одных веществ при неизменном давлении второго вещества, а также давления во всей системе, чтобы скорость реакции возросла в 16 раз?

Решение.

Запишем выражение закона действия масс для этой реакции: V = K-c[NO]2-c[Cl2].

Для газообразных веществ давление пропорционально их концентрации. Допустим, давление N0

возрастает в х раз, тогда 16V = К-с[х NO]2*c [С12].

п Л 16V Kc[xNO]2c[Cl2]

Следовательно, = — -%—-—^ .

V Kc[NO]2-c[Cl2]

Так как концентрация С12 и константа скорости остаются неизменными, то х2 = 16, или х = 4, т.е. давление N0 необходимо увеличить в 4 раза.

Поскольку концентрация С12 входит в выражение закона действия масс в первой степени, то очевидно, что для увеличения скорости в 16 раз давление хлора также необходимо увеличить в 16 раз.

При увеличении давления во всей системе в х раз получим:

16V - Кс-[х NO]2c [х С12].

Отсюда 16V = Kc[xNOFc[xC12], итсюда у KcfNO]2.c[cl2] ,

х3 = 16, х = 2,52, т.е. давление в системе надо увеличить в 2,52 раза.

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Многие химические реакции обратимы, т.е. они не доходят до конца и одновременно протекают в противоположных направлениях. Состояние, при котором скорость прямой и обрат

ной реакции равны, называется химическим равновесием. Химическое равновесие можно охарактеризовать с помощью константы (К) химического равновесия. Константа химического равновесия зависит от природы реагентов и температуры и не зависит от концентрации реагентов. При химическом равновесии концентрации веществ, вступивших в реакцию и образующихся в результате реакции, остаются постоянными, если не изменяются условия. При изменении условий — температуры, давления, концентрации реагирующих веществ — химическое равновесие смещается, происходит увеличение или уменьшение скорости прямой или обратной реакции. Направление смещения химического равновесия при изменениях концентрации реагирующих веществ, температуры и давления (в случае газовых реакций) определяется общим положением, известным под названием принципа подвижного равновесия или принципа Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, производится какое-либо внешнее воздействие (изменяется концентрация, температура, давление), то оно благоприятствует протеканию той из двух противоположных реакций, которая ослабляет воздействие.

Если внешнее воздействие выразится в увеличении концентрации исходных веществ, равновесие смещается вправо (в сторону образования продуктов реакции), при уменьшении — влево (в сторону образования исходных веществ).

Повышение температуры вызывает сдвиг равновесия в сторону эндотермической реакции, понижение — в сторону экзотермической реакции.

При увеличении давления равновесие смещается в сторону образования меньшего количества газообразных веществ, при уменьшении — в сторону образования большего их количества.

Пример 1. В какую сторону сместится равновесие реакции:

N2 + 2Н2 <± 2NH3 + 92 кДж

а) при повышении температуры;

б) при повышении давления;

в) при увеличении концентрации азота, водо-

рода, аммиака?

Решение.

1. При повышении температуры равновесие реакции сместится влево, в сторону эндотермической реакции, т.е. разложения NH3.

2. При повышении давления — вправо, в сторону образования NH3 (меньшего числа молекул газообразных веществ).

3. При увеличении концентрации азота и водорода равновесие реакции сместится вправо, в сторону образования аммиака, при увеличении концентрации аммиака — влево, в сторону образования исходных веществ.

Пример 2. В системе: А + В т± С, АН0 < О,

где А, В и С — газообразные вещества, установилось равновесие.

Какое влияние на равновесную концентрацию вещества С окажут:

а) увеличение давления;

б) увеличение концентрации вещества А;

в) повышение температуры?

Решение.

1. При протекании реакции общее число молей газообразных веществ уменьшается с 2 до 1. В соответствии с принципом Ле Шате-лье повышение давления приведет к смещению равновесия в сторону меньшего числа молей газообразных веществ (т.е. в сторону образования вещества С), следовательно, [С] увеличится.

2. Увеличение концентрации вещества А приведет к смещению равновесия в сторону образования продукта С, т.е. [С] увеличится.

3. Так как АН0 < 0, теплота выделяется, реакция — экзотермическая. Обратная реакция обязательно будет эндотермической. Повышение температуры всегда благоприятствует протеканию реакции с поглощением теплоты, т.е. равновесие сместится в сторону веществ А и В и концентрация [С] уменьшится.

Пример 3. Как повлияет увеличение давления на химическое равновесие в обратимой системе:

Fe304(T) + СО(г) 3FeO(T) + С02(г)? Решение.

Запишем выражение для скорости прямой (пр.) и обратной (обр.) реакций:

%., = Квр;[СО], 1>(обр, = Кобрс2[СО]. Скорости прямой и обратной реакций не зависят от концентрации твердых веществ. При увеличении давления в 2 раза в такое же число раз увеличится концентрация СО и С02. Следовательно, скорости прямой и обратной реакций увеличатся в од