂] [H₂];

в) V= k [І₂] [HІ]²; г) V= k [І₂]² [H₂]²;

6. Використання порошку платини (каталізатора) в реакції:

І ₂ + H₂ 2HІ

а) збільшує швидкість утворення HІ;

б) збільшує швидкість утворення H₂;

в) змінює швидкість встановлення хімічної рівноваги;

г) збільшує швидкість утворення І₂;

7. Що відбудеться при підвищенні тиску в реакції

2 SO₂ + O₂ 2SO₃

31

а) збільшиться швидкість утворення SO₂ та O₂ ;

б) збільшиться швидкість утворення SO₃ ;

в) зміниться швидкість встановлення хімічної рівноваги;

г) рівновага не зміститься;

8. Що потрібно змінити, щоб змістити рівновагу хімічної реакції вліво?

2 SO₃ 2SO₂ + O₂ - Q;

а) підвищити температуру і тиск ;

б) знизити температуру, підвищити тиск і концентраціюSO₃ в суміші;

в) підвищити температуру, знизити тиск і концентраціюSO₃ в суміші;

г) знизити температуру і тиск, підвищити концентраціюSO₃ в суміші;

9. Що потрібно змінити, щоб змістити рівновагу хімічної реакції вліво?

І ₂ + H₂ 2HІ - Q

а) підвищити температуру ;

б) знизити температуру, підвищити тиск ;

в) підвищити температуру, знизити тиск ;

г) знизити температуру;

10. Що відбудеться при підвищенні тиску в реакції?

2 NO + O₂ 2NO₂

а) збільшиться швидкість утворення NO та O₂;

б) збільшиться швидкість утворення NO₂ ;

в) зміниться швидкість встановлення хімічної рівноваги;

г) рівновага не зміститься;

СРС № 7

Тема ЕЛЕКТРОЛІТИЧНА ДИСОЦІАЦІЯ ВОДИ. ВОДНЕВИЙ ПОКАЗНИК СЕРЕДОВИЩА. ІОННІ РЕАКЦІЇ В РОЗЧИНАХ. ДОБУТОК РОЗЧИННОСТІ. ГІДРОЛІЗ СОЛЕЙ.

Початкові знання та вміння:

Студенти повинні знати: основні поняття теми, визначати реакцію середовища за водневим показником середовища.

Студенти повинні вміти: писати рівняння реакцій в розчинах електролітів , складати рівняння гідролізу солей, визначати реакцію середовища.

Завдання для самопідготовки:

Вивчити: [1] Глава VIІІ (с.251-264)