Опыт 2. Влияние температуры на смещение химического равновесия

Все химические реакции сопровождаются образованием новых веществ, т. е. изменением природы участников реакции, а потому либо выделением теплоты (Δ_rН < 0 – реакция экзотермическая), либо поглощением теплоты (Δ_rН > 0 – реакция эндотермическая). Если прямая реакция идет с выделением теплоты, то обратная – с поглощением.

В пробирку налейте 2–3 мл раствора крахмала и добавьте несколько капель раствора йода. Наблюдайте образование соединения синего цвета. При нагревании пробирки окраска раствора исчезает, а при охлаждении – появляется. Таким образом наблюдается смещение равновесия

охлаждение извне

(С₆Н₁₀О₅) _x + x J₂ (С₆Н₁₀О₅) _x · x J₂

нагревание извне

Используя принцип Ле Шателье, определите, с выделением или поглощением теплоты идет прямая реакция.

Укажите, в сторону какого процесса (экзотермического или эндотермического) смещается химическое равновесие: а) при повышении температуры, б) при понижении температуры.

Выводы

1. Как экспериментально было доказано, что химические процессы обратимы?

2. Объясните смещение химического равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ и температуры на основе принципа Ле-Шателье.

Вопросы для самоконтроля

1. Гомогенные и гетерогенные химические процессы.

2. Необратимые и обратимые химические реакции.

3. Скорость химических реакций и факторы, влияющие на нее.

4. Закон действия масс; правило Вант-Гоффа.

5. Энергия активации реакций и понятие об активных молекулах; условия, определяющие смещение химического равновесия, принцип Ле Шателье.

6. Константы скорости реакций и равновесия, их физический смысл.

Задания для решения

1. Рассчитайте, во сколько раз изменится скорость реакции при увеличении концентрации водорода в 2 раза.

Fe₂O₃ (кр) + 3Н₂ (г) = 2 Fe (кр) + 3Н₂О (пар),

Каков физический смысл константы скорости, и от каких факторов она зависит?

2. Во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении температуры от 20 до 60 ⁰С, если температурный коэффициент (γ) равен трем.

3. Для увеличения скорости обратной реакции в 16 раз

4 HCl _(газ) + O_{2 (газ)} <==> 2 H₂O _(пар) + 2 Cl_{2 (газ)}

во сколько раз необходимо изменить парциальные давления продуктов реакции? Запишите кинетические уравнения прямого и обратного процесса и подтвердите ответ расчётом.

4.Какие факторы (температура, давление, концентрация), как и почему надо изменить в реакции, чтобы сместить равновесие вправо, равновесная концентрация каких веществ при этом увеличится?

SO_{3 (газ)} + C _{(кристалл.)} <==> SO_{2 (газ)} + CO _(газ), ∆ _r H > 0

Напишите выражение для константы равновесия представленного в первом задании процесса.

Примерный вариант контрольного собеседования 1. Реакция идет по уравнению 2СО(г) + О2(г) → 2СО2 (г). Как изменится скорость этой реакции, если: а) увеличить давление в 3 раза; б) увеличить концентрацию кислорода в два раза? Запишите кинетические уравнения прямого и обратного процесса и подтвердите ответ расчётом. 2. Определите температурный коэффициент, если образец цинка растворяется в серной кислоте при 25 оС за 16 минут, а при 45 оС за 4 минуты. 3. В системе SiO2(кр) + 2C (кр)  Si(кр) + 2CO2(г) установилось равновесие. В какую сторону сместится равновесие системы при удалении из системы оксида углерода (IV) и повышении температуры? Прямая реакция эндотермическая.

Литература: [1–гл.5, § 5.1-5.5; 7.1-7.2]; [2–гл. 6, § 55- 61]; [3 – гл.3, §12-13].