Направление смещения равновесия реакции в соответствии с принципом Ле Шателье


Задача 65
В каком направлении будет смещаться равновесие с повышением  температуры и давления  для следующих обратимых реакйий:
a) 2SО2 = О2 + 2SО2;  ∆Н0298 = -196,6кДж;
b) N2 + О2 = 2NО;       ∆Н0298 = +180,7кДж;
c) 3О2 = 2О3;               ∆Н0298 = +184,6кДж;
d) 2СО + О2 = 2СО2;  ∆Н0298 = -566,0кДж.
Решение: 
В соответствии с принципом Ле Шателье, если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие (изменить температуру, давление, концентрацию веществ), то равновесие сместится в сторону протекания той реакции, которая ослабляет это воздействие.

V1прям. – скорость прямой реакции до увеличения давления
V1обр. - скорость обратной реакции до увеличения давления

a) 2SО2 = О2 + 2SО2; ∆Н0298 = -196,6кДж

обозначим [SО2] = а , [О2] = в, [SО3] = с,
тогда V1прям = k а2b; V1обр = k . с2.
Допустим, увеличим давление в первой системе в два раза. Тогда
V2прям =k . (2а ). 2b = k .2b
Скорость прямой реакции увеличилась в 8 раз:
V2прям/ V1прям = (k .2b)/ (k . а2b) = 4.
Изменение скорости обратной реакции:
V2обр = k . (2с)= 4с2;
V2обр /V1обр = 4с2= 4
Таким образом,  смещение при увеличении давления происходит в сторону образования продуктов реакции. Реакция экзотермическая, при увеличении температуры  сместится влево. 
Константа равновесия для данной реакции:
К = [SО3]2/[SО2]22]

b) N2 + О2 = 2NО;    ∆Н0298 = +180,7кДж;
Объем газовой смеси  в ходе реакции не меняется, следовательно изменение давления на скорость реакции не влияет. Реакция эндотермическая, следовательно при увеличении температуры равновесие сместится вправо. Константа равновесия для данной реакции:
К = [NО]2/[N2][О2].

c) 3О2 = 2О3;        ∆Н0298 = +184,6кДж;
Объем газовой смеси в ходе реакции уменьшается, следовательно, как и для первой реакции увеличение давления  сместит ее равновесие вправо. Реакция эндотермическая, следовательно при увеличении температуры равновесие сместится вправо 
Константа равновесия для данной реакции:
К = [О3]2/[ О2]3.

d) 2СО + О2 = 2СО2;  ∆Н0298 = -566,0кДж.
Объем газовой смеси в ходе реакции уменьшается, следовательно, как и для первой реакции увеличение давления  сместит ее равновесие вправо. Реакция экзотермическая, при увеличении температуры  сместится влево.
Константа равновесия для данной реакции:
К=[СО2]2/[СО]22].
 


Задача 59
В каких нижеприведенных обратимых реакциях изменение давления не вызовет нарушения равновесия:
а) 2SО2 + О2 ⇔ 2SО3
б) НСl + О2 ⇔ 2Н2О + 2Сl2
в) МgСО3 ⇔ Мg + СО2
г) Н2 + I2 ⇔ 2НI
Решение: 
Принцип Ле Шателье (принцип смещения равновесия), устанавливает, что внешнее воздействие, выводящее систему из состояния термодинамического равновесия, вызывает в системе процессы, стремящиеся ослабить эффект воздействия.
При увеличении давления смещение равновесия связано с уменьшением общего объёма системы, а уменьшению давления сопутствуют физ. или хим.процессы, приводящие к увеличению объема.

а) 2SО2 + О2 ⇔ 2SО3  - увеличение давления смещает равновесие в сторону образования продуктов реакции,  уменьшение - в сторону обратной реакции, т.к. в результате реакции общий объем смеси уменьшается.
константа равновесия для этой реакции: К = [SО3]2/[SО2]22]

б) НСl + О2 ⇔ 2Н2О + 2Сl2 - увеличение давления смещает равновесие в сторону исходных продуктов, уменьшение - в сторону образования продуктов реакции, т.к. в результате реакции объем смеси увеличивается. Константа равновесия для этой реакции:
К = [ Н2О]2[Сl2]2/[НСl][О2]

в) МgСО3 ⇔ Мg + СО2
Константа равновесия для этой реакции: К = [СО2] увеличение давления смещает равновесие в сторону исходных продуктов, уменьшение - в сторону образования продуктов реакции, т.к. в результате реакции объем смеси увеличивается.

г) Н2 + I2 ⇔ 2НI
Так ка объем смеси не меняется, то изменение давления не влияет на течение реакции. Константа равновесия для этой реакции: 
К = [НI]2/[Н2][I2]