Издательско-полиграфичес­кий творческий дом имени Гафура Гуляма, 2018

Ответ: 0,05 моль / л
Задачи по теме:

1. 
   После установления равновесия в реакции A+B=C+D, концентрация веществ следующая: [А]= 0,25 моль/л, [В]=0,4 моль/л, [С]=0,2 моль/л, [D]=0,5 моль.Определите константу равновесия.
   
2. 
   После установления равновесия в реакции A+B=2C+D, концентрация веществ следующая: [А]=0,08 моль/л, [В]=0,4 моль/л, [С]=0,4 моль/л, [D]=0,5 моль/л.Определите константу равновесия.
   
3. 
   После установления равновесия в реакции 3 A+B=C+2D, концентрация веществ следующая: [А]=0,1 моль/л, [В]=0,5 моль/л, [С]=О,ОЗ моль/л, [D]=0,4 моль/л.Определите константу равновесия.
   
4. 
   Если в реакции А + В«-> С в состоянии равновесия концентрации веществ равны [А]=0,4 моль/л; [В]=0,25 моль/л, то определите равновесную концентрацию вещества С (моль/л) (Кр=2).
   
5. 
   Если в реакции А + 2В«-> С в состоянии равновесия концентрации веществ равны [А]=0,5 моль/л; [В]=2 моль/л, то определите равновесную концентрацию вещества С (моль/л) (Кр=1).
   
6. 
   Если в реакции 2А + В«-> С в состоянии равновесия концентрации веществ равны [А]=1,5 моль/л; [В]=3 моль/л, то определите равновесную концентрацию вещества С (моль/л) (Кр=0,1).
   

