Презентация по химии на тему "Равновесие"

• 1 слайд

  Равновесие
  Гиревая Ханифа Яншаевна, к.т.н,
  учитель химии ФГКОУ «Объединенный Санкт-Петербургский кадетский корпус Следственного комитета Российской Федерации»
  

• 2 слайд

  Обратимые реакции
  Обратимые химические реакции – это реакции, одновременно протекающие в прямом и обратном направлениях в одних и тех же условиях.
  aA + bB ⇄ cC + dD
  Обратимые химические реакции – это реакции, продукты которых при данных условиях могут взаимодействовать друг с другом.
  N2 + 3H2 = 2NH3
  CaCO3 ↔ CaO + CO2\
  СO2  +  H2O ⇄ H2СO3
  данная реакция не идет до конца потому, что одновременно происходят две реакции –прямая (между углекислым газом и водой) и обратная (разложение угольной кислоты).
  
  

• 3 слайд

  необратимые реакции
  Необратимые химические реакции –это реакции, протекающие в одном направлении до полного превращения реагирующих веществ в продукты реакции.
  Необратимые реакции – это реакции, продукты которых при данных условиях взаимодействовать друг с другом не могут.
  Реакции горения, или реакции, протекающие со взрывом — чаще всего, необратимые. Горение углерода протекает необратимо:
  C + O2 = CO2
  Na2SO4 +BaCl2  BaSO4 ↓+ 2NaCl
  2KMnO4→K2MnO4 + MnO2 + O2↑
  
  

• 4 слайд

  Признаки необратимости
  Выпадение осадка
  CuCl2 + 2KOH=Cu(OH)2↓ +2KOH
  Выделение газа
  Na2CO3 + 2HCl=2NaCl + H2O + CO2↑
  Образование слабого электролита воды
  H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O
  

• 5 слайд

  Равновесие
  

• 6 слайд

  aA + bB ⇔ cC + dD
  По закону действующих масс скорость прямой реакции:
  vпрямой=kпрямой·CAa·CBb
  Скорость обратной реакции:
  vобратной=kобратной·CСс·CDd
  
  kпрямой и kобратной – константы скорости прямой и обратной реакции, 
  СA, CB, CC, CD – концентрации веществ А, В, С и D соответственно.
  
  

• 7 слайд

  С течением времени скорость прямой реакции уменьшается, так как исходные вещества расходуются. С накоплением в системе веществ С и D увеличивается скорость обратной скорости.
  В любой обратимой реакции наступает такой момент, когда скорости прямого и обратного процессов становятся равными. Состояние обратимого процесса, при котором скорости прямой и обратной реакций равны, называют химическим равновесием.
  vпрямой= vобратной
  
  kпрямой·CAa·CBb = kобратной·CСс·CDd
  
  

• 8 слайд

  Химическое равновесие — это такое состояние системы, при котором скорости прямой и обратной реакции равны.
  

• 9 слайд

  Константа химического равновесия
  
  Состояние химического равновесия характеризуется константой равновесия :
  
  Кравновесия = kпрямой  / kобратной = CСс·CDd / CAa·CBb
  
  Константа равновесия Кравновесия равна отношению констант скоростей прямой и обратной реакции, или отношению произведению равновесных концентраций продуктов и реагентов, возведенных в степени, равные коэффициентам в уравнении реакции.
  Величина константы равновесия определяется природой реагирующих веществ, и зависит от температуры.
  

• 10 слайд

  Величина константы равновесия характеризует полноту протекания обратимой реакции.
  Если Кравновесия <<1, числитель в выражении константы намного меньше знаменателя, прямая реакция практически не протекает, равновесие смещено влево. В равновесной системе преобладают исходные вещества.
  Если для какого-либо обратимого процесса Кравновесия >>1, исходных реагентов в равновесной системе практически не остается, равновесие смещено вправо. В равновесной системе преобладают продукты реакции.
  
  

• 11 слайд

  Химическое равновесие имеет динамический характер. Это означает, что в состоянии химического равновесия и прямая, и обратная реакции продолжают протекать, но так как их скорости равны, то концентрации всех веществ в реакционной системе не меняются. Эти концентрации называются равновесными.
  Химическое равновесие устойчиво. Это означает, что система противодействует внешним воздействиям.
  В состоянии химического равновесия количественное соотношение между реагирующими веществами и продуктами реакции остается постоянным: сколько молекул продукта реакции в единицу времени образуется, столько их и разлагается.
  
