Химическое равновесие и его сдвиг. Обратимость химических. реакций. Химическое равновесие и условия его смещения, практическое применение

Если внешние условия химического процесса не изменяются, то состояние химического равновесия может сохраняться сколь угодно долго. Изменением условий проведения реакции (температуры, давления, концентрации) можно добиться смещения или сдвига химического равновесия в требуемом направлении.

Смещение равновесия вправо приводит к увеличению концентрации веществ, формулы которых находятся в правой части уравнения. Смещение равновесия влево будет приводить к увеличению концентрации веществ, формулы которых находятся слева. При этом система перейдет в новое состояние равновесия, характеризующееся другими значениями равновесных концентраций участников реакции .

Смещение химического равновесия, вызванное изменением условий, подчиняется правилу, сформулированному в 1884 году французским физиком А. Ле Шателье (принцип Ле Шателье).

Принцип Ле Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказать какое-либо воздействие, например, изменить температуру, давление или концентрации реагентов, то равновесие сместится в направлении той реакции, которая ослабляет оказываемое воздействие.

Влияние изменения концентрации на смещение химического равновесия.

Согласно принципу Ле Шателье увеличение концентрации любого из участников реакции вызывает смещение равновесия в сторону той реакции, которая приводит к уменьшению концентрации этого вещества.

Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам:

При повышении концентрации одного из исходных веществ возрастает скорость прямой реакции и равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции и наоборот;

При повышении концентрации одного из продуктов реакции возрастает скорость обратной реакции, что приводит к смещению равновесия в направлении образования исходных веществ и наоборот.

Например, если в равновесной системе:

SO 2(г) + NO 2(г) SO 3(г) + NO (г)

увеличить концентрации SO 2 или NO 2 , то, в соответствии с законом действующих масс, возрастет скорость прямой реакции. Это приведет к смещению равновесия вправо, что обусловит расходование исходных веществ и увеличение концентрации продуктов реакции. Установится новое состояние равновесия с новыми равновесными концентрациями исходных веществ и продуктов реакции. При уменьшении концентрации, например, одного из продуктов реакции, система отреагирует таким образом, чтобы концентрацию продукта увеличить. Преимущество получит прямая реакция, приводящая к увеличению концентрации продуктов реакции.

Влияние изменения давления на смещение химического равновесия.

Согласно принципу Ле Шателье повышение давления приводит к смещению равновесия в сторону образования меньшего количества газообразных частиц, т.е. в сторону меньшего объема.

Например, в обратимой реакции:

2NO 2(г) 2NO (г) + O 2(г)

из 2 моль NO 2 образуется 2 моль NO и 1 моль O 2 . Стехиометрические коэффициенты перед формулами газообразных веществ указывают, что протекание прямой реакции приводит к увеличению числа моль газов, а протекание обратной реакции, наоборот, уменьшает число моль газообразного вещества. Если на такую систему оказать внешнее воздействие путем, например, путем увеличения давления, то система отреагирует таким образом, чтобы это воздействие ослабить. Давление может снизиться, если равновесие данной реакции сместится в сторону меньшего числа молей газообразного вещества, а значит, и меньшего объема.

Наоборот, повышение давления в этой системе связано со смещением равновесия вправо - в сторону разложения NO 2 , что увеличивает количество газообразного вещества.

Если число моль газообразных веществ до и после реакции остаетсяпостоянным, т.е. объем системы в ходе реакции не меняется, то изменение давления одинаково изменяет скорости прямой и обратной реакций и не оказывает влияния на состояние химического равновесия.

Например, в реакции:

H 2(г) + Cl 2(г) 2HCl (г) ,

общее количество моль газообразных веществ до и после реакции остается постоянным и давление в системе не меняется. Равновесие в данной системе при изменении давления не смещается.

Влияние изменения температуры на смещение химического равновесия.

В каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое - эндотермическому. Так в реакции синтеза аммиака прямая реакция - экзотермическая, а обратная реакция - эндотермическая.

N 2(г) + 3H 2(г) 2NH 3(г) + Q (-ΔH).

При изменении температуры изменяются скорости как прямой, так и обратной реакций, однако, изменение скоростей происходит не в одинаковой степени. В соответствии с уравнением Аррениуса в большей степени на изменение температуры реагирует эндотермическая реакция, характеризующаяся большим значением энергии активации.

Следовательно, для оценки влияния температуры на направление смещения химического равновесия необходимо знать тепловой эффект процесса. Его можно определить экспериментально, например, с помощью калориметра, или рассчитать на основе закона Г. Гесса . Следует отметить, что изменение температуры приводит к изменению величины константы химического равновесия (K p).

Согласно принципу Ле Шателье повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции. При понижении температуры равновесие смещается в направлении экзотермической реакции.

Таким образом, повышение температуры в реакции синтеза аммиака приведет к смещению равновесия в сторону эндотермической реакции, т.е. влево. Преимущество получает обратная реакция, протекающая с поглощением тепла.

Химическое равновесие в реакции смещается в сторону образования продукта реакции при

1) понижении давления

2) повышении температуры

3) добавлении катализатора

4) добавлении водорода

Пояснение.

Понижение давление (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов увеличивающих давление, значит, равновесие сместится в сторону большего количества газообразных частиц (которые и создают давление), т.е. в сторону реагентов.

