Номер 1, страница 395 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудить в классе. Параграф 119. Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза. Глава 16. Электрический ток в различных средах - номер 1, страница 395.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Состояние динамического равновесия в растворе, согласно принципу Ле Шателье, можно нарушить (сместить) путем внешнего воздействия на систему. Такими воздействиями являются изменение концентрации веществ, участвующих в равновесии, изменение температуры и, в некоторых случаях, изменение давления. Рассмотрим каждый способ подробнее.

1. Изменение концентрации веществ

Это один из основных способов смещения равновесия. В соответствии с принципом Ле Шателье, при увеличении концентрации одного из веществ равновесие смещается в сторону расходования этого вещества, а при уменьшении концентрации – в сторону его образования. Например, для равновесия диссоциации слабой уксусной кислоты:

$CH_3COOH \rightleftharpoons H^+ + CH_3COO^-$

Нарушить его можно несколькими путями:

а) Добавление одного из продуктов. Если добавить в раствор сильную кислоту (источник ионов $H^+$), то равновесие сместится влево, в сторону образования недиссоциированных молекул уксусной кислоты.

б) Удаление одного из продуктов. Если добавить в раствор щелочь (например, $NaOH$), ионы $OH^-$ будут связывать ионы $H^+$ в молекулы воды ($H^+ + OH^- \to H_2O$). Уменьшение концентрации $H^+$ сместит равновесие вправо, усиливая диссоциацию кислоты.

в) Изменение объема растворителя. Добавление воды (разбавление) уменьшит концентрацию всех частиц и сместит равновесие вправо, в сторону образования большего числа ионов. Испарение воды приведет к обратному эффекту.

Ответ: Нарушить равновесие можно, изменив концентрацию любого из участвующих в нем веществ: добавив реагент или продукт, удалив одно из веществ из сферы реакции (например, связав его в осадок или слабый электролит) или изменив объем растворителя.

2. Изменение температуры

Влияние температуры на положение равновесия зависит от теплового эффекта ($ΔH$) процесса. При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции ($ΔH > 0$), а при понижении – в сторону экзотермической ($ΔH < 0$).

Рассмотрим равновесие в насыщенном растворе нитрата калия, растворение которого является эндотермическим процессом:

$KNO_{3 (тв)} \rightleftharpoons K_{ (р-р) }^+ + NO_{3 (р-р) }^-, \quad ΔH > 0$

При нагревании такого раствора равновесие сместится вправо, и дополнительное количество соли растворится. При охлаждении, наоборот, равновесие сместится влево, и часть соли выпадет в осадок (кристаллизуется). Для веществ, растворение которых экзотермично (например, $Ca(OH)_2$), нагревание приведет к уменьшению их растворимости.

Ответ: Нарушить равновесие можно изменением температуры. Нагревание системы смещает равновесие в сторону реакции, идущей с поглощением тепла, а охлаждение – в сторону реакции, идущей с выделением тепла.

3. Изменение давления

Этот фактор имеет значение преимущественно для равновесных систем с участием газов. Для равновесия «газ ↔ раствор» действует правило: повышение давления смещает равновесие в сторону с меньшим объемом, то есть в сторону растворения газа.

Например, для системы:

$CO_{2 (г)} \rightleftharpoons CO_{2 (р-р)}$

Увеличение давления над жидкостью (например, в закрытой бутылке с газированной водой) увеличивает концентрацию растворенного $CO_2$. При открытии бутылки давление резко падает, равновесие смещается влево, и газ бурно выделяется из раствора.

Для равновесий в растворах, где не участвуют газы, влияние давления пренебрежимо мало.

Ответ: Нарушить равновесие можно изменением давления, если в процессе участвует газообразное вещество. Повышение давления смещает равновесие в сторону уменьшения объема системы (в сторону растворения газа), а понижение – в обратную сторону.