  Состояние химического равновесия сохраняется до тех пор, пока остаются неизменными параметры реакции:
  - концентрация
  - температура
  - давление
  

• 12 слайд

    В состоянии химического равновесия количественное соотношение между реагирующими веществами и продуктами реакции остается постоянным: сколько молекул продукта реакции в единицу времени образуется, столько их и разлагается.
  Состояние химического равновесия сохраняется до тех пор, пока остаются неизменными параметры реакции:
  - концентрация
  - температура
  - давление
  

• 13 слайд

  Факторы, вызывающие смещение химического равновесия
  Состояние химического равновесия может сохраняться долго при неизменных внешних условиях: температуры, концентрации исходных веществ или конечных продуктов, давления (если в реакции участвуют газы).
  Если изменить эти условия, можно перевести систему из одного равновесного состояния в другое, отвечающее новым условиям.
  Такой переход называется смещением или сдвигом равновесия.
  

• 14 слайд

  Принцип Ле Шателье
  Принцип Ле Шателье- это принцип «наоборот», принцип «вредности».
  Если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказывать внешнее воздействие (изменить давление, концентрацию веществ или температуру), то равновесие смещается в сторону преимущественного протекания того процесса который ослабляет произведенное воздействие.
  То есть при внешнем воздействии на систему равновесие сместится так, чтобы компенсировать это внешнее воздействие.
  

• 15 слайд

  Влияние концентрации
  
  - увеличение концентрации конечных продуктов приводит к смещению равновесия в сторону образования исходных продуктов, т.е. преобладает обратная реакция.
  - увеличение концентрации исходных продуктов приводит к смещению равновесия в сторону образования конечных продуктов, т.е. преобладает прямая реакция.
  - уменьшение концентрации конечных продуктов приводит к смещению равновесия в сторону их образования, т.е. преобладает прямая реакция.
  - уменьшение концентрации исходных продуктов реакции приводит к смещению равновесия в сторону образования исходных веществ, т.е. преобладает обратная реакция.
  Изменение массы твердого вещества не изменяет положение равновесия.
  
  

• 16 слайд

  Влияние давления
  Давление влияет только на обратимые газовые реакции, причём только на те из них, в которых происходит изменение общего числа молекул газа.
  Увеличение давления смещает равновесие в сторону уменьшения общего числа молекул газообразных веществ, а уменьшение давления — в сторону увеличения числа молекул газообразных веществ.
  3H2 + N2 ↔ 2NH3
  3моль H2 + 1 моль N2  ↔ 2 моль NH3
  
  При уменьшении давления (P):
  В левой части уравнения реакции 4моль  газообразных веществ, а в правой части уравнения  2моль газообразных веществ, следовательно, равновесие смещается влево
  
  
  

• 17 слайд

  Количество моль газообразных продуктов одинаковы как в прямой, так и в обратной реакции - изменение давления не оказывает влияния на смещение равновесия.
  
  Н2 + Cl2 ↔ 2HCl
  1 моль H2   + 1 моль Cl2   ↔ 2 моль HCl
  
  
  Важно! Давление и объем обратно пропорциональны, поэтому увеличение давления = уменьшение объема, а уменьшение давления = увеличение объема.
  При увеличении объема сосуда, давление уменьшается. Равновесие смещается в сторону большего числа моль газа.
  При уменьшении объема сосуда, давление увеличивается. Равновесие смещается в сторону меньшего числа моль газа.
  3H2 + N2 ↔ 2NH3
  3моль H2 + 1 моль N2  ↔ 2 моль NH3
  
  При увеличении объема сосуда, равновесие смещается в сторону исходных веществ
  

• 18 слайд

  Влияние температуры
  Прямая и обратная реакция имеют одинаковые по величине, но противоположные по знаку тепловые эффекты. Если прямая реакция эндотермическая (с поглощением теплоты), то обратная будет экзотермической (с выделением теплоты).
  Увеличение температуры смещает равновесие в сторону охлаждения, т. е. усиливает ту реакцию, при которой теплота поглощается (эндотермическая реакция). Уменьшение температуры смещает равновесие в сторону нагревания, т. е. усиливает экзотермическую реакцию.
  Следовательно, при повышении температуры равновесие сместится в сторону эндотермической реакции, при понижении температуры — в сторону экзотермической реакции.
  
  3H2 + N2 ↔ 2NH3 + 92 кДж
  Реакция экзотермическая, так как тепло выделяется. При повышении температуры равновесие сместится в сторону реакции разложения аммиака, то есть в сторону реагентов.
  

• 19 слайд

  КАТАЛИЗАТОРЫ
  
  
  Введение катализатора не влияет на смещение химического равновесия, так как катализатор в одинаковой мере увеличивает скорость как прямой, так и обратной реакции. Катализатор лишь способствует приближению времени наступления равновесия.
  Введение ингибитора не влияет на смещение химического равновесия.
  

• 20 слайд

  При добавлении твердого вещества в раствор проверяем:
  растворимо ли данное вещество.
  Важно! Добавление твердых нерастворимых веществ не оказывает влияния на смещение равновесия.
  При добавлении твердых растворимых веществ смещение может происходить, так как в воде растворимые вещества диссоциируют на ионы, то есть распадаются на заряженные частицы.
  2) взаимодействует ли данное вещество с веществами или с ионами, которые есть в системе.
  Важно! При разбавлении раствора водой, степень диссоциации и степень гидролиза возрастают.
  