При повышении температуры (внешнее воздействие) система будет стремиться понизить температуру, значит, усиливается процесс поглощающий тепло. равновесие сместится в сторону эндотермической реакции, т.е. в сторону реагентов.

Добавление водорода (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов расходующих водород, т.е. равновесие сместится в сторону продукта реакции

Ответ: 4

Источник: Яндекс: Тренировочная работа ЕГЭ по химии. Вариант 1.

Равновесие смещается в сторону исходных веществ при

1) уменьшении давления

2) нагревании

3) введении катализатора

4) добавлении водорода

Пояснение.

Принцип Ле Шателье - если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация), то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия.

Понижение давление (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов увеличивающих давление, значит, равновесие сместится в сторону большего количества газообразных частиц (которые и создают давление), т.е. в сторону продуктов реакции.

При повышении температуры (внешнее воздействие) система будет стремиться понизить температуру, значит, усиливается процесс поглощающий тепло. равновесие сместится в сторону эндотермической реакции, т.е. в сторону продуктов реакции.

Катализатор не влияет на смещение равновесия

Добавление водорода (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов расходующих водород, т.е. равновесие сместится в сторону исходных веществ

Ответ: 4

Источник: Яндекс: Тренировочная работа ЕГЭ по химии. Вариант 2.

смещению хи­ми­че­ско­го равновесия впра­во будет способствовать

1) умень­ше­ние температуры

2) уве­ли­че­ние концентрации ок­си­да углерода (II)

3) уве­ли­че­ние давления

4) умень­ше­ние концентрации хлора

Пояснение.

Не­об­хо­ди­мо проанализировать ре­ак­цию и вы­яс­нить какие фак­то­ры будут спо­соб­ство­вать смещению рав­но­ве­сия вправо. Ре­ак­ция эндотермическая, идет с уве­ли­че­ни­ем объемов га­зо­об­раз­ных продуктов, гомогенная, про­те­ка­ю­щая в га­зо­вой фазе. По прин­ци­пу Ле Ша­те­лье на внеш­нее действие си­сте­ма оказывает противодействие. По­это­му сместить рав­но­ве­сие вправо можно если уве­ли­чить температуру, умень­шить давление, уве­ли­чить концентрацию ис­хо­дных веществ или умень­шить количество про­дук­тов реакции. Со­по­ста­вив эти па­ра­мет­ры с ва­ри­ан­та­ми ответов, вы­би­ра­ем ответ№4.

Ответ: 4

Смещению химического равновесия влево в реакции

будет способствовать

1) уменьшение концентрации хлора

2) уменьшение концентрации хлороводорода

3) увеличение давления

4) уменьшение температуры

Пояснение.

Воздействие на систему, находящуюся в равновесии сопровождается противодействием с ее стороны. При уменьшение концентрации исходных веществ равновесие смещается в сторону образования этих веществ,т.е. влево.

Екатерина Колобова 15.05.2013 23:04

Ответ неверный..Необходимо уменьшить температуру(при уменьшении температуры равновесие сместится в сторону экзотермического выделения)

Александр Иванов

При уменьшении температуры равновесие сместится в сторону экзотермического выделения, т.е. вправо.

Так что, ответ верный

А. При использовании катализатора смещения химического равновесия в данной системе не происходит.

Б. При увеличении температуры химическое равновесие в данной системе сместится в сторону исходных веществ.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

При использовании катализатора смещения химического равновесия в данной системе не происходит, т.к. катализатор ускоряет и прямую и обратную реакцию.

При увеличении температуры химическое равновесие в данной системе сместится в сторону исходных веществ, т.к. обратная реакция эндотермическая. Повышение температуры в системе приводит к увеличению скорости эндотермической реакции.

Ответ: 3

сместится в сторону обратной реакции, если

1) повысить давление

2) добавить катализатор

3) уменьшить концентрацию

4) повысить температуру

Пояснение.

Химическое равновесие в системе сместится в сторону обратной реакции, если увеличить скорость обратной реакции. Рассуждаем следующим образом:обратная реакция это экзотермическая реакция, идущая с уменьшением объема газов. Если уменьшить температуру и повысить давление равновесие сместится в сторону обратной реакции.

Ответ: 1

Верны ли следующие суждения о смещении химического равновесия в системе

А. При понижении температуры химическое равновесие в данной системе смещается

в сторону продуктов реакции.

Б. При уменьшении концентрации метанола равновесие в системе смещается в сторону продуктов реакции.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

При понижении температуры химическое равновесие в данной системе смещается

в сторону продуктов реакции это верно, т.к. прямая реакция экзотермическая.

При уменьшении концентрации метанола равновесие в системе смещается в сторону продуктов реакции, это верно т.к. при уменьшении концентрации какого-либо вещества быстрее идет та реакция, в результате которой это вещество образуется

Ответ: 3

В какой системе изменение давления практически не влияет на смещение химического равновесия

Пояснение.

Чтобы при изменении давления равновесие не сместилось вправо, необходимо чтобы давление в системе не изменялось. Давление зависит от количества газообразных веществ в данной системе. Посчитаем объемы газообразных веществ в левой и правой частях уравнения (по коэффициенам) .

Это будет реакция№3

Ответ: 3

Верны ли следующие суждения о смещении химического равновесия в системе

А. При понижении давления химическое равновесие в данной системе сместится

в сторону продукта реакции.

Б. При увеличении концентрации углекислого газа химическое равновесие системы сместится в сторону продукта реакции.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

Принцип Ле Шателье - если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация), то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия.