26 § Факторы, влияющие на химическое равновесие
На состояние химического равновесия оказывают влияние концентрации веществ, вступающих в реакцию, температура, а также давление для газо­образных веществ. При изменении одного из этих параметров равновесие нарушится и концентрации реагирующих веществ будет меняться до тех пор, пока не установится новое равновесие, это равновесие установится уже при других значениях концентраций. Переход реакционной системы от одного состояния равновесия в другое называется смещением химичес­кого равновесия.
Смещение химического равновесия подчиняется принципу Ле-Шателье, открытому в 1884 году. Принцип Ле-Шателье гласит: Если в системе, находящуюся в равновесии, изменить один из внешних факторов (тем­пературу, давление или концентрацию), то равновесие сместится в сторону реакции, ослабляющее внешнее воздействие.
Изменение температуры, давления или концентрации вещества может смещать химическое равновесие.
Влияние концентрации на химическое равновесие. Если в системе, находящуюся в равновесии, увеличить количество какого-либо вещества, то равновесие сместится в сторону, уменьшающее количество этого вещества. И напротив, если уменьшить количество вещества, то равновесие сместится в сторону, увеличивающее его количество. Вышеизложенное изучим на примере системы, находящуюся в равновесии:
аА + ЬВ = сС + dD
Если к этой системе, находящуюся в равновесии, добавить вещества А и В, их концентрации повысятся, и это приведет к повышению скорости прямой реакции и равновесие сместится в правую сторону, так как скорость обратной реакции неизменным, Vo6 > Vnp.
Теперь применим это определение к какой-либо действующей реакции: рассмотрим реакцию образования оксида углерода (II) и воды из оксида углерода (IV) и водорода. Здесь также при увеличении концентрации одного из начальных веществ (стоящие слева в уравнении СО2 и Н₂) в системе, находящейся в состоянии равновесия, увеличится скорость прямой реакции , то есть химическое равновесие сместится в ту сторону, которая обеспечивает расход этого вещества. В результате больше будут расходоваться начальные вещества (елевой стороны) и равновесие сместится в правую сторону. Значит, если в систему, находящейся в состоянии равновесия, добавить дополнительно СО₂, то согласно принципу Ле-Шателье система будет стремиться к понижению концентрации СО₂, то есть химическое равновесие сместится вправо (в сторону прямой реакции):
со₂+ н₂—*-СО+Н₂О
Если увеличивается концентрация СО₂, то в соответствии с принципом Ле Шателье, система стремится уменьшить концентрацию СО₂ в системе, химическое равновесие смещается вправо (в сторону прямой реакции)
СО₂+ Н₂ *-СО + Н₂О
Такой же процесс произойдет при уменьшении концентрации какого- либо вещества (Н₂О или СО) с правой стороны, то есть химическое равновесие сместится в сторону прямой реакции (в сторону образования Н₂О и СО).
При увеличении концентрации какого-либо вещества в правой стороне уравнения, увеличится скорость обратной реакции. Равновесие сместится влево. Например, при увеличении концентрации СО в вышесказанной реакции, система будет стремиться к уменьшению концентрации СО, то есть химическое равновесие сместится в сторону обратной реакции.
СО+ н₂о—>-со₂ + н₂
Значит, с изменением концентрации одного вещества меняются концентрации всех веществ, в результате равновесие сместится в какую- либо сторону. Однако константа равновесия останется неизменной..
Влияние давления на химическое равновесие.
Если в химическом равновесие участвуют газообразные вещества, то давление имеет такое же значение, как изменение давления для газо­образных веществ означает изменение их концентрации. Давление не влияет на твердые вещества. Для определения влияния давления на смещение химического равновесия, нужно расчитать количество молекул газообразных веществ с левой и правой стороны. При увеличении давления в системе, находящуюся в равновесии, химическое равновесие сместится в сторону реакции с образованием малого количества молекул, то есть в сто­рону реакции, которая приводит к уменьшению объема системы. А при снижении давления равновесие сместится в сторону реакции с образованием большого количества молекул. Например:
2SO₂+ O2*-^2SO₃ + Q
44,8 л 22,4 л 44,8л
67,2 л
Из уравнения реакции видно, что при осуществлении прямой реакции (вещества взяты в количествах 2 моль SO2 и 1 моль О2 соответственно) объем из 67,2 л уменьшается до 44,8 л. Значит, увеличение давления приводит к уменьшению объема и приводит к ускорению прямой реакции.
Рассмотрим еще один пример:
3H₂+N₂"*-^2NH₃
В этой реакции справой стороны имеется 2 молекулы, а слева 4 молекулы. При увеличении давления в этой реакции, химическое равновесие смещается в сторону с малым числом молекул, то есть в правую сторону, в сторону образования аммиака. При уменьшении давления равновесие смещается в сторону с большим числом молекул, то есть в сторону расщепления аммиака.
Если в обратимых реакциях число молекул с левой стороны уравнения равно числу молекул с правой стороны, то системам с таким состоянием равновесия изменение давления не влияет. Например,
Cl₂+H₂-<—KHCl
Изменение давления не оказывает влияние на состояние равновесия, потому что число молекул и с правой и с левой стороны уравнения равно 2 (в равных количествах).
В реакции смешанного оксида железа Fe₃O₄ и угарного газа СО образуется железо и углекислый газ. С первого взгляда число молекул по обе стороны реакции отличаются, с левой стороны 1+4=5, а справа 3+4=7. Но учитывая то, что давление не влияет на твердые вещества (Fe₃O₄ и Fe), и сравнив коэффициенты ( 4 и 4 ) только газообразных веществ (СО и СОг), убедимся, что коэффициенты равны между собой, и поэтому давление не влияет на химическое равновесие. Мы не должны забывать, что давление не влияет на твердые вещества!
Ре₃Од(_Т)+ 4CO_(rf*—►3Fe_(T) + 4 СО₂(_г)
пр. ⁼ ^1» [СО] ; и _об = к₂* [СО₂]⁴
Смещение химического равновесия в любом направлении основано на принципе Ле-Шателье, и смещение равновесия играет большую роль в химии. Производство аммиака и многие процессы в производстве осуществлены благодаря внедрению способов, которые обеспечивают смещение равновесия в сторону, повышающее выход продуктов. Во многих процессах, для смещения химического равновесия в сторону образования
продуктов, из системы убирают образующиеся продукты. Например, в реакции этерификации, для смещения равновесия в сторону образования метилацетата, в систему вводится серная кислота, которая поглощает воду.
СН₃СООН+СН₃ОН = СН₃СООСН₃ +Н₂О