Предпросмотр материала:
Химическое равновесие. Условия его смещения
Разработал учитель химии МОУ СОШ №31 Г.о. Польск
Беззубец С.С.
КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКЦИЙ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПРОТЕКАНИЯ РЕАКЦИИ
Реакции, которые при заданных условиях протекают как в прямом, так и в обратном направлении, называют обратимыми.
При записи таких реакций вместо знака равенства используют противоположно направленные стрелки: "↔". В этом случае может наступить состояние равновесия. Это означает, что скорость прямого процесса становится равной скорости обратного процесса.
Обратимые реакции очень распространены в химии. К ним относятся диссоциация воды и слабых кислот, гидролиз некоторых солей, реакции водорода с бромом, иодом и азотом, многие промышленно важные реакции, такие как:
2SO2(г)+O2(г)=2SO3(г)
CO(г)+2H2(г)=CH3OH(г)
2CH4(г)=C2H2(г)+3H2(г)
.
Химические реакции, которые протекают со сравнимыми скоростями в обоих направлениях, называются обратимыми. В таких реакциях образуются равновесные смеси реагентов и продуктов, состав которых далее уже не меняется со временем. Например, при нагревании происходят следующие превращения:
скорость которой (vпр) выражается кинетическим уравнением: vпр = k1[H2][I2],
Здесь k1 – константа скорости прямой реакции.
Скорость обратной реакции (vобр) выражается кинетическим уравнением с константой скорости k2: vобр = k2[HI]2
Когда йодистого водорода образуется уже достаточно много (т.е. когда его концентрация достигнет определенной величины), скорости прямой и обратной реакции выравниваются:
vпр = vобр
В этом случае говорят, что наступило химическое равновесие
Химическим равновесием называется такое состояние химической системы, при котором количества исходных веществ и продуктов не меняются со временем.
Химическое равновесие носит динамический характер.
Сдвинуть равновесие в сторону образования продуктов или в сторону образования исходных веществ можно воздействием на систему извне
Общий принцип смещения химического равновесия был предложен французским ученым Анри Ле-Шателье и в современной трактовке выглядит следующим образом:
Если на равновесную систему оказать внешнее воздействие,
то равновесие сместится так, чтобы уменьшить влияние этого воздействия
Факторы, влияющие на смещение химического равновесия
Концентрация
Температура
Катализатор
Давление
Давление
Давление влияет только на обратимые газовые реакции
Увеличение давления смещает равновесие в сторону образования меньшего числа молекул газов
Уменьшение давления – в сторону увеличения числа молекул.
количество газов в левой части уравнения (1+3)=4 моль, в правой - 2 моль.
при повышении давления равновесие в данной системе сместится вправо, при уменьшении давления - влево.
Легко запомнить: увеличение давления смещает реакцию в сторону меньшего объема. В случае равных объемов газообразных исходных веществ и продуктов, давление не влияет на смещение равновесия.
Температура
прямая реакция является экзотермической +Q
(протекает с выделением тепла),
а обратная – эндотермической -Q
(идет с поглощением тепла).
При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (в данном случае влево)
При понижении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (в данном случае вправо)
Концентрация
при увеличении концентрации реагента, равновесие смещается в сторону образования продуктов.
при снижении концентрации реагента, равновесие смещается в сторону в сторону исходных веществ.
для сложной гетерогенной химической реакции
Fe3O4 (тв) + СО (г) 3 FeO (тв) + СО2 (г) + Q кДж
скорости прямой и обратной реакции зависят в основном от концентраций газов (которые при изменении давления меняются одинаково), а твердые вещества не входят в кинетические уравнения.
Катализатор
При использовании катализатора в равновесных системах, ускоряются как прямая, так и обратная реакции, причем скорости обеих реакций увеличиваются в одинаковое число раз.
Равновесие при этом сохраняется.
Таким образом, катализатор не влияет на положение равновесия, а только приводит к более быстрому его установлению.
Задачи (примеры решений)
Установите соответствие между уравнением химической реакции и направлением смещения химического равновесия при увеличении давления в системе:
НАПРАВЛЕНИЕ СМЕЩЕНИЯ
ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ
1) в сторону продуктов реакции
2) в сторону исходных веществ
3) практически не смещается
А)
Б)
В)
А) 0 моль ↔ 1 моль (учитываем только газы), равновесие сместится в сторону исходных веществ (2).
Б) 2 моль ↔ 3 моль, равновесие сместится в сторону исходных веществ (2).
В) 2 моль ↔ 1 моль, равновесие сместится в сторону продуктов реакции (1).
Задачи:
1. Установите соответствие между уравнением химической реакции и направлением смещения химического равновесия при увеличении давления в системе
А)
Б)
В)
Г)
НАПРАВЛЕНИЕ СМЕЩЕНИЯ
ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ
1) смещается в сторону продуктов реакции
2) смещается в сторону исходных веществ
3) не происходит смещения равновесия
2. В каких реакциях изменение давления окажет влияние на смещение равновесия?
3. В какой из реакций повышение давления приводит к сдвигу равновесия влево?
Задачи:
4. Установите соответствие между уравнением химической реакции и изменением условий, которое приводит к смещению равновесия в сторону продуктов:
РАВНОВЕСИЕ СМЕЩАЕТСЯ В СТОРОНУ ПРОДУКТОВ ПРИ
1) охлаждении
2) повышении давления
3) понижении давления
А)
Б)
В)
Г)
5. Укажите, как повлияет:
а) повышение давления; б) повышение температуры;
в) увеличение концентрации кислорода на равновесие системы:
2CO (г) + O2 (г) ↔ 2CO2 (г) + Q
Спасибо за внимание
Профессия: Учитель биологии и химии
Профессия: Преподаватель биологии и химии
Профессия: Учитель химии
В каталоге 7 300 курсов по разным направлениям
Учебник: «Химия», Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Тема: § 3. Скорость химических реакций
Учебник: «Химия», Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Тема: § 46. Алюминий
Учебник: «Химия», Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Тема: § 10. Гидролиз солей
Учебник: «Химия», Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Тема: § 2. Тепловые эффекты химических реакций
Учебник: «Химия», Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Тема: § 2. Тепловые эффекты химических реакций
Учебник: «Химия», Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Тема: Глава 1. Классификация химических реакций
Учебник: «Химия», Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Тема: § 17. Характеристика кислорода и серы