  Влияние веществ, которых нет в уравнении реакции
  

• 21 слайд

• 22 слайд

• 23 слайд

  Задача 1. Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе:
  2SO2(г) + O2(г) ⇄ 2SO3(г)
  если объем газовой смеси уменьшить в три раза? В какую сторону сместится равновесие системы?
  
  

• 24 слайд

  Задача 1.
  Решение. 
  Пусть концентрации реагирующих веществ:
  С(SO2)= a, С(О2)= b, С(SO3) = с. 
  Согласно закону действия масс скорости V прямой и обратной реакции до изменения объема:
  Vпр = Ка2b
  
      Vобр = К1с2.
  После уменьшения объема гомогенной системы в три раза концентрация каждого из реагирующих веществ увеличится в три раза:
  С(SO2)= 3a, С(О2)= 3b, С(SO3) = 3с.
  При новых концентрациях скорости прямой и обратной реакции:
  Vпр  = К(3а)2(3b) = 27Ка2b
    Vобр = К1(3с)2 = 9К1с2
  Скорость прямой реакции увеличилась в 27 раз, а обратной – только в девять раз. Равновесие системы сместилось в сторону образования SO3.
  
  
  
  

• 25 слайд

  Задача 2.
  Установите соответствие между способом воздействия на равновесную систему
  
  CH3NH2(г) + H2О(ж) ↔ CH3NH3+(p-p) + OH-(p-p) + Q
  и смещением химического равновесия в результате этого воздействия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой
  

• 26 слайд

  Задача 2. Решение
  Уравнение реакции взаимодействия метиламина с водой.
  А) При добавлении хлорида метиламмония в раствор происходит ее диссоциация. Образуется катион метиламмония. Катионы метиламмония добавляются к катионам метиламмония, которые находятся в продукте реакции, то есть увеличивается их концентрация, значит равновесие смещается в сторону обратной реакции. Ответ: 2.
  Б) При добавлении серной кислоты, в раствор происходит ее диссоциация. Любая кислота состоит из катионов водорода H+ и анионов кислотного остатка. Катионы водорода с гидроксид-ионами , которые находятся в продукте реакции, то есть концентрация гидроксид-ионов уменьшается, значит равновесие смещается в сторону прямой реакции. Ответ: 1.
  В) При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (-Q), следовательно, в сторону обратной реакции. Ответ: 2.
  Г) Давление не влияет на смещение равновесия в данной реакции, так как нет газообразных веществ. Ответ: 3.
  Ответ: 2123
  

• 27 слайд

  Задача 3.
  Установите соответствие между способом воздействия на равновесную систему
  Al3+(р-р) + H2О(ж) ↔ AlОН 2+(р-р)+ H+(p-p)  - Q
  и смещением химического равновесия в результате этого воздействия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой
  

• 28 слайд

  Задача 3. Решение
  Сокращенное ионное уравнение реакции гидролиза.
  А) При добавлении кислоты в раствор происходит ее диссоциация. Любая кислота состоит из катионов водорода H+ и анионов кислотного остатка. Катионы водорода добавляются к катионам водорода, которые находятся в продукте реакции, то есть увеличивается их концентрация, значит равновесие смещается в сторону обратной реакции. Ответ: 2.
  Б) Давление не влияет на смещение равновесия в данной реакции, так как нет газообразных веществ. Ответ: 3.
  В) При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (-Q), следовательно, в сторону прямой реакции. Ответ: 1.
  Г) При добавлении твердой щелочи состоянии в раствор происходит диссоциация, так как щелочи растворимы в воде. Любая щелочь состоит из катионов металла и гидроксид-анионов. Гидроксид-анионы будут взаимодействовать с катионами водорода с образованием воды. Данный процесс сопровождается уменьшением числа катионов водорода, так как образуется новый продукт, а это уменьшение концентрации продукта реакции – смещение равновесия в сторону прямой реакции. Ответ: 1.
  Ответ: 2311
  

• 29 слайд

  Задача 4.
  Установите соответствие между способом воздействия на равновесную систему
  Са2+(р-р) + 2 F- (р-р)  ↔ Са F2 (тв) 
  и смещением химического равновесия в результате этого воздействия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой
  

