Вопрос ✔, страница 66 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Вопрос в параграфе. Параграф 12. Обратимость химических реакций. Химическое равновесие и способы его смещения. Глава II. Химические реакции - страница 66.

Условие.

Вы знакомы с реакциями, идущими только в одном направлении, т. е. с необратимыми реакциями. Существуют ли обратимые процессы? В чём их особенность?

Решение.

Решение 2.

Да, наряду с необратимыми реакциями, которые идут только в одном направлении, существует множество обратимых процессов (или обратимых реакций). Фактически, большинство химических реакций в той или иной степени обратимы.

Главная особенность обратимых реакций заключается в том, что они способны протекать одновременно в двух противоположных направлениях: прямом (превращение реагентов в продукты) и обратном (превращение продуктов обратно в реагенты). В уравнениях таких реакций это обозначается специальным знаком обратимости — двумя противоположно направленными стрелками $ \rightleftharpoons $.

Классическим примером является синтез аммиака:

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

В этой системе азот ($N_2$) и водород ($H_2$) реагируют, образуя аммиак ($NH_3$), и одновременно с этим аммиак разлагается обратно на исходные вещества.

Ключевая особенность, вытекающая из двойственного направления, — это достижение состояния химического равновесия. По мере протекания прямой реакции концентрация реагентов уменьшается, и скорость прямой реакции падает. В то же время, по мере накопления продуктов, их концентрация растет, и скорость обратной реакции увеличивается. В определенный момент времени скорости прямой и обратной реакций становятся равными ($ V_{прямая} = V_{обратная} $). Это и есть состояние химического равновесия.

В состоянии равновесия концентрации всех веществ (и реагентов, и продуктов) остаются постоянными, хотя сами реакции не прекращаются. Это называется динамическим равновесием. Из-за этого обратимые реакции никогда не идут "до конца", и в равновесной смеси всегда присутствуют все компоненты реакции. Выход продукта в таких реакциях всегда меньше 100%.

Другие примеры обратимых реакций:

• Реакция этерификации: $ CH_3COOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5 + H_2O $
• Диссоциация тетраоксида диазота: $ N_2O_4(г) \rightleftharpoons 2NO_2(г) $
• Гидролиз многих солей.

Таким образом, если необратимые реакции характеризуются практически полным превращением реагентов в продукты, то обратимые реакции характеризуются достижением динамического равновесия, при котором в системе сосуществуют и исходные вещества, и продукты.

Ответ: Да, обратимые процессы существуют. Их основная особенность заключается в том, что они могут протекать одновременно в прямом и обратном направлениях. В результате они не идут до полного завершения, а достигают состояния динамического химического равновесия, при котором скорости прямой и обратной реакций равны, и в реакционной смеси присутствуют как исходные вещества, так и продукты в постоянных концентрациях.