Понижение давление (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов увеличивающих давление, значит, равновесие сместится в сторону большего количества газообразных частиц (которые и создают давление), т. е. в сторону реагентов. Утверждение А неверно.

Добавление углекислого газа (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов расходующих углекислый газ, т. е. равновесие сместится в сторону реагентов. Утверждение Б неверно.

Ответ: оба суждения неверны.

Ответ: 4

Химическое равновесие в системе

смещается в сторону исходных веществ в результате

1) увеличения концентрации водорода

2) повышения температуры

3) повышения давления

4) использования катализатора

Пояснение.

Прямая реакция экзотермическая, обратная- эндотермическая, поэтому при увеличении температуры равновесие сместится в сторону исходных веществ.

Ответ: 2

Пояснение.

Чтобы при по­вы­ше­нии давления рав­но­ве­сие сместилось вправо, не­об­хо­ди­мо чтобы пря­мая реакция шла с умень­ше­ни­ем объемов газов. По­счи­та­ем объемы га­зо­об­раз­ных веществ. в левой и пра­вой частях уравнения.

Это будет реакция№3

Ответ: 3

Верны ли следующие суждения о смещении химического равновесия в системе

А. При увеличении температуры химическое равновесие в данной системе сместится

в сторону продуктов реакции.

Б. При уменьшении концентрации углекислого газа равновесие системы сместится в сторону продуктов реакции.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

Прямая реакция экзотермическая, обратная- эндотермическая, поэтому при увеличении температуры равновесие сместится в сторону обратной реакции. (первое утверждение ложно)

При увеличении концентрации исходных веществ равновесие сместится в сторону прямой реакции, при увеличении концентрации продуктов реакции равновесие сместится в сторону обратной реакции. При уменьшении концентрации какого-либо вещества быстрее идет та реакция, в результате которой это вещество образуется. (второе утверждение верно)

Ответ: 2

Антон Голышев

Нет - пояснение написано верно, читайте внимательнее. При уменьшении концентрации углекислого газа равновесие сдвинется в сторону реакции его образования - в сторону продуктов.

Лиза Коровина 04.06.2013 18:36

В задании пишут:

Б. При уменьшении концентрации углекислого газа равновесие системы сместится в сторону продуктов реакции... Я так понимаю, что правая сторона в реакции - это и есть продукты реакции. Отсюда следует - оба варианта верны!

Александр Иванов

Отсюда следует, что второе утверждение верно.

В системе

Смещение химического равновесия влево произойдет при

1) понижении давления

2) понижении температуры

3) увеличении концентрации кислорода

4) добавлении катализатора

Пояснение.

Посчитаем количество газообразных продуктов в правой и левой частях реакции (по коэффициентам).

3 и 2. Отсюда видно,что если давление понизить,то равновесие сместится влево, т.к. система стремится восстановить равновесие в системе.

Ответ: 1

В системе

1) увеличение давления

2) увеличение концентрации оксида углерода (IV)

3) уменьшение температуры

4) увеличение концентрации кислорода

Пояснение.

Принцип Ле Шателье - если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация), то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия.

Увеличение давление (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов уменьшающих давление, значит, равновесие сместится в сторону меньшего количества газообразных частиц (которые и создают давление), т.е. в сторону продуктов реакции.

Добавление оксида углерода (IV) (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов расходующих оксид углерода (IV), т.е. равновесие сместится в сторону исходных веществ

При понижении температуры (внешнее воздействие) система будет стремиться повысить температуру, значит, усиливается процесс выделяющий тепло. Равновесие сместится в сторону экзотермической реакции, т.е. в сторону продуктов реакции.

Добавление кислорода (внешнее воздействие) приведет к усилению процессов расходующих кислород, т.е. равновесие сместится в сторону продуктов реакции.

Ответ: 2

А. При увеличении температуры в данной системе смещения химического равновесия не происходит,

Б. При увеличении концентрации водорода равновесие в системе смещается в сторону исходных веществ.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

По правилу Ле-Шателье, поскольку теплота в прямой реакции выделяется, то при её увеличении равновесие сместится влево; также поскольку водород - реагент, то при увеличении концентрации водорода равновесие в системе смещается в сторону продуктов. Таким образом, оба утверждения неверны.

Ответ: 4

В системе

смещению химического равновесия в сторону образования сложного эфира будет способствовать

1) добавление метанола

2) повышение давления

3) повышение концентрации эфира

4) добавление гидроксида натрия

Пояснение.

При добавлении (увеличении концентрации) любого исходного вещества равновесие смещается в сторону продуктов реакции.

Ответ: 1

В какой системе при повышении давления химическое равновесие сместится в сторону исходных веществ?

Пояснение.

Повышением или понижением давления можно сместить равновесие только в процессах, в которых участвуют газообразные вещества, и которые идут с изменением объемов.

Для смещения равновесия в сторону исходных веществ при повышении давления необходимо условия, чтобы процесс протекал с увеличением объёма.

Это процесс 2. (Исходные вещества 1 объёмов, продукты реакции - 2)

Ответ: 2

В какой системе увеличение концентрации водорода смещает химическое равновесие влево?

Пояснение.

Если увеличение концентрации водорода смещает химическое равновесие влево, то речь идет о водороде как продукте реакции. Продуктом реакции водород является только в варианте 3.

