Направление смещения равновесия реакции в соответствии с принципом Ле Шателье

Задача 8
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 )^2 . 2b = k ^. 8а²b.

Скорость прямой реакции увеличилась в 8 раз:

V₂прям/ V₁прям = (k ^. 4а²b)/ (k ^. а²b) = 4.

Изменение скорости обратной реакции:

V₂обр = k ^. (2с)² = 4с²;
V₂обр /V₁обр = 4с²/с² = 4.

Таким образом,  смещение равновесия реакции 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]²[О₂]

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]²[О₂].
 

Задача 9.
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]²[О₂].

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].