Номер 596, страница 98 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

596. Как повлияют на равновесие:

а) одновременное понижение температуры и увеличение молярной концентрации йодоводорода в системе:

$H_{2(\text{г})} + I_{2(\text{г})} \rightleftharpoons 2HI_{(\text{г})} - \text{Q};$

б) одновременное понижение давления и повышение температуры в системе:

$\text{CaCO}_{3(\text{тв})} \rightleftharpoons \text{CO}_{2(\text{г})} + \text{CaO}_{(\text{тв})} - \text{Q};$

в) одновременное повышение давления и понижение температуры в системе:

$\text{N}_{2(\text{г})} + 3\text{H}_{2(\text{г})} \rightleftharpoons 2\text{NH}_{3(\text{г})} + \text{Q}?$

а) одновременное понижение температуры и увеличение молярной концентрации йодоводорода в системе: $H_{2(г)} + I_{2(г)} \rightleftharpoons 2HI_{(г)} - Q$

Решение

Анализ влияния каждого фактора на химическое равновесие проводится на основе принципа Ле Шателье.

Уравнение реакции $H_{2(г)} + I_{2(г)} \rightleftharpoons 2HI_{(г)} - Q$ показывает, что прямая реакция (образование $HI$) является эндотермической (требует поглощения тепла), а обратная реакция (разложение $HI$) — экзотермической (сопровождается выделением тепла).

1. Понижение температуры. Понижение температуры смещает равновесие в сторону экзотермической реакции. В данном случае это обратная реакция ($2HI_{(г)} \rightarrow H_{2(г)} + I_{2(г)}$). Следовательно, равновесие сместится влево, в сторону реагентов.

2. Увеличение молярной концентрации йодоводорода ($HI$). Увеличение концентрации одного из продуктов реакции смещает равновесие в сторону его расходования, то есть в сторону обратной реакции. Таким образом, равновесие также сместится влево.

Поскольку оба воздействия — понижение температуры и увеличение концентрации $HI$ — смещают равновесие в одном и том же направлении, их совокупный эффект усилит смещение равновесия влево.

Ответ: Равновесие сместится влево, в сторону исходных веществ ($H_2$ и $I_2$).

б) одновременное понижение давления и повышение температуры в системе: $CaCO_{3(тв)} \rightleftharpoons CO_{2(г)} + CaO_{(тв)} - Q$

Решение

Данная реакция является гетерогенной, так как вещества находятся в разных агрегатных состояниях.

Уравнение реакции $CaCO_{3(тв)} \rightleftharpoons CO_{2(г)} + CaO_{(тв)} - Q$ показывает, что прямая реакция (разложение карбоната кальция) является эндотермической.

1. Понижение давления. Давление влияет на равновесие систем с участием газообразных веществ. В левой части уравнения газообразных веществ нет ($0$ моль), а в правой — $1$ моль газа ($CO_2$). Согласно принципу Ле Шателье, понижение давления смещает равновесие в сторону увеличения объёма, то есть в сторону большего количества молей газа. Равновесие сместится вправо, в сторону продуктов.

2. Повышение температуры. Повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции. Прямая реакция в данной системе является эндотермической. Следовательно, равновесие сместится вправо.

Оба фактора — понижение давления и повышение температуры — смещают равновесие вправо, поэтому их совместное действие приведет к значительному смещению равновесия в сторону продуктов.

Ответ: Равновесие сместится вправо, в сторону продуктов реакции ($CO_2$ и $CaO$).

в) одновременное повышение давления и понижение температуры в системе: $N_{2(г)} + 3H_{2(г)} \rightleftharpoons 2NH_{3(г)} + Q$

Решение

Данная реакция является гомогенной, все участники находятся в газовой фазе.

Уравнение реакции $N_{2(г)} + 3H_{2(г)} \rightleftharpoons 2NH_{3(г)} + Q$ показывает, что прямая реакция (синтез аммиака) является экзотермической (сопровождается выделением тепла).

1. Повышение давления. В левой части уравнения суммарное количество молей газов составляет $1 + 3 = 4$ моль, а в правой — $2$ моль. Согласно принципу Ле Шателье, повышение давления смещает равновесие в сторону уменьшения объёма, то есть в сторону меньшего количества молей газа. Равновесие сместится вправо, в сторону образования аммиака.

2. Понижение температуры. Понижение температуры смещает равновесие в сторону экзотермической реакции. Прямая реакция синтеза аммиака является экзотермической. Следовательно, равновесие сместится вправо.

Оба воздействия — повышение давления и понижение температуры — являются благоприятными для прямой реакции. Их одновременное применение приведет к сильному смещению равновесия вправо.

Ответ: Равновесие сместится вправо, в сторону продукта реакции ($NH_3$).