Ответ: 3

В системе

Смещению химического равновесия вправо способствует

1) увеличение температуры

2) уменьшение давления

3) увеличение концентрации хлора

4) уменьшение концентрации оксида серы (IV)

Пояснение.

Увеличение концентрации любого из исходных веществ смещает химическое равновесие вправо.

Ответ: 3

смещению химического равновесия в сторону исходных веществ будет способствовать

1) уменьшение давления

2) уменьшение температуры

3) увеличение концентрации

4) уменьшение концентрации

Пояснение.

Данная реакция протекает с уменьшением объема. При уменьшении давления объем увеличивается, следовательно, равновесие смещается в сторону увеличения объема. В данной реакции в сторону исходных веществ, т.е. влево.

Ответ: 1

Александр Иванов

Если умень­шать концентрацию SO 3 , то равновесие сместится в сторону реакции, увеличивающей концентрацию SO 3 , то есть вправо (в сторону продукта реакции)

Химическое рав­но­ве­сие в системе

смещается впра­во при

1) повышении давления

2) понижении температуры

3) повышении кон­цен­тра­ции

4) повышении температуры

Пояснение.

При по­вы­ше­нии давления, понижении тем­пе­ра­ту­ры или по­вы­ше­нии концентрации равновесие, по пра­ви­лу Ле-Шателье сме­стит­ся влево, толь­ко при по­вы­ше­нии температуры рав­но­ве­сие сместится вправо.

Ответ: 4

На состояние химического равновесия в системe

1) увеличение давления

2) увеличение концентрации

3) увеличение температуры

4) уменьшение температуры

Пояснение.

Поскольку это гомогенная реакция, не сопровождающаяся изменением объема, то увеличение давления на состояние химического равновесия в данной системe не влияет.

Ответ: 1

В какой си­сте­ме при по­вы­ше­нии давления хи­ми­че­ское равновесие сме­стит­ся в сто­ро­ну исходных веществ?

Пояснение.

По пра­ви­лу Ле-Шателье, при по­вы­ше­нии давления хи­ми­че­ское равновесие сме­стит­ся в сто­ро­ну исходных ве­ществ в го­мо­ген­ной реакции, со­про­вож­да­ю­щей­ся увеличением ко­ли­че­ства моль га­зо­об­раз­ных продуктов. Такая ре­ак­ция только одна - номер два.

Ответ: 2

На состояние химического равновесия в системе

не влияет

1) увеличение давления

2) увеличение концентрации

3) увеличение температуры

4) уменьшение температуры

Пояснение.

Изменение температуры и концентрации веществ будет влиять на состояние химического равновесия. При этом количество газообразных веществ слева и справа одинаково, поэтому даже не смотря на то что реакция идет с участием газообразных веществ, увеличение давления не повлияет на состояние химического равновесия.

Ответ: 1

Химическое равновесие в системе

смещается вправо при

1) повышении давления

2) повышении концентрации

3) понижении температуры

4) повышении температуры

Пояснение.

Поскольку это не гомогенная реакция, изменение давления не будет оказывать на неё влияния, увеличение концентрации углекислого газа сместит равновесие влево. Поскольку в прямой реакции теплота поглощается, то её повышение приведет к смещению равновесия вправо.

Ответ: 4

В какой системе изменение давления практически не влияет на смещение химического равновесия?

Пояснение.

В случае гомогенных реакций изменение давления практически не влияет на смещение химического равновесия в системах, в которых не происходит изменения количества моль газообразных веществ при реакции. В данном случае это реакция номер 3.

Ответ: 3

В системе смещению химического равновесия в сторону исходных веществ будет способствовать

1) уменьшение давления

2) уменьшение температуры

3) уменьшение концентрации

4) увеличение концентрации

Пояснение.

Поскольку данная реакция гомогенная и сопровождается уменьшением количества моль газообразных веществ, по при уменьшении давления равновесие в данной системе сместится влево.

Ответ: 1

Верны ли следующие суждения о смещении химического равновесия в системе ?

А. При повышении давления химическое равновесие смещается в сторону продукта реакции.

Б. При понижении температуры химическое равновесие в данной системе сместится в сторону продукта рекции.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

Поскольку это гомогенная реакция, сопровождающаяся уменьшением количества моль газов, то при повышении давления химическое равновесие смещается в сторону продукта реакции. Кроме того при прохождении прямой реакции выделяется тепло, поэтому при понижении температуры химическое равновесие в данной системе сместится в сторону продукта рекции. Верны оба суждения.

Ответ: 3

В системе

смещение химического равновесия вправо произойдет при

1) повышении давления

2) повышении температуры

3) увеличении концентрации оксида серы (VI)

4) добавлении катализатора

Пояснение.

Количество газообразных веществ в данной системе слева больше чем справа, то есть при протекании прямой реакции происходит уменьшение давления, поэтому повышение давления вызовет смещение химического равновесия вправо.

Ответ: 1

Верны ли следующие суждения о смещении химического равновесия в системе ?

А. При повышении температуры химическое равновесие в данной системе сместится в сторону исходных веществ.

Б. При увеличении концентрации оксида азота (II) равновесие системы сместится в сторону исходных веществ.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

Поскольку в в данной системе теплота выделяется, то по правилу Ле-Шателье, при повышении температуры химическое равновесие в данной системе действительно сместится в сторону исходных веществ. Поскольку оксида азота (II) - реагент, то при увеличении его концентрации равновесие сместится в сторону продуктов.

