Номер 8, страница 274 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

8. Укажите направление смещения равновесия в системе

$Fe_3O_{4(\text{тв})} + 4CO_{(\text{г})} \rightleftharpoons 3Fe_{(\text{тв})} + 4CO_{2(\text{г})} + 16 \text{ кДж}$

a) при повышении давления;

б) повышении температуры;

в) увеличении концентрации угарного газа.

Для определения направления смещения химического равновесия в данной системе воспользуемся принципом Ле Шателье. Этот принцип гласит, что если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказывается внешнее воздействие (изменение концентрации, температуры или давления), то равновесие смещается в том направлении, которое ослабляет это воздействие.

Рассматриваемая обратимая реакция: $Fe_3O_{4(тв)} + 4CO_{(г)} \rightleftharpoons 3Fe_{(тв)} + 4CO_{2(г)} \uparrow + 16 \text{ кДж}$

а) при повышении давления

Влияние давления на химическое равновесие определяется изменением количества молей газообразных веществ в ходе реакции. Согласно принципу Ле Шателье, повышение давления смещает равновесие в сторону меньшего объема, то есть в сторону, где суммарное количество молей газов меньше.

Подсчитаем количество молей газов в левой и правой частях уравнения:

В левой части (реагенты): 4 моль газа ($4CO_{(г)}$).

В правой части (продукты): 4 моль газа ($4CO_{2(г)}$).

Поскольку количество молей газообразных веществ в ходе реакции не изменяется ($ \Delta n_g = 4 - 4 = 0 $), изменение давления не влияет на положение равновесия в данной системе.

Ответ: Равновесие не сместится.

б) повышении температуры

Влияние температуры зависит от теплового эффекта реакции. Согласно принципу Ле Шателье, повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции (реакции, идущей с поглощением тепла).

Из уравнения реакции видно, что прямая реакция ($Fe_3O_4 + 4CO \rightarrow 3Fe + 4CO_2$) протекает с выделением тепла ($+ 16 \text{ кДж}$), то есть является экзотермической ($ \Delta H < 0 $).

Следовательно, обратная реакция ($3Fe + 4CO_2 \rightarrow Fe_3O_4 + 4CO$) будет эндотермической ($ \Delta H > 0 $), то есть идущей с поглощением тепла.

Таким образом, при повышении температуры равновесие сместится в сторону эндотермической (обратной) реакции.

Ответ: Равновесие сместится влево, в сторону обратной реакции (в сторону реагентов).

в) увеличении концентрации угарного газа

Согласно принципу Ле Шателье, при увеличении концентрации одного из реагирующих веществ равновесие смещается в сторону, где это вещество расходуется.

Угарный газ ($CO$) является исходным веществом (реагентом). При увеличении его концентрации система будет стремиться её уменьшить, для чего равновесие сместится в сторону расходования $CO$, то есть в сторону прямой реакции.

Ответ: Равновесие сместится вправо, в сторону прямой реакции (в сторону продуктов).