Номер 1037, страница 166 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1037. Как нужно изменить условия (температуру, давление) проведения химической реакции, чтобы сместить равновесие в сторону образования аммиака:

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3 + Q$?

Для определения оптимальных условий смещения равновесия в сторону продуктов реакции воспользуемся принципом Ле Шателье. Принцип гласит, что если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказать внешнее воздействие (изменить температуру, давление, концентрацию веществ), то равновесие сместится в том направлении, которое ослабляет это воздействие.

Рассмотрим заданную реакцию:

$N_2(г) + 3H_2(г) \rightleftharpoons 2NH_3(г) + Q$

Влияние температуры

Символ $+Q$ в уравнении реакции показывает, что прямая реакция (образование аммиака) является экзотермической, то есть протекает с выделением теплоты. Обратная реакция (разложение аммиака) является эндотермической (протекает с поглощением теплоты).

Согласно принципу Ле Шателье, для смещения равновесия в сторону экзотермической реакции (вправо, в сторону образования $NH_3$) необходимо понижать температуру системы. При понижении температуры равновесие смещается в сторону процесса, который противодействует этому охлаждению, то есть в сторону выделения тепла.

Влияние давления

Давление влияет на равновесие в реакциях с участием газообразных веществ, если в ходе реакции изменяется их количество (объем).

Подсчитаем количество молей газообразных веществ в левой и правой частях уравнения:

• В левой части (реагенты): 1 моль $N_2$ + 3 моль $H_2$ = 4 моль газов.
• В правой части (продукты): 2 моль $NH_3$ = 2 моль газа.

Прямая реакция протекает с уменьшением числа молей газа (с 4 до 2), что приводит к уменьшению объема и, следовательно, давления.

Согласно принципу Ле Шателье, для смещения равновесия в сторону реакции, идущей с уменьшением числа молей газа (вправо, в сторону образования $NH_3$), необходимо повышать давление в системе. При повышении давления равновесие смещается в сторону процесса, который противодействует этому увеличению, то есть в сторону уменьшения объема (количества молей газа).

Ответ: Чтобы сместить равновесие в сторону образования аммиака, необходимо понизить температуру и повысить давление.