Номер 3, страница 308 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 65. Принцип Ле Шателье. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 3, страница 308.

Условие.

3. Укажите, как повлияет охлаждение на состояние равновесия в следующих реакциях:

а) $C + 2H_2 \rightleftharpoons CH_4 + Q$;

б) $C_{\text{графит}} \rightleftharpoons C_{\text{алмаз}} - Q$;

в) $H_2O_{\text{тв}} \rightleftharpoons H_2O_{\text{ж}} - Q$.

Решение.

Решение 2.

Для определения влияния охлаждения на состояние равновесия воспользуемся принципом Ле Шателье. Согласно этому принципу, если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие (в данном случае — понизить температуру), то равновесие сместится в направлении процесса, который ослабляет это воздействие. Понижение температуры будет скомпенсировано смещением равновесия в сторону экзотермической реакции, то есть реакции, идущей с выделением теплоты ($+Q$).

а) $C + 2H_2 \rightleftharpoons CH_4 + Q$

Решение

Прямая реакция синтеза метана из углерода и водорода является экзотермической, так как в правой части уравнения указано выделение теплоты ($+Q$). Обратная реакция разложения метана, соответственно, будет эндотермической. При охлаждении системы, согласно принципу Ле Шателье, равновесие смещается в сторону экзотермической реакции для того, чтобы скомпенсировать потерю тепла. Следовательно, равновесие сместится вправо, в сторону образования продуктов реакции.

Ответ: равновесие сместится вправо, в сторону образования метана ($CH_4$).

б) $C(\text{графит}) \rightleftharpoons C(\text{алмаз}) - Q$

Решение

Данное уравнение можно переписать, перенеся тепловой эффект $Q$ в левую часть: $C(\text{графит}) + Q \rightleftharpoons C(\text{алмаз})$. Из такой записи видно, что прямая реакция (превращение графита в алмаз) является эндотермической, так как идет с поглощением тепла. Обратная реакция (превращение алмаза в графит) является экзотермической. При охлаждении системы равновесие сместится в сторону экзотермической реакции, то есть в сторону обратной реакции.

Ответ: равновесие сместится влево, в сторону образования графита.

в) $H_2O(\text{тв}) \rightleftharpoons H_2O(\text{ж}) - Q$

Решение

Это уравнение описывает фазовый переход воды из твердого состояния (лёд) в жидкое. Запись «$-Q$» в правой части означает, что теплота поглощается в ходе прямой реакции, то есть ее можно перенести в левую часть со знаком «+»: $H_2O(\text{тв}) + Q \rightleftharpoons H_2O(\text{ж})$. Прямая реакция (плавление льда) является эндотермической. Обратная реакция (кристаллизация воды) — экзотермической. При охлаждении равновесие смещается в сторону экзотермической реакции, чтобы выделить тепло и противодействовать охлаждению. Следовательно, равновесие сместится влево.

Ответ: равновесие сместится влево, в сторону образования льда ($H_2O(\text{тв})$).