Номер 592, страница 98 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

592. Какое внешнее воздействие оказали на равновесную систему $N_2(\text{г}) + 3H_2(\text{г}) \rightleftharpoons 2NH_3(\text{г}) + 92 \text{ кДж}$, если это не привело к изменению равновесных концентраций всех веществ:

а) добавили $N_2$;

б) добавили $H_2$;

в) добавили $NH_3$;

г) нагрели;

д) охладили;

е) повысили давление;

ж) понизили давление;

з) добавили катализатор?

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать, как каждое из предложенных воздействий влияет на химическое равновесие системы в соответствии с принципом Ле Шателье. Принцип гласит, что если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие (изменение концентрации, температуры или давления), то равновесие смещается в направлении, которое ослабляет это воздействие.

Уравнение реакции: $N_{2(г)} + 3H_{2(г)} \rightleftharpoons 2NH_{3(г)} + 92$ кДж.

Это экзотермическая реакция (выделяется тепло), в которой из 4 молей газообразных реагентов (1 моль $N_2$ + 3 моль $H_2$) образуется 2 моля газообразного продукта ($NH_3$).

а) добавили N₂

При увеличении концентрации реагента ($N_2$) равновесие сместится вправо, в сторону образования продуктов, чтобы уменьшить концентрацию добавленного азота. В результате концентрация $NH_3$ увеличится, а концентрация $H_2$ уменьшится. Таким образом, равновесные концентрации изменятся.

Ответ: неверно, равновесные концентрации изменятся.

б) добавили H₂

При увеличении концентрации реагента ($H_2$) равновесие сместится вправо, в сторону образования продуктов, чтобы уменьшить концентрацию добавленного водорода. Концентрация $NH_3$ увеличится, а концентрация $N_2$ уменьшится. Равновесные концентрации изменятся.

Ответ: неверно, равновесные концентрации изменятся.

в) добавили NH₃

При увеличении концентрации продукта ($NH_3$) равновесие сместится влево, в сторону образования исходных веществ, чтобы уменьшить концентрацию добавленного аммиака. Концентрации $N_2$ и $H_2$ увеличатся. Равновесные концентрации изменятся.

Ответ: неверно, равновесные концентрации изменятся.

г) нагрели

Поскольку прямая реакция экзотермическая (протекает с выделением тепла), повышение температуры (нагревание) сместит равновесие в сторону эндотермической (обратной) реакции, то есть влево. Это приведет к увеличению концентраций $N_2$ и $H_2$ и уменьшению концентрации $NH_3$. Равновесные концентрации изменятся.

Ответ: неверно, равновесные концентрации изменятся.

д) охладили

Понижение температуры (охлаждение) сместит равновесие в сторону экзотермической (прямой) реакции, то есть вправо, чтобы компенсировать потерю тепла. Это приведет к уменьшению концентраций $N_2$ и $H_2$ и увеличению концентрации $NH_3$. Равновесные концентрации изменятся.

Ответ: неверно, равновесные концентрации изменятся.

е) повысили давление

Повышение давления смещает равновесие в сторону меньшего количества молей газов. В левой части уравнения 4 моля газа ($1+3=4$), в правой — 2 моля. Следовательно, равновесие сместится вправо. Концентрация $NH_3$ увеличится, а концентрации $N_2$ и $H_2$ уменьшатся. Равновесные концентрации изменятся.

Ответ: неверно, равновесные концентрации изменятся.

ж) понизили давление

Понижение давления смещает равновесие в сторону большего количества молей газов, то есть влево. Концентрации $N_2$ и $H_2$ увеличатся, а концентрация $NH_3$ уменьшится. Равновесные концентрации изменятся.

Ответ: неверно, равновесные концентрации изменятся.

з) добавили катализатор?

Катализатор — это вещество, которое одинаково ускоряет как прямую, так и обратную реакции. Он способствует более быстрому достижению равновесия, но не изменяет его положение. Следовательно, равновесные концентрации всех веществ в системе ($N_2, H_2, NH_3$) останутся неизменными.

Ответ: верно, добавление катализатора не приводит к изменению равновесных концентраций.