Факторы, влияющие на смещение химического равновесия.
Изменение концентрации . При увеличении концентрации одного из веществ (исходного или продукта) равновесие смещается в сторону уменьшения его концентрации и соответственно увеличения концентрации продуктов его взаимодействия.
В равновесной системе нельзя изменить концентрацию только одного из веществ, не вызывая этим изменение концентрации всех остальных.
В обратимых гетерогенных реакциях введение или удаление дополнительной массы твердого вещества не влияет на состояние равновесия. Например, на состояние равновесия реакции
CaCO3(тв) CaO(тв) + CO2(г)
не повлияет добавление карбоната или оксида кальция.
Изменение температуры . Изменение температуры вызывает изменение скорости как прямой, так и обратной реакции, но в разной степени. При понижении температуры из двух реакций быстрее протекает экзотермическая, при повышении – эндотермическая. Поэтому для выяснения влияния температуры на химическое равновесие необходимо знать значение теплового эффекта реакции.
Прямая реакция – экзотермическая, а обратная – эндотермическая. Повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции (так как она протекает с поглощением теплоты), а понижение – в направлении экзотермической реакции (так как она протекает с выделением теплоты).
Изменение давления . Известно, что сжимаемы только газообразные вещества, поэтому изменением давления можно смещать равновесие только тех реакций, в которых участвует или получается хотя бы одно вещество в газообразном состоянии и при этом изменяется число молекул газообразных веществ.
Повышение давления смещает равновесие в сторону реакции, протекающей с образованием меньшего числа молекул газообразных веществ, а понижение давления – в сторону реакции, протекающей с образованием большего числа молекул газообразных веществ.
Если реакция протекает без изменения числа молекул газообразных веществ, то изменение давления не влияет на состояние равновесия этой реакции:
H2 + I2 = 2HI
две молекулы две молекулы
Введение в реакцию катализатора не влияет на состояние химического равновесия, так как катализатор снижает энергию активации прямой и обратной реакции на одну и ту же величину, следовательно, он в одинаковой степени изменяет скорость как прямой, так и обратной реакции. Катализатор только ускоряет достижение химического равновесия.
Применение принципа Ле Шателье к обратимым м необратимым химическим реакциям позволяет управлять химическими процессами, например, при производстве серной кислоты, аммиака.
Принцип Ле Шателье распространяется не только на химические, но и на различные физико-химические равновесия. Смещение равновесия при изменении условий таких процессов, как кипение, кристаллизация, растворение, также происходит в соответствии с принципом Ле Шателье.
Задания для домашней работы по теме
«Скорость химических реакций».
1. Взаимодействие железа с раствором сульфата меди (записать уравнение, определить типы реакции; расставить коэффициенты методом электронного баланса).
2. Взаимодействие серы с алюминием (записать уравнение, определить типы реакции; расставить коэффициенты методом электронного баланса).
3. Зависимость скорости взаимодействия соляной кислоты с металлами от их природы (цинк и медь).
4. Зависимость скорости взаимодействия цинка с соляной кислотой от её концентрации (10 % и 30 % соляная кислота).
3. При комнатной температуре с наибольшей скоростью протекает реакция между:
а) Fe и S; в) КВг (раствор) и AgN03 (раствор);
б) Fe и HCI (раствор); г) СиО и Н2.
4. Определите, во сколько раз увеличится скорость реакции npи повышении температуры от 100 до 150 °С, если при повышении температуры на каждые 10 °С скорость реакции увеличивается в 3 раза.
5. При комнатной температуре с наименьшей скоростью протекает реакция между:
а) Fe и HCI (1%-й раствор); б) Fe и HCI (10%-й раствор);
в) FeCI2 (раствор) и AgN03 (раствор); г) Fe и HCI (30%-й раствор).