Ответ: 1

Верны ли следующие суждения о смещении химического равновесия в системе

А. При уменьшении температуры химическое равновесие в данной системе сместится в сторону продуктов реакции.

Б. При уменьшении концентрации угарного газа равновесие системы сместится в сторону продуктов реакции.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Пояснение.

В данной реакции теплота выделяется, поэтому при уменьшении температуры химическое равновесие в данной системе действительно сместится в сторону продуктов реакции. Поскольку угарный газ - реагент, то уменьшение его концентрации вызовет смещение равновесия в сторону его образования - то есть в сторону реагентов.

Ответ: 1

В системе

смещение хи­ми­че­ско­го рав­но­ве­сия впра­во про­изой­дет при

1) по­вы­ше­нии дав­ле­ния

2) по­вы­ше­нии температуры

3) уве­ли­че­нии кон­цен­тра­ции ок­си­да серы (VI)

4) до­бав­ле­нии катализатора

Пояснение.

В дан­ной го­мо­ген­ной ре­ак­ции про­ис­хо­дит умень­ше­ние ко­ли­че­ства моль га­зо­об­раз­ных веществ, по­это­му сме­ще­ние хи­ми­че­ско­го рав­но­ве­сия впра­во про­изой­дет при по­вы­ше­нии давления.

Ответ: 1

Химическое равновесие в системе

смещается вправо при

1) повышении давления

2) повышении концентрации

3) понижении температуры

4) повышении температуры

Пояснение.

При повышении давления, повышении концентрации или понижении температуры равновесие сместится в сторону уменьшения этих воздействий - то есть влево. И поскольку реакция эндотермическая, то лишь при повышении температуры равновесие сместится вправо.

Ответ: 4

При уве­ли­че­нии давления умень­шит­ся выход продукта(ов) в об­ра­ти­мой реакции

1) N 2(г) + 3H 2(г) 2NH 3(г)

2) С 2 Н 4(г) + Н 2 O (г) С 2 Н 5 OН (г)

3) С (тв) + СO 2(г) 2СO (г)

4) 3Fe (тв) + 4H 2 O (г) Fe 3 O 4(тв) + 4Н 2(г)

Пояснение.

По прин­ци­пу Ле Ша­те­лье - если на систему, на­хо­дя­щу­ю­ся в со­сто­я­нии химического равновесия, воз­дей­ство­вать извне, из­ме­няя какое-либо из усло­вий равновесия (температура, давление, концентрация), то в рав­но­ве­сие в си­сте­ме сдвинется в сторону, умень­ша­ю­щую воздействие.

Здесь надо найти реакцию, рав­но­ве­сие в ко­то­рой сдвинется влево при уве­ли­че­нии давления. В этой ре­ак­ции количество моль га­зо­об­раз­ных веществ спра­ва должно быть больше, чем слева. Это ре­ак­ция номер 3.

Ответ: 3

сме­ща­ет­ся в сто­ро­ну про­дук­тов ре­ак­ции при

1) понижении температуры

2) понижении давления

3) использовании катализатора

4) повышении температуры

Пояснение.

По прин­ци­пу Ле Ша­те­лье - если на систему, на­хо­дя­щу­ю­ся в со­сто­я­нии хи­ми­че­ско­го равновесия, воз­дей­ство­вать извне, из­ме­няя какое-либо из усло­вий рав­но­ве­сия (температура, давление, концентрация), то в рав­но­ве­сие в си­сте­ме сдви­нет­ся в сторону, умень­ша­ю­щую воздействие.

Равновесие эн­до­тер­ми­че­ской ре­ак­ции сдви­нет­ся впра­во при уве­ли­че­нии температуры.

Ответ: 4

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 2.

Пояснение.

А) 1) в сто­ро­ну про­дук­тов ре­ак­ции

Ответ: 1131

Установите соответствие между уравнением химической реакции и направлением смещения химического равновесия при увеличении давления в системе:

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Пояснение.

По прин­ци­пу Ле Ша­те­лье - если на си­сте­му, на­хо­дя­щу­ю­ся в со­сто­я­нии хи­ми­че­ско­го рав­но­ве­сия, воз­дей­ство­вать извне, из­ме­няя какое-либо из усло­вий рав­но­ве­сия (тем­пе­ра­ту­ра, дав­ле­ние, кон­цен­тра­ция), то в рав­но­ве­сие в си­сте­ме сдви­нет­ся в сто­ро­ну, умень­ша­ю­щую воз­дей­ствие.

При увеличении давления равновесие сместится в сторону меньшего количества газообразных веществ.

А) - в сторону продуктов реакции (1)

Б) - в сторону продуктов реакции (1)

В) - в сторону исходных веществ (2)

Г) - в сторону продуктов реакции (1)

Ответ: 1121

Установите соответствие между уравнением химической реакции и направлением смещения химического равновесия при увеличении давления в системе:

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Пояснение.

По прин­ци­пу Ле Ша­те­лье - если на си­сте­му, на­хо­дя­щу­ю­ся в со­сто­я­нии хи­ми­че­ско­го рав­но­ве­сия, воз­дей­ство­вать извне, из­ме­няя какое-либо из усло­вий рав­но­ве­сия (тем­пе­ра­ту­ра, дав­ле­ние, кон­цен­тра­ция), то в рав­но­ве­сие в си­сте­ме сдви­нет­ся в сто­ро­ну, умень­ша­ю­щую воз­дей­ствие.

