Номер 1445, страница 224 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1445. Как нужно изменить условия (температуру, давление) в системах, в которых протекают химические реакции:

а) $\text{Fe}_2\text{O}_{3\text{(тв)}} + \text{CO}_{\text{(г)}} \rightleftarrows \text{Fe}_3\text{O}_{4\text{(тв)}} + \text{CO}_{2\text{(г)}} - Q;$

б) $\text{Fe}_2\text{O}_{3\text{(тв)}} + \text{H}_{2\text{(г)}} \rightleftarrows \text{Fe}_{\text{(тв)}} + \text{H}_2\text{O}_{\text{(г)}} - Q,$

чтобы химическое равновесие сместить вправо?

Для решения данной задачи необходимо применить принцип Ле Шателье: 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.

a) Fe₂O₃(тв) + CO(г) ⇌ Fe₃O₄(тв) + CO₂(г) – Q;

Решение

1.Влияние температуры. В уравнении реакции указано "– Q", что означает, что прямая реакция является эндотермической (протекает с поглощением теплоты, $ \Delta H > 0 $). Согласно принципу Ле Шателье, при повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции. Следовательно, для смещения равновесия вправо (в сторону продуктов) необходимо повысить температуру.

2.Влияние давления. Влияние давления зависит от изменения числа молей газообразных веществ в ходе реакции. Сначала следует убедиться, что уравнение сбалансировано. Правильно записанное уравнение реакции: $3\text{Fe}_2\text{O}_{3(\text{тв})} + \text{CO}_{(\text{г})} \rightleftharpoons 2\text{Fe}_3\text{O}_{4(\text{тв})} + \text{CO}_{2(\text{г})}$.

В левой части уравнения находится 1 моль газа ($\text{CO}$). В правой части уравнения также находится 1 моль газа ($\text{CO}_2$). Поскольку суммарное количество молей газообразных веществ в ходе реакции не изменяется ($ \Delta n_{газ} = 1 - 1 = 0 $), изменение давления не будет влиять на положение химического равновесия.

Ответ: для смещения равновесия вправо необходимо повысить температуру; изменение давления не влияет на равновесие.

б) Fe₂O₃(тв) + H₂(г) ⇌ Fe(тв) + H₂O(г) – Q;

Решение

1.Влияние температуры. Данная реакция, как и предыдущая, является эндотермической ("– Q", $ \Delta H > 0 $). В соответствии с принципом Ле Шателье, повышение температуры будет способствовать смещению равновесия в сторону поглощения тепла, то есть вправо, в сторону образования продуктов. Таким образом, для смещения равновесия вправо нужно повысить температуру.

2.Влияние давления. Для анализа влияния давления необходимо сбалансировать уравнение и сравнить количество молей газов в обеих частях. Сбалансированное уравнение реакции: $\text{Fe}_2\text{O}_{3(\text{тв})} + 3\text{H}_{2(\text{г})} \rightleftharpoons 2\text{Fe}_{(\text{тв})} + 3\text{H}_2\text{O}_{(\text{г})}$.

В левой части уравнения (реагенты) находится 3 моля газообразного водорода ($\text{H}_2$). В правой части уравнения (продукты) образуется 3 моля газообразного водяного пара ($\text{H}_2\text{O}$). Так как число молей газов до и после реакции одинаково ($ \Delta n_{газ} = 3 - 3 = 0 $), изменение общего давления в системе не приведет к смещению химического равновесия.

Ответ: для смещения равновесия вправо необходимо повысить температуру; изменение давления не смещает равновесие.