Номер 4, страница 147 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Тестовые задания к главе 4. Глава 4. Научные основы химического производства - номер 4, страница 147.

Условие.

4. Равновесие реакции

$Fe_3O_{4(\text{тв})} + 4CO_{(\text{г})} \rightleftharpoons 3Fe_{(\text{тв})} + 4CO_{2(\text{г})} + Q$

сместится в сторону продуктов реакции при

1) уменьшении общего давления

2) нагревании

3) добавлении СО

4) добавлении катализатора

Решение.

Решение 2.

Решение

Для определения, как сместится равновесие реакции $Fe_3O_{4(тв)} + 4CO_{(г)} \rightleftharpoons 3Fe_{(тв)} + 4CO_{2(г)} + Q$, необходимо применить принцип Ле Шателье. Согласно этому принципу, если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказать внешнее воздействие (изменить концентрацию, давление или температуру), то равновесие сместится в том направлении, которое ослабит это воздействие. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) уменьшении общего давления

Влияние давления на химическое равновесие проявляется только в реакциях, протекающих с изменением объёма, то есть с изменением числа молей газообразных веществ. Посчитаем количество молей газов в левой и правой частях уравнения:

• В левой части (реагенты): $4$ моль газа ($4CO_{(г)}$).
• В правой части (продукты): $4$ моль газа ($4CO_{2(г)}$).

Поскольку число молей газообразных веществ в ходе реакции не изменяется ($\Delta n_{газ} = 4 - 4 = 0$), изменение общего давления не вызовет смещения химического равновесия.

2) нагревании

Данная реакция является экзотермической, о чём свидетельствует тепловой эффект $+Q$ в правой части уравнения. Это означает, что прямая реакция протекает с выделением теплоты. Согласно принципу Ле Шателье, при повышении температуры (нагревании) равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, то есть в сторону поглощения теплоты. Для данной реакции это будет обратная реакция (слева направо). Следовательно, нагревание сместит равновесие влево, в сторону реагентов.

3) добавлении CO

Угарный газ ($CO$) является одним из исходных веществ (реагентом). Согласно принципу Ле Шателье, при увеличении концентрации одного из реагентов равновесие смещается в сторону его расходования, то есть в сторону прямой реакции. Таким образом, добавление $CO$ в систему приведёт к смещению равновесия вправо, в сторону образования продуктов реакции ($Fe$ и $CO_2$).

4) добавлении катализатора

Катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость как прямой, так и обратной реакции в одинаковой степени. Он позволяет системе быстрее достичь состояния равновесия, но не влияет на его положение. Следовательно, добавление катализатора не приведёт к смещению равновесия.

Таким образом, из всех перечисленных воздействий только добавление $CO$ сместит равновесие в сторону продуктов реакции.

Ответ: 3