При увеличении давления равновесие сместится в сторону реакции с меньшим количеством газообразных веществ.

Б) 2) в сто­ро­ну ис­ход­ных ве­ществ

В) 3) прак­ти­че­ски не сме­ща­ет­ся

Г) 1) в сто­ро­ну про­дук­тов ре­ак­ции

Ответ: 2231

Установите соответствие между уравнением химической реакции и направлением смещения химического равновесия при увеличении давления в системе:

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Пояснение.

По прин­ци­пу Ле Ша­те­лье - если на си­сте­му, на­хо­дя­щу­ю­ся в со­сто­я­нии хи­ми­че­ско­го рав­но­ве­сия, воз­дей­ство­вать извне, из­ме­няя какое-либо из усло­вий рав­но­ве­сия (тем­пе­ра­ту­ра, дав­ле­ние, кон­цен­тра­ция), то в рав­но­ве­сие в си­сте­ме сдви­нет­ся в сто­ро­ну, умень­ша­ю­щую воз­дей­ствие.

При увеличении давления равновесие сместится в сторону реакции с меньшим количеством газообразных веществ.

А) 2) в сто­ро­ну ис­ход­ных ве­ществ

Б) 1) в сто­ро­ну про­дук­тов ре­ак­ции

В) 3) прак­ти­че­ски не сме­ща­ет­ся

Г) 2) в сто­ро­ну ис­ход­ных ве­ществ

Ответ: 2132

Установите соответствие между уравнением химической реакции и направлением смещения химического равновесия при уменьшении давления в системе:

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Хим.равновесие -состояние системы,когда прям.и обр.реакции имеют один.скорости..В ходе процесса с уменьшением исходных веществ скорость прямой хим. реакции уменьшается, а скорость обратной с ростом С HI возрастает. В какой-то момент времениtскорость прямой и обратной хим. реакций приравниваются Состояние системы не изменяется пока не подействуеют внеш.факторы(Р,Т,с).Количественно состояние равновесия хар-ся с помощ.константы равновесия. Константа равновесия – Константа, отражающая соотношение концентраций компонентов обратимой реакции в состоянии хим равновесия. (зависит только от С).Для каж обратим хим. реакции в конкр усл как бы хар-ет собой тот предел, до которого идет хим. реакция. .K=.Если(концентрация исх )-необр реак;еслиравновесия смещается вправо- не протекает. Константа равновесия с изменением концентрации реагирующих веществ не изменяет своего значения. Дело в том, что изменение концентрации приводит лишь к смещению хим. равновесия в ту или иную сторону. При этом устанавливается новое равновесное состояние при той же константе. Истинное равновесие можно сместить в ту или иную сторонц действием каких-либо факторов. Но при отмене действия этих факторов система возвращается в исходное состояние.Ложное - состояние системы неизменно во времени, но при изменении внеіиних условий в системе происходит необратимый процесс(В темнотеH 2 +Cl 2 существует, при освещении обр-сяHCl. При прекращении освещения не вернемH 2 иCl 2).Изменение хотя бы одного из этих фак­торов приводит к смещению равновесия.Влияние различных факторов на состояние хим равн качест­венно описывается принципом смещения равновесия Ле Шателье (1884: при всяком внешнем воздействии на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, в ней протекают процессы, приводящие к уменьшению этого воздействия.

Константа равновесия

Константа равновесия показывает во сколько раз скорость прямой реакции больше или меньше скорости обратной реакции.

Константа равновесия – это отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции, взятых в степени их стехиометрических коэффициентов к произведению равновесных концентраций исходных веществ, взятых в степени их стехиометрических коэффициентов.

Величина константы равновесия зависит от природы реагирующих веществ и температуры, и не зависит от концентрации в момент равновесия, поскольку их отношение – всегда величина постоянная, численно равная константе равновесия. Если гомогенная реакция идет между веществами в растворе, то константа равновесия обозначается K С, а если между газами, то K Р.

где Р С, Р D , Р А и Р В – равновесные давления участников реакции.

Используя уравнение Клапейрона-Менделеева, можно определить связь между K Р и K С

Перенесем объем в правую сторону

р = RT, т. е. р = CRT (6.9)

Подставим уравнение (6.9) в (6.7), для каждого реагента и упростим

, (6.10)

где Dn – изменение числа молей газообразных участников реакции

Dn = (с + d ) – (а + в) (6.11)

Следовательно,

K Р = К С (RT) Dn (6.12)

Из уравнения (6.12) видно, что K Р = К С, если не меняется количество молей газообразных участников реакции (Dn = 0) или газы в системе отсутствуют.

Необходимо отметить, что в случае гетерогенного процесса концентрацию твердой или жидкой фазы в системе не учитывают.

Например, константа равновесия для реакции вида 2А + 3В = С + 4D, при условии, что все вещества газы и имеет вид

а если D – твердое, то

Константа равновесия имеет большое теоретическое и практическое значение. Численное значение константы равновесия позволяет судить о практической возможности и глубине протекания химической реакции.

10 4 , то реакция необратима

Смещение равновесия. Принцип Ле-Шателье.

принцип Ле-Шателье (1884): если на систему, находящуюся в устойчивом химическом равновесии воздействовать извне, изменяя температуру, давление или концентрацию, то химическое равновесие смещается в том направлении, при котором эффект произведенного воздействия уменьшается.

