II.2 Примеры для самостоятельной работы:

1. Реакция происходит по уравнению: NH_3(г)+ O_2(г) ↔ N_2(г) +Н₂О_(г)

Равновесные концентрация реагирующих веществ составляют (в моль/л): NH₃ - 0,4; O₂ - 0,2; N₂ - 0,4. Найти начальные концентрации исходных веществ, равновесную концентрацию Н₂О (по N₂)_, константы равновесия при температуре 300⁰С

2. Реакция происходит по уравнению: S0₂+O₂ ↔ S0_3.

Начальная концентрация для реагентов составляет для S0₂ - 5 моль/л, для O₂ - 7,5 моль/л. Найти константы равновесия реакции при 500°С, если к моменту наступления равновесия образуется 1,5 моль/л S0_3.

3. Уравнение реакции: CS_2(ж) + O_2(г) → CO_2(г) + SO_2(г)

Рассчитать константы равновесия реакции при 100°С, если равновесные концентрации реагирующих веществ составляют (в моль/л): O₂ - 0,5; CO₂ – 0,2; SO₂ - 0,4. Найти начальные концентрации исходных веществ.

4.* Найти константы химического равновесия реакции:

HCℓ_(г) + O_2(г) ↔ H₂O_(г) + Cℓ_2(г)

при стандартных условиях, используя значения их потенциалов ∆G°_{298, f}

Оформление отчета:

Отчет должен содержать:

1. Тему и цель работы.

2. Основные расчетные формулы (1-4).

3. Примеры расчетных задач (1 и 2).

4. Выполненное задание для самостоятельной работы (задачи со знаком *выполняются по желанию на дополнительную оценку).

Практическое занятие №14 Принцип Ле-Шателье.

Цель работы: научиться применять принцип Ле-Шателье при описании обратимых реакций

Вопросы для подготовки к занятию:

- понятие обратимости химической реакции

- принцип Ле-Шателье – Брауна.

Ход работы

I. Теоретическая часть

Основные понятия и расчетные формулы.

Химическим равновесием называется состояние системы, при котором скорости обратного и прямого процессов одинаковы: _{ʋпрям. = ʋобр.}

При изменении внешних условий или условий проведения реакции равновесие может нарушаться - сдвигаться, при этом одна из реакции начинает идти быстрее.

Если быстрее начинает идти прямая реакция, то равновесие сдвигается вправо(→), если быстрее идет обратная – влево(←). Сдвиг равновесия в сторону прямой реакции приводит к увеличения выхода продукта, обратный сдвиг – к его уменьшению.

Направление сдвига равновесия определяют по принципу Ле-Шателье:

Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается какое-либо внешнее воздействие, то равновесие в системе смещается в сторону процесса, который компенсирует (уменьшает) эффект воздействия.

II. Практическая часть.

II.1 Примеры решения задач

1. Синтез фосгена проходит по уравнению: СО_(г) + Cℓ_2(г)↔ СОCℓ_2(г), ∆H°₂₉₈>0.

Определить направление смещения равновесия в системе при: повышении температуры, повышении давления, повышения объема, добавлении хлора в систему. Какие факторы повышают выход фосгена?

Решение:

1. Провести анализ, в ходе которого определить, как меняются температура (t°) и давление(р) в прямой и обратной реакциях.

а) Изменение температуры:

Прямая реакция – эндотермическая (∆H°₂₉₈>0), теплота поглощается, t° понижается;

Обратная реакция – экзотермическая, теплота выделяется, t° повышается.

б ) Изменение давления: СО_(г) + Cℓ_2(г)↔ СОCℓ_2(г)

2 моль 1 моль

Прямая реакция проходит с уменьшением числа моль газов (∆ν = - 1 моль), р понижается.

Обратная реакция проходит с увеличением количества газов, р повышается.

2. Сделать вывод о направлении сдвига равновесия в системе с применением принципа Ле-Шателье:

а) ↑ t°: →

Согласно принципу Ле-Шателье, при повышении температуры равновесие в системе сместится в сторону реакции, в ходе которой она понижается (эндотермической). В данной системе эндотермической является прямая реакция, равновесие сместится вправо.

б) ↑р: →

Согласно принципу Ле-Шателье, при повышении давления равновесие в системе сместится в сторону реакции, в которой оно снижается. В данной системе давление снижается в прямой реакции, равновесие сместится вправо.

в) ↑V: ←

При повышении объема снижается давление. Равновесие сместится влево.

г) добавление Cℓ₂: →

Согласно принципу Ле-Шателье, при увеличении концентрации одного из веществ равновесие сместится в сторону реакции, в которой данной вещество расходуется. Хлор участвует в прямой реакции, равновесие сместится вправо.

Вывод: Для повышения выхода продукта, то есть смещения равновесия вправо, необходимо повысить давление, температуру и обеспечить приток исходных веществ.

2. Реакция происходит по уравнению: CS_2(ж) + O_2(г) → CO_2(г) + SO_2(г), ∆H°₂₉₈<0.

Определить, как влияет на полноту сгорания сероуглерода: повышение температуры, повышение давления, повышение объема, добавлении СО₂ в систему.

Решение:

1. Провести анализ, в ходе которого определить, как меняются температура (t°) и давление(р) в прямой и обратной реакциях.

а) Изменение температуры:

Прямая реакция – экзотермическая (∆H°₂₉₈<0), теплота выделяется, t° повышается;

Обратная реакция – эндотермическая, теплота поглощается, t° понижается.

б ) Изменение давления: CS_2(ж) + O_2(г) → CO_2(г) + SO_2(г),

3 моль 3 моль

В ходе реакции число моль газов не меняется, давление также остается неизменным.

2. Сделать вывод о направлении сдвига равновесия в системе с применением принципа Ле-Шателье:

а) ↑ t°: ←

Согласно принципу Ле-Шателье, при повышении температуры равновесие в системе сместится в сторону реакции, в ходе которой она понижается (эндотермической). В данной системе эндотермической является обратная реакция, равновесие сместится влево.

б) ↑р: ↔

В данной системе давление на равновесие в системе не влияет.

в) ↑V: ↔

г) Добавление СО₂: ←

Согласно принципу Ле-Шателье, при увеличении концентрации одного из веществ равновесие сместится в сторону реакции, в которой данной вещество расходуется. Диоксид углерода участвует в обратной реакции, равновесие сместится влево.

Вывод: Повышение температуры и добавление СО₂ в систему снижают полноту сгорания сероуглерода, так как смещают равновесие в сторону обратной реакции.