Номер 9, страница 140 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 29. Натрий и калий. Глава 3. Металлы главных подгрупп - номер 9, страница 140.

Условие.

9. Калий получают в промышленности взаимодействием натрия с расплавом хлорида калия. Напишите уравнение реакции замещения и объясните, почему равновесие смещается вправо. Учтите, что калий кипит при более низкой температуре, чем натрий.

Решение.

Решение 2.

Решение

Промышленный способ получения калия основан на реакции замещения в системе, находящейся в состоянии химического равновесия.

Уравнение реакции замещения

Взаимодействие жидкого натрия с расплавом хлорида калия является обратимой реакцией. Уравнение реакции с учётом агрегатных состояний веществ при температуре процесса (около 850 °C) выглядит следующим образом:
$Na_{(ж)} + KCl_{(расплав)} \rightleftharpoons NaCl_{(расплав)} + K_{(г)}\uparrow$

Объяснение смещения равновесия

Смещение равновесия вправо (в сторону продуктов) объясняется принципом Ле Шателье. Ключевую роль играют физические свойства реагентов и продуктов, а именно их температуры кипения:

• Температура кипения калия (K): $T_{кип}(K) \approx 759^\circ C$
• Температура кипения натрия (Na): $T_{кип}(Na) \approx 883^\circ C$

Процесс ведут при температуре около 850 °C, то есть выше температуры кипения калия, но ниже температуры кипения натрия. В этих условиях образующийся в ходе реакции калий находится в газообразном состоянии, в то время как остальные участники реакции (Na, KCl, NaCl) остаются в жидкой фазе (расплаве).

Согласно принципу Ле Шателье, если на равновесную систему оказывается воздействие, то равновесие смещается так, чтобы ослабить это воздействие. В данном случае постоянное удаление (отгонка) газообразного калия из реакционной зоны является таким воздействием. Система стремится скомпенсировать уменьшение концентрации продукта (калия), смещая равновесие вправо, то есть в сторону прямой реакции.

Таким образом, непрерывное удаление одного из продуктов из сферы реакции заставляет её протекать преимущественно в прямом направлении, что позволяет получать калий с высоким выходом, несмотря на то что в стандартном ряду активности натрий стоит правее калия.

Ответ: Уравнение реакции: $Na + KCl \rightleftharpoons NaCl + K$. Равновесие смещается вправо согласно принципу Ле Шателье, так как процесс ведут при температуре (около 850 °C), которая выше температуры кипения калия (759 °C), но ниже температуры кипения натрия (883 °C). Это приводит к тому, что образующийся калий находится в газообразном состоянии и постоянно удаляется из зоны реакции, что и вызывает смещение равновесия в сторону образования продуктов.