Необходимо отметить, что катализатор не смещает химическое равновесие, а только ускоряет его наступление.

Рассмотрим влияние каждого фактора на смещение химического равновесия для реакции общего вида:

аA + вB = сC + d D ± Q.

Влияние изменения концентрации. Согласно принципу Ле-Шателье, увеличение концентрации одного из компонентов равновесной химической реакции приводит к сдвигу равновесия в сторону усиления той реакции, при которой происходит химическая переработка этого компонента. И наоборот, уменьшение концентрации одного из компонентов приводит к сдвигу равновесия в сторону образования этого компонента.

Таким образом, увеличение концентрации вещества А или В смещает равновесие в прямом направлении; увеличение концентрации вещества С или D смещает равновесие в обратном направлении; уменьшение концентрации А или В смещает равновесие в обратном направлении; уменьшение концентрации вещества С или D смещает равновесие в прямом направлении. (Схематично можно записать: ­C А или C В ®; ­C С или C D ¬; ¯ C А или C В ¬; ¯ C С или C D ®).

Влияние температуры. Общее правило, определяющее влияние температуры на равновесие, имеет следующую формулировку: повышение температуры способствует сдвигу равновесия в сторону эндотермической реакции (- Q); понижение температуры способствует сдвигу равновесия в сторону экзотермической реакции (+ Q).

Реакции, протекающие без тепловых эффектов, не смещают химического равновесия при изменении температуры. Повышение температуры в этом случае приводит лишь к более быстрому установлению равновесия, которое было бы достигнуто в данной системе и без нагревания, но за более длительное время.

Таким образом, в экзотермической реакции (+ Q) увеличение температуры приводит к сдвигу равновесия в обратном направлении и, наоборот, в эндотермической реакции (- Q) увеличение температуры приводит к сдвигу в прямом направлении, а уменьшение температуры – в обратном направлении. (Схематично можно записать: при +Q ­Т ¬; ¯Т ®; при -Q ­Т ®; ¯Т ¬).

Влияние давления. Как показывает опыт, давление оказывает заметное влияние на смещение только тех равновесных реакций, в которых участвуют газообразные вещества, и при этом изменение числа молей газообразных участников реакции (Dn) не равно нулю. При увеличении давления равновесие смещается в сторону той реакции, которая сопровождается образованием меньшего количества молей газообразных веществ, а при понижении давления – в сторону образования большего количества молей газообразных веществ.

Таким образом, если Dn = 0, то давление не влияет на смещение химического равновесия; если Dn < 0, то увеличение давления смещает равновесие в прямом направлении, уменьшение давления в сторону обратной реакции; если Dn > 0, то увеличение давления смещает равновесие в обратном направлении, а уменьшение давления – в сторону прямой реакции. (Схематично можно записать: при Dn = 0 Р не влияет; при Dn <0 ­Р®, ¯Р¬; при Dn >0 ­Р ¬, ¯Р ®). Принцип Ле-Шателье применим как к гомогенным, так и к гетерогенным системам и дает качественную характеристику сдвига равновесия.

Состояние равновесия для обратимой реакции может длиться неограниченно долгое время (без вмешательства извне). Но если на такую систему оказать внешнее воздействие (изменить температуру, давление или концентрацию конечных либо исходных веществ), то состояние равновесия нарушится. Скорость одной из реакций станет больше по сравнению со скоростью другой. С течением времени система вновь займет равновесное состояние, но новые равновесные концентрации исходных и конечных веществ будут отличаться от первоначальных. В этом случае говорят о смещении химического равновесия в ту или иную сторону.

Если в результате внешнего воздействия скорость прямой реакции становится больше скорости обратной реакции, то это значит, что химическое равновесие сместилось вправо. Если же, наоборот, становится больше скорость обратной реакции, это значит, что химическое равновесие сместилось влево.

При смещении равновесия вправо происходит уменьшение равновесных концентрацийисходных веществ и увеличениеравновесных концентраций конечных веществ по сравнению с первоначальными равновесными концентрациями. Соответственно, при этом возрастает и выход продуктов реакции.

Смещение химического равновесия влево вызывает возрастание равновесных концентраций исходных веществ и уменьшение равновесных концентраций конечных продуктов, выход которых при этом уменьшится.

Направление смещения химического равновесия определяется с помощью принципа Ле-Шателье: «Если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказать внешнее воздействие (изменить температуру, давление, концентрацию одного или нескольких веществ, участвующих в реакции), то это приведет к увеличению скорости той реакции, протекание которой будет компенсировать (уменьшать) оказанное воздействие» .

Например, при увеличении концентрации исходных веществ возрастает скорость прямой реакции и равновесие смещается вправо. При уменьшении концентрации исходных веществ, наоборот, возрастает скорость обратной реакции, а химическое равновесие смещается влево.

При увеличении температуры (т.е. при нагревании системы) равновесие смещается в сторону протекания эндотермической реакции, а при ее уменьшении (т.е. при охлаждении системы) – в сторону протекания экзотермической реакции. (Если прямая реакция является экзотермической, то обратная обязательно будет эндотермической, инаоборот).

Следует подчеркнуть, что увеличение температуры, как правило, увеличивает скорость и прямой, и обратной реакции, но при этом скорость эндотермической реакции возрастает в большей степени, чем скорость экзотермической реакции. Соответственно, при охлаждениисистемы скорости прямой и обратной реакций уменьшаются, но тоже не в одинаковой степени: для экзотермической реакции существенно меньше, чем для эндотермической.

