ЦУ (ценные указания)
Задачник по общей и неорганической химии
5.2. Смещение химического равновесия
Смотрите задания >>>Теоретическая часть
Перевод равновесной химической системы из одного состояния равновесия в
другое называется смещением (сдвигом) химического равновесия, которое
осуществляется изменением термодинамических параметров системы - температуры, концентрации, давления
При смещении равновесия в прямом направлении достигается увеличение выхода
продуктов, а при смещении в обратном направлении - уменьшение степени превращения реагента. И то, и
другое может оказаться полезным в химической технологии.
Направление сдвига химического равновесия определяется принципом Ле-Шателье: если на систему в состоянии истинного
равновесия воздействовать извне, изменяя термодинамические параметры, то
равновесие сместится в том направлении, которое ослабит эффект внешнего
воздействия.
Влияние температуры на состояние равновесия различно для эндотермических
(DН° > 0) и экзотермических (DН°< 0) реакций. В соответствии с принципом Ле-Шателье
изменение температуры смещает направление этих реакций (показано стрелкой), тем
самым уменьшая эффект внешнего воздействия на систему:
повышение температуры А D В; DН° > 0 (®)
(нагревание) В D А; DН° < 0 (¬)
понижение температуры А D В; DН° > 0 (¬)
(охлаждение) В D А; DН° < 0 (®)
Например, смещение равновесия в реакции
СО2(г) + Н2(г) D СО(г)
+ Н2О(г); DН° = + 41 кДж
При повышении температуры будет осуществляться в прямом
так как реакция эндотермическая), а при понижении температуры - в обратном направлении. Этот фактор смещения равновесия
применим ко всем химическим системам вне зависимости от агрегатного состояния
реагентов и продуктов.
Влияние концентрации на состояние равновесия ограничено
изменением содержания только тех веществ, равновесные концентрации которых
входят в выражение для константы равновесия.
Для гомогенных реакций (5.1) в соответствии с принципом Ле-Шателье введение избытка одного из реагентов вызовет смещение
равновесия в прямом, а введение избытка одного из продуктов - в обратном направлении, тем самым ослабляя эффект
внешнего воздействия на систему:
избыток реагента (А
или В) (®)
избыток продукта (С или D) (¬)
Для гетерогенных реакций введение дополнительного количества жидкого
или твердого вещества (реагента или продукта) не влияет на состояние
равновесия. Например, для гетерогенной реакции
Cu2O(т) + 2 HCl(г) D 2 CuCl(ж) + H2O(г)
Добавление в систему избытка хлороводорода
сместит равновесие в прямом направлении, а ввдение
избытка твердого оксида меди(I) на состояние
равновесия не повлияет.
Влияние давления на состояние равновесия проявляется только при
наличии в системе газов. В соответствии с принципом Ле-Шателье
увеличения давления смещает равновесие в сторону той (прямой или обратной)
реакции, которая сопровождается уменьшением объема (газообразных продуктов или
реагентов соответственно). А уменьшение давления - в противоположную сторону. Поскольку объем
газообразных реагентов и продуктов пропорционален сумме их стехиометрических
коэффициентов (обозначенной ånреаг. и ånпрод.), то
изменение давления в гомогенных реакциях (5.1) сместит равновесие в следующем
направлении, тем самым уменьшая эффект внешнего воздействия на систему:
увеличение ånреаг > ånпрод (®)
давления ånреаг < ånпрод (¬)
уменьшение ånреаг > ånпрод (