Номер 1, страница 105, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Как формулируется принцип Ле Шателье—Брауна?

1. Как формулируется принцип Ле Шателье — Брауна?

Решение

Принцип Ле Шателье — Брауна (часто называемый просто принципом Ле Шателье) является фундаментальным принципом в химии, который описывает, как химическая система, находящаяся в состоянии равновесия, реагирует на внешние воздействия. Он был сформулирован французским химиком Анри Ле Шателье в 1884 году и независимо от него немецким физиком Карлом Брауном в 1887 году.

Классическая формулировка принципа звучит так: «Если на систему, находящуюся в состоянии устойчивого химического равновесия, оказать внешнее воздействие (изменить температуру, давление или концентрацию веществ), то равновесие сместится в таком направлении, чтобы ослабить это воздействие».

Рассмотрим подробнее влияние различных факторов на смещение химического равновесия.

Влияние изменения концентрации

При изменении концентрации одного из веществ, участвующих в реакции, равновесие смещается в сторону, где это вещество расходуется, чтобы скомпенсировать изменение.

• При увеличении концентрации исходных веществ (реагентов) равновесие смещается в сторону прямой реакции (вправо), то есть в сторону образования продуктов.

• При увеличении концентрации продуктов реакции равновесие смещается в сторону обратной реакции (влево), то есть в сторону образования исходных веществ.

• При уменьшении концентрации какого-либо вещества равновесие смещается в сторону его образования.

Например, для обратимой реакции синтеза аммиака: $N_2(г) + 3H_2(г) \rightleftharpoons 2NH_3(г)$, добавление азота ($N_2$) или водорода ($H_2$) сместит равновесие вправо, а добавление аммиака ($NH_3$) — влево.

Влияние изменения давления (для газообразных систем)

Изменение давления имеет значение только для реакций, в которых участвуют газы и при этом изменяется общее число молей газообразных веществ. Давление обычно изменяют путем изменения объема системы.

• При увеличении давления (уменьшении объема) равновесие смещается в сторону реакции, ведущей к уменьшению общего числа молей газов, чтобы снизить давление.

• При уменьшении давления (увеличении объема) равновесие смещается в сторону реакции, ведущей к увеличению общего числа молей газов, чтобы повысить давление.

• Если число молей газов в левой и правой частях уравнения одинаково, то изменение давления не влияет на положение равновесия.

В реакции $N_2(г) + 3H_2(г) \rightleftharpoons 2NH_3(г)$, в левой части 4 моль газов ($1+3=4$), а в правой — 2 моль. Увеличение давления сместит равновесие вправо (в сторону меньшего числа молей), а уменьшение — влево.

Влияние изменения температуры

Влияние температуры зависит от теплового эффекта реакции ($\Delta H$). Из всех внешних факторов только температура изменяет значение константы равновесия.

• При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (реакции, идущей с поглощением тепла, $\Delta H > 0$), чтобы "потратить" избыток тепла.

• При понижении температуры равновесие смещается в сторону экзотермической реакции (реакции, идущей с выделением тепла, $\Delta H < 0$), чтобы "восполнить" недостаток тепла.

Реакция синтеза аммиака является экзотермической: $N_2(г) + 3H_2(г) \rightleftharpoons 2NH_3(г) + Q$ (или $\Delta H < 0$). Поэтому для смещения равновесия вправо (увеличения выхода аммиака) необходимо понижать температуру.

Влияние катализатора

Катализатор — это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само в ней не расходуется.

• Катализатор в одинаковой степени ускоряет как прямую, так и обратную реакции.

• Катализатор не смещает химическое равновесие, а лишь ускоряет время его достижения.

Ответ: Принцип Ле Шателье — Брауна гласит, что если на систему, находящуюся в состоянии устойчивого химического равновесия, оказывается внешнее воздействие (изменение концентрации, давления или температуры), то равновесие смещается в направлении, которое способствует ослаблению этого воздействия.