2.2. Химическое равновесие в гетерогенных системах
Для гетерогенных систем газ – твердое вещество, жидкость – твердое вещество необходимо помнить, что концентрации твердых веществ, участвующих в реакции, остаются постоянными и включаются в константу скорости.
Пример.
Кроме этого, существуют и другие гетерогенные системы, например, могут реагировать твердое тело и жидкость, две несмешивающиеся жидкости или два твердых вещества. Описание этих систем является достаточно сложным и в нашем курсе химии не рассматривается.
Если
характеризовать состав системы молярными
концентрациями c,
то константу равновесия обычно обозначают
(см.
выше).
Если
характеризовать состав системы
парциальными давлениями
то константу равновесия обозначают
Так, например, для реакции
3. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье
Принцип Ле Шателье
Если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказать внешнее воздействие (изменить температуру, давление, концентрации реагирующих веществ), то равновесие смещается в сторону той реакции, которая ослабляет указанное воздействие.
Рассмотрим применение принципа Ле Шателье к решению конкретных задач.
Задача 1. Какими изменениями температуры, давления, концентраций участвующих в реакции веществ можно сместить влево равновесие системы
Решение.
Процесс
идет:
с понижением температуры (так как прямая реакция – экзотермическая, идет с повышением температуры);
с повышением давления (так как в результате реакции число молей газообразных веществ возрастает, согласно уравнению реакции, от двух (
до четырех
и давление в закрытом сосуде при этом
также возрастет);с понижением концентрации аммиака (так как
является исходным веществом и расходуется
в процессе реакции); с повышением
концентраций водорода и азота (так как
– продукты, содержание которых в
процессе реакции накапливается).
Чтобы сместить равновесие влево, то есть ускорить рассмотренную реакцию, нужно:
повысить температуру;
понизить давление;
повысить концентрацию аммиака и понизить концентрации водорода и азота.
Задача 2. Какими изменениями температуры, давления, концентраций веществ можно сместить вправо равновесие системы
Решение.
Процесс
идет:
с понижением температуры (так как прямая реакция – эндотермическая, идет с понижением температуры);
без изменения давления (так как в результате реакции число молей газообразных веществ не изменяется);
с понижением концентраций исходных веществ азота и кислорода и повышением концентрации продукта реакции оксида азота (II).
Чтобы сместить равновесие вправо, в сторону рассмотренного процесса, нужно:
повысить температуру;
изменение давления не влияет на смещение равновесия;
повысить концентрации азота и кислорода, понизить концентрацию оксида азота (II).
Задача 3. Как отразится повышение температуры на равновесии системы
Решение. При повышении температуры равновесие сместится в сторону понижения температуры, в сторону обратной реакции.
Выводы. При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции.
При понижении температуры равновесие смещается в сторону экзотермической реакции.
Задача 4. Как отразится повышение давления на равновесии системы
О
Графит
C
При решении задач, связанных с изменением давления, рассматривают молекулы только газообразных веществ
Решение. При повышении давления равновесие сместится в сторону понижения давления, в сторону обратной реакции.
Выводы. При увеличении давления путем сжатия системы равновесие сдвигается в сторону понижения давления, то есть в сторону уменьшения числа молекул газообразных веществ.
При уменьшении давления равновесие сдвигается в сторону увеличения числа молекул газообразных веществ.
Задача 5. Куда сместится равновесие системы
при понижении концентрации аммиака?
Решение. При понижении концентрации аммиака равновесие сместится в сторону повышения концентрации аммиака, в сторону прямой реакции.
Выводы. При повышении концентрации исходного вещества равновесие смещается в сторону продуктов химической реакции.
При повышении концентрации продуктов реакции равновесие смещается в сторону исходных веществ.