Смещение равновесия. Принцип Ле Шателье

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Химическое равновесие, отвечающее минимуму энергии Гиббса
(DG = 0), является наиболее устойчивым состоянием системы при данных условиях. Изменение условий равновесия может его нарушить, в результате чего реакция начинает протекать в прямом или обратном направлении (при этом говорят, что равновесие смещается в сторону прямой или обратной реакции). Через некоторое время система вновь становится равновесной с новыми равновесными концентрациями всех реагирующих веществ. Направление смещения равновесия определяется принципом Ле Шателье:

  если на систему, находящуюся в равновесии, подействовать извне, то равновесие смещается в том направлении, которое ослабляет это воздействие.

Этот принцип вытекает из уравнений закона действия масс и Вант-Гоффа для константы равновесия.

Проиллюстрируем принцип смещения равновесия на следующих примерах.

Пример. В каком направлении должно смещаться равновесие реакции

N₂O_{4 (г)}             2NO_{2 (г)},            DH^O = 58,0 кДж

при а) добавлении N₂O₄;   б) удалении NO₂;    в) повышении давления;   
г) увеличении температуры?

Решение. Согласно принципу Ле Шателье:

а) при добавлении N₂O₄ равновесие должно сместиться в направлении реакции, в результате которой концентрация этого вещества должна уменьшиться, т.е. в сторону прямой реакции (®);

б) при удалении NO₂ из системы равновесие будет смещаться в направлении того процесса, в результате которого образуется дополнительное количество NO₂ (вправо ®);

в) при повышении давления равновесие смещается в направлении процесса, идущего с уменьшением объема (уменьшения числа молекул газа), т.е. в сторону обратного процесса (←);

г) при повышении температуры равновесие смещается в направлении реакции, идущей с поглощением теплоты (т.е. эндотермической, DH > 0), т.е. вправо (®).

Пример Определите, как изменится константа равновесия рассматриваемой реакции при изменении температуры:

N₂ + 3H₂            2NH₃,      DH^O = -92,4 кДж.

Решение. Процесс синтеза аммиака является экзотермическим (DH^O < 0). Следовательно, согласно принципу Ле Шателье, при повышении температуры равновесие сместится в сторону обратной реакции, т. е. в сторону образования дополнительных количеств реагентов (N₂,H₂). При этом К уменьшается. При понижении температуры К увеличивается, а равновесие смещается в направлении роста концентрации аммиака.

Это обстоятельство имеет важное практическое значение. Для получения аммиака с достаточно большой скоростью необходимо вести процесс при повышенных температурах. Однако при этом К уменьшается, это означает уменьшение выхода аммиака. Чтобы скомпенсировать этот недостаток, приходится прибегать к высоким давлениям, поскольку повышение давления смещает равновесие в сторону образования аммиака (®), что согласуется с принципом Ле Шателье (уменьшается объем газов, так как уменьшается количество газа с 4-х до 2-х моль).

Тема. СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ.

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология