Почему при изменении давления смещается равновесие системы N2+3H2F2NH3 и не смещается равновесие системы N2+O2F2NO? Ответ мотивируйте на основании расчёта скорости прямой и обратной реакции в этих системах до и после изменения давления. (Решение → 2848)

Заказ №38813

4. Почему при изменении давления смещается равновесие системы N2+3H2F2NH3 и не смещается равновесие системы N2+O2F2NO? Ответ мотивируйте на основании расчёта скорости прямой и обратной реакции в этих системах до и после изменения давления. Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем.

Решение:

Вещество или смесь веществ в определённом ограниченном объёме (например, в объёме сосуда) называют химической системой, а отдельные образующие данную систему вещества носят название её компонентов. Далее предполагается, что рассматриваемая система представляет собой газ. Молекулы той или иной системы могут взаимодействовать лишь при столкновениях. Чем чаще они будут происходить, тем быстрее пойдёт реакция. Но число столкновений в первую очередь зависит от концентраций реагирующих веществ: чем они значительнее, тем больше и столкновений. Наглядным примером, иллюстрирующим влияние концентрации, может служить резко различная энергичность сгорания веществ в воздухе (около 20% кислорода) и в чистом кислороде. Общую формулировку влияния концентрации на скорость химической реакции даёт закон действующих масс: скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Так, для реакции А + В = С имеем  = k[A][B], где  — скорость; k — коэффициент пропорциональности (константа скорости); [A] и [B] — концентрации веществ А и В. Химическое равновесие — состояние химической системы, в котором обратимо протекает одна или несколько химических реакций, причём скорости в каждой паре прямая - обратная реакция равны между собой. Для системы, находящейся в химическом равновесии, концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем. Химическое равновесие является равновесием динамическим; оно обусловлено не тем, что, дойдя до него, процесс прекращается, а тем, что обе взаимно противоположные реакции протекают с одинаковыми скоростями. А2 + В2 ⇄ 2AB Положение равновесия зависит: 1) от значения константы равновесия (то есть от природы реагирующих веществ и температуры), 2) от концентрации веществ, участвующих в реакции и 3) от давления (для газовых систем оно пропорционально концентрациям веществ). Для качественной оценки влияния на химическое равновесие всех этих очень разных факторов используют универсальный по своей сути принцип Ле Шателье (французский физикохимик и металловед Анри Луи Ле Шателье сформулировал его в 1884 году), который применим к любым равновесным системам, не только химическим. Если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, то равновесие в системе сместится в направлении, в котором происходит частичная компенсация этого воздействия. При увеличении давления химическое равновесие смещается в сторону меньшего объёма веществ, а при понижении в сторону большего объёма. Этот принцип действует только на газы, т.е. если в реакции участвуют твердые вещества, то они в расчет не берутся. Запишем по закону действующих масс выражения для начальной и конечной скоростей реакции для заданных реакций 1) N2+O2F2NO υ0 = k0 [N2] 0 [O2]0; υ1 = k1 [NO] 2 Так, при равновесии о = 1, откуда имеем k0 [N2] 0 [O2]0= k1 [NO] 2