Изменение давления влияет на смещение химического равновесия только при выполнении двух условий:

необходимо, чтобы хоть одно из веществ, участвующих в реакции, находилось в газообразном состоянии, например:

СаСО 3(т) СаО (т) + СО 2(г) - изменение давления влияет насмещение равновесия.

СН 3 СООН (ж.) + С 2 Н 5 ОН (ж.) СН 3 СООС 2 Н 5(ж.) + Н 2 О (ж.) – изменениедавления не влияет на смещение химического равновесия, т.к. ни одно из исходных или конечных веществ не находится в газообразном состоянии;

если в газообразном состоянии находятся несколько веществ, необходимо, чтобы число молекул газа в левой части уравнения такой реакции не было равно числу молекулгаза в правой части уравнения, например:

2SO 2(г) +O 2(г) 2SO 3(г) – изменение давления влияет на смещение равновесия

I 2(г) + Н 2(г) 2НI (г) – изменение давления не влияет на смещение равновесия

При выполнении этих двух условий увеличение давления приводит к смещению равновесия в сторону реакции, протекание которой уменьшает число молекул газа в системе. В нашем примере (каталитическое горение SO 2) это будет прямая реакция.

Уменьшение давления, наоборот, смещает равновесие в сторону реакции, идущей с образованием большего числа молекул газа. В нашем примере это будет обратная реакция.

Увеличение давления вызывает уменьшение объема системы, а значит, и увеличение молярных концентраций газообразных веществ. В результате скорость прямой и обратной реакций увеличивается, но не в одинаковой степени. Понижение же давления по аналогичной схеме приводит к уменьшению скоростей прямой и обратной реакций. Но при этом скорость реакции, в сторону которой смещается равновесие, уменьшается в меньшей степени.

Катализатор не влияет на смещение равновесия, т.к. он в одинаковой степени ускоряет (или замедляет) как прямую, так и обратную реакцию. В его присутствии химическое равновесие только быстрее (или медленнее) устанавливается.

Если на систему оказывают воздействие сразу несколько факторов одновременно, то каждый из них действует независимо от других. Например, при синтезе аммиака

N 2(газ) + 3H 2(газ) 2NH 3(газ)

реакцию осуществляют при нагревании и в присутствии катализатора для увеличения ее скорости.Но при этом воздействие температуры приводит к тому, что равновесие реакции смещается влево, в сторону обратной эндотермической реакции. Это вызываетуменьшение выхода NH 3 . Чтобы компенсировать данноенежелательное действие температуры и увеличитьвыход аммиака, одновременно в системе повышают давление,которое смещает равновесие реакции вправо, т.е. в сторону образования меньшего числа молекул газа.

При этом опытным путем подбирают наиболее оптимальные условия осуществленияреакции (температуру, давление), при которых она протекала бы с достаточно большой скоростью и давала экономическирентабельный выход конечного продукта.

Принцип Ле-Шателье аналогичным образом используется в химической промышленности при производстве большого числа различных веществ, имеющих огромное значение для народного хозяйства.

Принцип Ле-Шательеприменим не только к обратимым химическим реакциям, но и к различным другим равновесным процессам: физическим, физико-химическим, биологическим.

Организм взрослого человека характеризуется относительным постоянством многих параметров, в том числе различных биохимических показателей, включающих в себя концентрации биологически активных веществ. Однако такое состояние нельзя назвать равновесным, т.к. оно не приложимо к открытым системам.

Организм человека, как любая живая система, постоянно обменивается с окружающей средой различными веществами: потребляет продукты питания и выделяет продукты их окисления и распада. Следовательно, для организма характерно стационарное состояние , определяемое как постоянство его параметров при постоянной скорости обмена с окружающей средой веществом и энергией. В первом приближении стационарное состояние можно рассматривать как ряд равновесных состояний, связанных между собой процессами релаксации. В состоянии равновесия концентрации веществ, участвующих в реакции, поддерживаются за счёт восполнения извне исходных и удаления наружу конечных продуктов. Изменение их содержания в организме не приводит, в отличие от закрытых систем, к новому термодинамическому равновесию. Система возвращается в первоначальное состояние. Таким образом, поддерживается относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды организма, обусловливающее устойчивость его физиологических функций. Данное свойство живой системы называется иначегомеостазом .

В ходе жизнедеятельности организма, находящегося в стационарном состоянии, в отличие от закрытой равновесной системы, происходит увеличение энтропии. Однако, наряду с этим, одновременно протекает и обратный процесс – уменьшение энтропии за счёт потребления из окружающей среды питательных веществ с низким значением энтропии (например, высокомолекулярных соединений – белков, полисахаридов, углеводов и др.) и выделения в среду продуктов распада. Согласно положению И.Р.Пригожина, суммарное производство энтропии для организма, находящегося в стационарном состоянии, стремится к минимуму.

Большой вклад в развитие неравновесной термодинамики внес И. Р. Пригожий , лауреат Нобелевской премии 1977 г., который утверждал, что «в любой неравновесной системе существуют локальные участки, находящиеся в равновесном состоянии. В классической термодинамике равновесие относится ко всей системе, а в неравновесной - только к ее отдельным частям».

Установлено, что энтропия в таких системах возрастает в период эмбриогенеза, при процессах регенерации и росте злокачественных новообразований.