Номер 9, страница 202 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

9. Как влияет повышение температуры и давления на смещение равновесия в реакциях:

а) $N_{2(\text{г})} + O_{2(\text{г})} \rightleftharpoons 2NO_{(\text{г})} - Q$

б) $N_{2(\text{г})} + 3H_{2(\text{г})} \rightleftharpoons 2NH_{3(\text{г})} + Q$

Для анализа смещения химического равновесия воспользуемся принципом ле шателье: если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие (изменить температуру, давление или концентрацию реагентов/продуктов), то равновесие сместится в направлении, которое противодействует этому воздействию.

а) $N_{2(\text{г})} + O_{2(\text{г})} \rightleftharpoons 2NO_{(\text{г})} - Q$

Влияние повышения температуры. Данная реакция является эндотермической (протекает с поглощением тепла), что обозначено как $-Q$. Согласно принципу ле шателье, повышение температуры приводит к смещению равновесия в сторону эндотермической реакции, то есть в сторону поглощения тепла. В этом случае это прямая реакция. Следовательно, повышение температуры сместит равновесие вправо, в сторону образования оксида азота(II) ($NO$).

Влияние повышения давления. Согласно принципу ле шателье, повышение давления смещает равновесие в сторону меньшего количества молей газообразных веществ. Подсчитаем количество молей газов в левой и правой частях уравнения. В левой части (реагенты): $1 \text{ моль } N_2 + 1 \text{ моль } O_2 = 2 \text{ моля газов}$. В правой части (продукты): $2 \text{ моля } NO$. Количество молей газообразных веществ в левой и правой частях уравнения одинаково. Следовательно, повышение давления не вызовет смещения химического равновесия.

Ответ: повышение температуры смещает равновесие вправо (в сторону продуктов); повышение давления не влияет на положение равновесия.

б) $N_{2(\text{г})} + 3H_{2(\text{г})} \rightleftharpoons 2NH_{3(\text{г})} + Q$

Влияние повышения температуры. Данная реакция является экзотермической (протекает с выделением тепла), что обозначено как $+Q$. При повышении температуры равновесие сместится в сторону эндотермической реакции, чтобы скомпенсировать внешнее воздействие. В данном случае эндотермической является обратная реакция (разложение аммиака). Следовательно, повышение температуры сместит равновесие влево, в сторону исходных веществ ($N_2$ и $H_2$).

Влияние повышения давления. Повышение давления смещает равновесие в сторону меньшего объёма, то есть меньшего количества молей газообразных веществ. Подсчитаем количество молей газов. В левой части (реагенты): $1 \text{ моль } N_2 + 3 \text{ моля } H_2 = 4 \text{ моля газов}$. В правой части (продукты): $2 \text{ моля } NH_3$. В правой части уравнения количество молей газов ($2$) меньше, чем в левой ($4$). Следовательно, повышение давления сместит равновесие вправо, в сторону образования аммиака ($NH_3$).

Ответ: повышение температуры смещает равновесие влево (в сторону реагентов), а повышение давления — вправо (в сторону продуктов).