Лабораторная работа № 3(1) Обратимые и необратимые реакции. Химическое равновесие

Некоторые химические реакции могут протекать в двух взаимно противоположных направлениях. Такие реакции называются обратимыми. Обратимость химических реакций записывается следующим образом:

А + В  В

При протекании химической реакции концентрации исходных веществ уменьшаются в соответствии с законом действия масс. Это приводит к уменьшению скорости прямой реакции. Если реакция обратима, т.е. может проте­кать как в прямом, так и в обратном направлениях, то с те­чением времени скорость обратной реакции будет возрастать, т.к. увеличиваются концентрации продуктов реакции.

Когда скорости прямой и обратной реакции ста­но­вятся одинаковыми, наступает состояние химического рав­но­весия, и дальнейшего изменения концентрации участ­вующих в реакции веществ не происходит.

Количественной характеристикой химического равновесия служит величина, называемая константой химического равновесия.

В случае обратимой химической реакции, например:

N₂ + 3H₂  2NH₃

зависимость скоростей прямой (_пр) и обратной (_обр) реакций от концентраций реагирующих веществ выражаются отноше­ниями:

_пр = К_пр  [N₂]  [Н₂]³;

_обр =К_обр  [NH₃]².

В состоянии химического равновесия: _{пр = обр,} т.е.

К_пр * [N₂] * [Н₂]³ = К_обр * [NH₃]²

Или

где Кс - константа равновесия реакции.

Константа равновесия (Кс)при данной температуре - величина, показывающая то соотношение между концентра­циями продуктов реакции (числитель) и исходных веществ (знаменатель), которые устанавливаются при равновесии. Величина константы равновесия зависит от природы реагирующих веществ и от температуры, а от катализаторов и изменения концентрации веществ не зависит.

Смещение химического равновесия

При изменении условий протекания реакции (температуры, давления, концентрации какого-либо из участвующих в реакции веществ) скорости прямого и обрат­ного процессов изменяются неодинаково, и хими­ческое равновесие нарушается.

Направление смещения химического равновесия под­чиняется принципу Ле-Шателье:

если на систему, находящуюся в состоянии хими­ческого равновесия, оказать какое-либо воздействие, то равновесие сместится в таком напрвлении, что оказанное воздействие будет ослаблено.

При увеличении температуры равновесие смещается в сто­рону реакции идущей с поглощением тепла - эндотермической.

При увеличении концентрации исходных веществ равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции, т.е. вправо.

При увеличении концентрации продуктов реакции равновесие смещается в сторону образования исходных веществ , т.е. влево.

Если реакция протекает с участием газообразных веществ, то повышение давления вызывает смещение рав­новесия в направлении уменьшения общего числа молей. Понижение давления смещает равно­весие в сторону уве­личения общего числа молей газообразных веществ.

Например, равновесие системы:

N₂ + 3H₂  2NH₃;

H = -46,25 кДж/моль

а) при увеличении температуры сместится влево;

б) при увеличении давления сместится вправо;

в) при увеличении концентрации азота сместится вправо.