Номер 588, страница 97 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

588. В каком направлении сместится химическое равновесие при увеличении давления в системе:

а) $2\text{NO}_{\text{г}} + \text{O}_{2\text{г}} \rightleftharpoons 2\text{NO}_{2\text{г}};$

б) $\text{N}_{2}\text{O}_{4\text{г}} \rightleftharpoons 2\text{NO}_{2\text{г}};$

в) $3\text{Fe}_{2}\text{O}_{3\text{тв}} + \text{CO}_{\text{г}} \rightleftharpoons 2\text{Fe}_{3}\text{O}_{4\text{тв}} + \text{CO}_{2\text{г}};$

г) $\text{Fe}_{2}\text{O}_{3\text{тв}} + 3\text{H}_{2\text{г}} \rightleftharpoons 2\text{Fe}_{\text{тв}} + 3\text{H}_{2}\text{O}_{\text{г}}?$

Решение

Для определения направления смещения химического равновесия при увеличении давления в системе применяется принцип Ле Шателье. Согласно этому принципу, внешнее воздействие на систему, находящуюся в состоянии равновесия, приводит к смещению этого равновесия в направлении, в котором эффект произведенного воздействия ослабляется. Применительно к давлению, его увеличение смещает равновесие в сторону реакции, которая ведет к уменьшению общего объёма системы, то есть к уменьшению числа молей газообразных веществ. Если число молей газов в левой и правой частях уравнения реакции одинаково, изменение давления не влияет на положение равновесия.

а) $2\text{NO}_{(\text{г})} + \text{O}_{2(\text{г})} \rightleftharpoons 2\text{NO}_{2(\text{г})}$

Рассчитаем количество молей газообразных веществ в левой и правой частях уравнения.

Слева (реагенты): 2 моль $\text{NO}$ и 1 моль $\text{O}_2$. Суммарное число молей газов: $\nu_{\text{реагентов}} = 2 + 1 = 3$ моль.

Справа (продукты): 2 моль $\text{NO}_2$. Число молей газов: $\nu_{\text{продуктов}} = 2$ моль.

Так как число молей газов уменьшается в ходе прямой реакции ($3 \to 2$), увеличение давления сместит равновесие вправо, в сторону образования продуктов.

Ответ: равновесие сместится вправо.

б) $\text{N}_{2}\text{O}_{4(\text{г})} \rightleftharpoons 2\text{NO}_{2(\text{г})}$

Рассчитаем количество молей газообразных веществ.

Слева (реагенты): 1 моль $\text{N}_2\text{O}_4$. Число молей газов: $\nu_{\text{реагентов}} = 1$ моль.

Справа (продукты): 2 моль $\text{NO}_2$. Число молей газов: $\nu_{\text{продуктов}} = 2$ моль.

Так как число молей газов увеличивается в ходе прямой реакции ($1 \to 2$), увеличение давления сместит равновесие влево, в сторону с меньшим числом молей газа, то есть в сторону обратной реакции.

Ответ: равновесие сместится влево.

в) $3\text{Fe}_{2}\text{O}_{3(\text{тв})} + \text{CO}_{(\text{г})} \rightleftharpoons 2\text{Fe}_{3}\text{O}_{4(\text{тв})} + \text{CO}_{2(\text{г})}$

При анализе влияния давления учитываем только вещества в газообразном состоянии.

Слева (реагенты): 1 моль $\text{CO}$. Число молей газов: $\nu_{\text{реагентов}} = 1$ моль.

Справа (продукты): 1 моль $\text{CO}_2$. Число молей газов: $\nu_{\text{продуктов}} = 1$ моль.

Поскольку число молей газообразных веществ в левой и правой частях уравнения одинаково ($\nu_{\text{реагентов}} = \nu_{\text{продуктов}}$), изменение давления не вызовет смещения химического равновесия.

Ответ: равновесие практически не сместится.

г) $\text{Fe}_{2}\text{O}_{3(\text{тв})} + 3\text{H}_{2(\text{г})} \rightleftharpoons 2\text{Fe}_{(\text{тв})} + 3\text{H}_{2}\text{O}_{(\text{г})}$

Учитываем только газообразные вещества.

Слева (реагенты): 3 моль $\text{H}_2$. Число молей газов: $\nu_{\text{реагентов}} = 3$ моль.

Справа (продукты): 3 моль $\text{H}_2\text{O}$. Число молей газов: $\nu_{\text{продуктов}} = 3$ моль.

Число молей газов в обеих частях реакции одинаково ($\nu_{\text{реагентов}} = \nu_{\text{продуктов}}$). Следовательно, увеличение давления не сместит равновесие в данной системе.

Ответ: равновесие практически не сместится.