Задачи на смещение химического равновесия по принципу Ле Шателье.

Пример 1 – В сторону какой реакции произойдёт смещение равновесия в следующих системах:

1) 4НСl+O₂ «2H₂O+2Cl₂, Δ Н_х.р. < 0,

2) 3А_(К) + O_(Г) «С_(Г) + 2Р_(Г), DН_х.р.= 34, 55 кДж

при: а) увеличении давления;

б) увеличении объёма;

в) уменьшении температуры:

Решение

1) Если не указано агрегатное состояние веществ, то будем считать, что они находятся в газовой фазе и система является гомогенной. Посчитаем количество молей газообразных веществ до и после реакции:

4НСl+O₂ «2H₂O+2Cl₂, Δ Н_х.р. < 0

|_________| |__________|

5 моль 2+2 = 4 моль

а) при увеличении давления равновесие сместится в сторону прямой реакции (вправо), т, к. там меньше молей газообразного вещества;

б) при увеличении объёма равновесие сместится в сторону обратной реакции (влево), т, к. там больше молей газообразного вещества;

в) поскольку Δ Н_х.р. < 0, то прямая реакция является экзотермической. Поэтому при уменьшении температуры равновесие сместится в сторону прямой реакции, т. к. именно по этой реакции теплота будет выделяться.

2) Поскольку здесь вещества находятся в двух фазах, то эта система будет являться гетерогенной. Посчитаем количество молей газообразных веществ до и после реакции:

3А_(К) + O_(Г) «С_(Г) + 2Р_(Г), DН_х.р.= 34, 55 кДж.

|__________| |_________|

1моль 1+2 = 3 моль

а) при увеличении давления равновесие сместится в сторону обратной реакции (влево), т. к. там меньше молей газообразного вещества;

б) при увеличении объёма равновесие сместится в сторону прямой реакции (вправо), т. к. там больше молей газообразного вещества;

в) поскольку значение Δ Н_х.р. имеет знак " +", значит данная реакция является эндотермической и идет с поглощением теплоты. При уменьшении температуры равновесие сместится в сторону обратной (соответственно – экзотермической) реакции, т. к. именно по этой реакции теплота будет выделяться и разогревать систему.

Пример 2 – Как нужно изменить давление, объём, и концентрации реагирующих веществ в системе СО_(Г)+Н₂О_(Г) «СО_2(Г)+Н_2(Г), чтобы увеличить выход продуктов реакции? Определите знак Δ Н обратной реакции, если известно, что при увеличении температуры равновесие сместилось вправо.

Решение

Поскольку и справа, и слева одинаковое количество молей газообразных веществ (1+1=1+1), то изменение давления и объёма не повлияет на смещение равновесия. А чтобы увеличить выход продуктов реакции (сместить равновесие вправо), необходимо либо увеличить концентрацию исходных веществ СО_(Г) и Н₂О_(Г) (возрастёт скорость прямой реакции, и эти вещества начнут расходоваться), либо уменьшить концентрацию продуктов, т. е. удалить СО_2(Г) и Н_2(Г) из зоны реакции (уменьшится скорость обратной реакции, и эти вещества начнут образовываться).

Поскольку известно, что при увеличении температуры равновесие сместилось вправо, то можно сделать вывод, что прямая реакция будет являться эндотермической, а обратная, соответственно, – экзотермической, т. е. Δ Н _{ОБР. Р.} < 0.