Номер 8, страница 309 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 65. Принцип Ле Шателье. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 8, страница 309.

Условие.

8. Как надо изменить температуру и давление, чтобы увеличить выход продуктов следующих промышленно важных реакций:

а) $CO_{(г)} + 2H_{2(г)} \rightleftarrows CH_3OH_{(г)} + Q;$

б) $C_6H_{14(г)} \rightleftarrows C_6H_{6(г)} + 4H_{2(г)} - Q;$

в) $Fe_2O_{3(тв)} + 3C_{(тв)} \rightleftarrows 2Fe_{(тв)} + 3CO_{(г)}?$

Решение.

Решение 2.

Для определения оптимальных условий (температуры и давления) с целью увеличения выхода продуктов реакции используется принцип Ле Шателье. Согласно этому принципу, если на равновесную систему оказывается внешнее воздействие (изменение температуры, давления, концентрации), то равновесие смещается в направлении, которое ослабляет это воздействие.

Влияние температуры: при повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (идет с поглощением тепла, $-Q$); при понижении – в сторону экзотермической реакции (идет с выделением тепла, $+Q$).

Влияние давления (для газов): при повышении давления равновесие смещается в сторону уменьшения числа молей газов; при понижении – в сторону увеличения числа молей газов. Вещества в твердом и жидком состоянии практически не подвержены влиянию давления.

а) Реакция: $CO_{(г)} + 2H_{2(г)} \rightleftharpoons CH_3OH_{(г)} + Q$.

Температура: Прямая реакция является экзотермической (выделяется тепло, $+Q$). Для смещения равновесия в сторону продуктов (вправо) необходимо понизить температуру.

Давление: В левой части уравнения $1+2=3$ моля газа. В правой части – $1$ моль газа. Прямая реакция идет с уменьшением числа молей газа. Для смещения равновесия в сторону меньшего объема необходимо повысить давление.

Ответ: для увеличения выхода метанола необходимо понизить температуру и повысить давление.

б) Реакция: $C_6H_{14(г)} \rightleftharpoons C_6H_{6(г)} + 4H_{2(г)} - Q$.

Температура: Прямая реакция является эндотермической (поглощается тепло, $-Q$). Для смещения равновесия в сторону продуктов (вправо) необходимо повысить температуру.

Давление: В левой части уравнения $1$ моль газа. В правой части – $1+4=5$ молей газа. Прямая реакция идет с увеличением числа молей газа. Для смещения равновесия в сторону большего объема необходимо понизить давление.

Ответ: для увеличения выхода бензола и водорода необходимо повысить температуру и понизить давление.

в) Реакция: $Fe_2O_{3(тв)} + 3C_{(тв)} \rightleftharpoons 2Fe_{(тв)} + 3CO_{(г)}$.

Температура: Тепловой эффект реакции не указан, но восстановление оксида железа углеродом – это эндотермический процесс, требующий высоких температур (можно считать, что он идет с поглощением тепла, $-Q$). Для смещения равновесия в сторону продуктов (вправо) необходимо повысить температуру.

Давление: В левой части уравнения газообразных веществ нет (0 моль). В правой части – $3$ моля газообразного $CO$. Прямая реакция идет с увеличением числа молей газа. Для смещения равновесия в сторону большего объема необходимо понизить давление.

Ответ: для увеличения выхода железа и угарного газа необходимо повысить температуру и понизить давление.