Номер 3, страница 304 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 64. Химическое равновесие. Константа равновесия. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 3, страница 304.

Условие.

3. Приведите по одному примеру обратимых реакций: а) разложения; б) соединения; в) замещения. Какие условия способствуют протеканию прямой реакции в каждом случае?

Решение.

Решение 2.

Решение

Обратимые реакции — это химические реакции, которые могут протекать одновременно как в прямом, так и в обратном направлении в одних и тех же условиях.

а) разложения

Примером обратимой реакции разложения является термическое разложение карбоната кальция (известняка):

$CaCO_3(тв.) \rightleftharpoons CaO(тв.) + CO_2(г)$

Прямая реакция является эндотермической, то есть протекает с поглощением тепла. Согласно принципу Ле Шателье, для смещения химического равновесия в сторону прямой реакции (разложения $CaCO_3$) необходимо повышать температуру. Также смещению равновесия вправо способствует постоянное удаление одного из продуктов, в данном случае газообразного углекислого газа ($CO_2$), из зоны реакции.

Ответ: Пример: $CaCO_3 \rightleftharpoons CaO + CO_2$. Условия для протекания прямой реакции: высокая температура (сильное нагревание).

б) соединения

Примером обратимой реакции соединения является синтез аммиака из азота и водорода (промышленный процесс Габера-Боша):

$N_2(г) + 3H_2(г) \rightleftharpoons 2NH_3(г)$

Прямая реакция является экзотермической (протекает с выделением тепла) и сопровождается уменьшением объёма газовой смеси (из 4 объемов газов образуется 2 объема газа). Согласно принципу Ле Шателье, для смещения равновесия в сторону прямой реакции (синтеза аммиака) необходимо повышать давление и понижать температуру. Однако при низкой температуре скорость реакции очень мала, поэтому на практике используют компромиссные условия: оптимальную температуру (400–500 °C), высокое давление и катализатор (например, пористое железо) для увеличения скорости реакции.

Ответ: Пример: $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$. Условия для протекания прямой реакции: высокое давление, повышенная температура, использование катализатора.

в) замещения

Примером обратимой реакции замещения является реакция этерификации — образование сложного эфира при взаимодействии карбоновой кислоты и спирта. Например, получение этилацетата из уксусной кислоты и этанола:

$CH_3COOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5 + H_2O$

Для смещения равновесия в сторону прямой реакции (образования сложного эфира) необходимо удалять из реакционной смеси один из продуктов (обычно воду или эфир) или использовать избыток одного из исходных веществ (спирта или кислоты). Реакцию также ускоряют, проводя ее при нагревании и в присутствии катализатора — сильной кислоты (например, концентрированной $H_2SO_4$). Серная кислота, являясь водоотнимающим средством, связывает образующуюся воду, что также способствует смещению равновесия вправо.

Ответ: Пример: $CH_3COOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5 + H_2O$. Условия для протекания прямой реакции: нагревание в присутствии кислотного катализатора (например, $H_2SO_4$).