Номер 3, страница 70 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Примените свои знания. Параграф 12. Обратимость химических реакций. Химическое равновесие и способы его смещения. Глава II. Химические реакции - номер 3, страница 70.

Условие.

3. Дайте характеристику реакции синтеза оксида азота(IV) из оксида азота(II) и кислорода, рассмотрите условия смещения равновесия вправо.

Решение.

Решение 2.

Реакция синтеза оксида азота(IV) из оксида азота(II) и кислорода описывается следующим обратимым уравнением:

$2NO(г) + O_2(г) \rightleftharpoons 2NO_2(г)$

Характеристика реакции

Данную химическую реакцию можно охарактеризовать по нескольким признакам:

• По числу и составу исходных веществ и продуктов: это реакция соединения, так как из двух более простых веществ (оксид азота(II) и кислород) образуется одно более сложное вещество (оксид азота(IV)).
• По изменению степеней окисления: это окислительно-восстановительная реакция. Азот изменяет свою степень окисления с +2 (в NO) до +4 (в NO₂), то есть окисляется и является восстановителем. Кислород изменяет степень окисления с 0 (в O₂) до -2 (в NO₂), то есть восстанавливается и является окислителем.
• По агрегатному состоянию (фазовому составу): это гомогенная реакция, поскольку все участвующие вещества (NO, O₂, NO₂) находятся в одной фазе – газообразной.
• По тепловому эффекту: это экзотермическая реакция, так как она протекает с выделением тепла. Тепловой эффект реакции $ΔH = -114,1$ кДж/моль.
• По направлению протекания: это обратимая реакция. Она протекает одновременно как в прямом (образование NO₂), так и в обратном (распад NO₂) направлении.
• По наличию катализатора: это некаталитическая реакция, так как она протекает с достаточной скоростью без участия катализатора.

Условия смещения равновесия вправо

Смещение химического равновесия вправо (в сторону образования продуктов, то есть NO₂) подчиняется принципу Ле Шателье. Согласно этому принципу, если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в том направлении, которое ослабляет это воздействие.

Запишем уравнение с учетом теплового эффекта: $2NO(г) + O_2(г) \rightleftharpoons 2NO_2(г) + Q$

• Изменение температуры: Прямая реакция является экзотермической (протекает с выделением тепла, $Q > 0$). Чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции, необходимо отводить тепло из системы, то есть понижать температуру.
• Изменение давления: В левой части уравнения находятся $2+1=3$ моль газа, а в правой — $2$ моль газа. Прямая реакция идет с уменьшением общего числа молей газов, что приводит к уменьшению объема системы. Согласно принципу Ле Шателье, повышение давления смещает равновесие в сторону меньшего объема, то есть вправо.
• Изменение концентрации: Чтобы сместить равновесие вправо, необходимо увеличить концентрацию исходных веществ (NO или O₂) или уменьшить концентрацию продукта (NO₂), например, непрерывно выводя его из зоны реакции.

Применение катализатора не смещает химическое равновесие, так как он в равной степени ускоряет и прямую, и обратную реакции, позволяя лишь быстрее достичь равновесного состояния.

Ответ: Реакция синтеза оксида азота(IV) является реакцией соединения, окислительно-восстановительной, гомогенной, экзотермической, обратимой и некаталитической. Для смещения равновесия в сторону образования оксида азота(IV) (вправо) необходимо понижать температуру, повышать давление, а также увеличивать концентрацию исходных веществ (NO и O₂) или удалять продукт (NO₂) из системы.