• 30 слайд

  Задача 4. Решение
  В примере представлено сокращенное уравнение реакции обмена.
  А) Добавление сильной кислоты. При добавлении кислоты в раствор происходит ее диссоциация. Кислота состоит из катионов водорода H+ и анионов кислотного остатка. Катионы водорода взаимодействуют с фторид ионами, которые находятся в левой стороне реакции, образуют слабый электролит НF, концентрация фторид-ионов уменьшается, значит равновесие смещается в сторону обратной реакции. Ответ: 2.
  Б) Разбавление водой – это уменьшение концентрации исходных веществ, следовательно равновесие смещается в сторону исходных веществ. Ответ: 2.
  В) Фторид кальция – это осадок, не растворяется в воде, поэтому при добавлении данного вещества в раствор не происходит смещения равновесия. Ответ: 3.
  Г) Фторид натрия является растворимым веществом, поэтому при добавлении в раствор повышается концентрация фторид-ионов, а это повышение концентрации исходного вещества. Равновесие смещается в сторону продуктов реакции. Ответ: 1.
  Ответ: 2231
  

• 31 слайд

  Задача 5.
  Установите соответствие между способом воздействия на равновесную систему
  HS- (р-р)  ↔ H+(р-р) + S2- (р-р)
  и смещением химического равновесия в результате этого воздействия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой
  

• 32 слайд

  Задача 5. Решение
  Реакция диссоциации гидросульфид-иона.
  А) Давление не влияет на смещение равновесия в данной реакции, так как нет газообразных веществ. Ответ: 3.
  Б) Разбавление водой усиливает диссоциацию слабых электролитов (закон разбавления Оствальда), поэтому равновесие смещается в сторону продуктов реакции. Ответ: 1.
  В) При добавлении твердого гидроксида калия в раствор происходит диссоциация, так как щелочи растворимы в воде. Любая щелочь состоит из катионов металла и гидроксид-анионов. Гидроксид-анионы будут взаимодействовать с катионами водорода с образованием воды. Данный процесс сопровождается уменьшением числа катионов водорода, так как образуется новый продукт, а это уменьшение концентрации продукта реакции – смещение равновесия в сторону прямой реакции. Ответ: 1.
  Г) Сульфид меди (II) - нерастворимое вещество, поэтому не происходит смещение равновесия. Ответ: 3.
  Ответ: 3113
  

• 33 слайд

  Задача 6.
  Установите соответствие между способом воздействия на равновесную систему
  ClO-   (р-р) + H2О(ж) ↔ HClO(p-p) + OH-(p-p) 
  и смещением химического равновесия в результате этого воздействия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой
  

• 34 слайд

   Задача 6. Решение
  Сокращенное уравнение реакции гидролиза.
  А) Добавление хлората калия (KClO3) – растворимое вещество, диссоциирует на ионы калия и хлорат-анионы. Данных ионов нет в уравнении, эти ионы не взаимодействуют с ионами раствора, поэтому данное вещество не влияет на смещение равновесия. Ответ: 3.
  Б) Добавление воды усиливает процесс гидролиза, поэтому равновесие сместится в сторону прямой реакции. Ответ: 1.
  В) Гидроксид магния – нерастворимое вещество, поэтому не будет влиять на смещение равновесия. Ответ: 3.
  Г) Газообразный кислород не реагирует ни с исходными веществами, ни с продуктами, поэтому не влияет на смещение равновесия. Ответ: 3.
  Ответ: 3133
  

• 35 слайд

  Задача 7.
  Установите соответствие между способом воздействия на равновесную систему
  Fe3+ (р-р) + H2O (ж) ⇄ FeOH2+ (р-р) + H+ (р-р) – Q:
  и смещением химического равновесия в результате этого воздействия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой
  

• 36 слайд

  Задача 7. Решение
  Сокращенное уравнение реакции гидролиза.
  А) Пропускание бромоводорода– растворимое вещество, диссоциирует на ионы водорода и бромид-анионы. Катионы водорода добавляются к катионам водорода, которые находятся в продукте реакции, то есть увеличивается их концентрация, значит равновесие смещается в сторону обратной реакции. Ответ: 2.
  Б) Добавление твердого NaHCO3. Вещество растворимо в воде. Образуются с гидрокарбонат-ионы, которые будут взаимодействовать с катионами водорода с образованием воды и углекислого газа. Данный процесс сопровождается уменьшением числа катионов водорода, так как образуется новый продукт, а это уменьшение концентрации продукта реакции – смещение равновесия в сторону прямой реакции. Ответ: 1.
  В) Гидроксид меди – нерастворимое вещество, поэтому не будет влиять на смещение равновесия. Ответ: 3.
  Г) При добавлении твердой щелочи состоянии в раствор происходит диссоциация, так как щелочи растворимы в воде. Любая щелочь состоит из катионов металла и гидроксид-анионов. Гидроксид-анионы будут взаимодействовать с катионами водорода с образованием воды. Данный процесс сопровождается уменьшением числа катионов водорода, так как образуется новый продукт, а это уменьшение концентрации продукта реакции – смещение равновесия в сторону прямой реакции. Ответ: 1.
  Ответ: 2131