Расчет зависимости скорости от температуры

Задача 3. Определить, во сколько раз изменится величина скорости реакции при изменении температуры от Т₁ до Т₂, если температурный коэффициент известен.

1. Дано:                                                                 Решение:

Найти:

Ответ:

Практическая работа 8. Химическое равновесие

Цель работы

• Научиться определять направление смещения химического равновесия в зависимости от концентрации, температуры и давления

• Научиться определять условия протекания обратимой реакции в нужном направлении

• Разработать технологические способы управления химическими реакциями

Пояснения к работе

Обратимые реакции.

Химические реакции, которые при одних и тех же условиях могут идти в противоположных направлениях, называются обратимыми.

При написании уравнений обратимых реакций вместо знака равенства ставят две противоположно направленные стрелки.

Уравнение обратимой реакции запишется следующим образом

N₂ + 3H₂  2NH₃

Реакцию, протекающую слева направо, называют прямой, справа налево - обратной .

В обратимых реакциях скорость прямой реакции вначале имеет максимальное значение, а затем уменьшается вследствие уменьшения концентрации исходных веществ. И наоборот, обратная реакция в начальный момент имеет минимальную скорость, которая увеличивается по мере нарастания концентрации продуктов реакции. Наконец, наступает такой момент, когда скорости прямой и обратной реакции становятся равными.

Состояние, в котором скорость обратной реакции становится равной скорости прямой реакции, называется химическим равновесием.

Состояние химического равновесия при неизменных внешних условиях теоретически может сохраняться бесконечно долго. В реальной действительности, при изменении температуры, давления или концентрации реагентов, равновесие может "сместиться" в ту или иную сторону протекания процесса.

Принцип Ле Шателье.

Изменения, происходящие в системе в результате внешних воздействий, определяются принципом Ле Шателье.

Внешнее воздействие на систему, находящуюся в состоянии равновесия, приводит к смещению этого равновесия в направлении, ослабляющем это воздействие.

Внешнее воздействие на систему изменяет соотношение между скоростями прямого и обратного процесса, благоприятствуя тому из них, который противодействует внешнему влиянию.

Принцип Ле Шателье универсален, так как применим не только к химическим процессам, но и к физическим, таким, как плавление, кипение и т.д.

Применительно к трем основным типам внешнего воздействия — изменению концентрации, давления и температуры — принцип Ле Шателье трактуется следующим образом.

Воздействие концентрации

При увеличении концентрации одного из реагирующих, веществ равновесие смещается в сторону расхода этого вещества, при уменьшении концентрации равновесие смещается в сторону образования этого вещества.

Таким образом, при увеличении концентрации исходных веществ равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции, то есть “вправо”. При увеличении концентрации продуктов реакции равновесие смещается в сторону образования исходных веществ, то есть “влево”

Например,

рассмотрим гомогенную реакцию с участием газообразных веществ:

N₂ + 3H₂  2NH₃

В этой реакции можно регулировать концентрацию каждого из трех веществ: С_N2 , С_H2 , С_NH3 .

Как повлияет на равновесие увеличение каждой концентрации?

Применим принцип Ле Шателье.

При увеличении концентрации азота (↑С_N2) равновесие сместится в сторону расходования этого вещества, то есть в сторону продуктов реакции (→)

При увеличении концентрации водорода (↑С_H2) равновесие также сместится в сторону расходования этого вещества, то есть в сторону продуктов реакции (→)

При увеличении концентрации аммиака (↑С_NH3) равновесие сместится в сторону расходования этого вещества, то есть на этот раз в сторону исходных веществ (←)

При уменьшении концентраций зависимости обратные.

Воздействие давления

Влияние давления очень напоминает эффект изменения концентраций реагирующих веществ, но сказывается оно только на газовых системах. Сформулируем общее положение о влиянии давления на химическое равновесие.

При увеличении давления равновесие смещается в сторону уменьшения количеств газообразных веществ, т.е. в сторону понижения давления; при уменьшении давления равновесие смещается в сторону возрастания количеств газообразных веществ, т.е. в сторону увеличения давления. Если реакция протекает без изменения числа молекул газообразных веществ, то давление не влияет на положение равновесия в этой системе.

Таким образом,

• если прямая реакция протекает с увеличением числа газообразных молекул, то при увеличении давления равновесие сместится в сторону обратной реакции, то есть “влево”

• если прямая реакция протекает с уменьшением числа газообразных молекул, то при увеличении давления равновесие сместится “вправо”

• при неизменном числе газообразных молекул изменение давления не смещает равновесия.

Например,

рассматриваемая реакция протекает с уменьшением числа газообразных частиц, следовательно, с уменьшением давления:

N₂ + 3H₂  2NH₃