Номер 3, страница 47 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть I. Обратимость химических реакций. Химическое равновесие и способы его смещения. Глава II. Химические реакции - номер 3, страница 47.

Условие.

3. Химическое равновесие — это ________.

Решение.

Решение 2.

Химическое равновесие

Химическое равновесие — это состояние химической системы, в которой протекает обратимая реакция, при котором скорость прямой реакции (превращение реагентов в продукты) становится равной скорости обратной реакции (превращение продуктов обратно в реагенты). В результате такого равенства скоростей видимые изменения в системе прекращаются: концентрации всех реагентов и продуктов остаются постоянными при неизменных внешних условиях (температура, давление).

Ключевые характеристики химического равновесия:

• Динамичность: Равновесие не означает прекращение химических процессов. На микроскопическом уровне молекулы реагентов непрерывно превращаются в продукты, и одновременно молекулы продуктов превращаются обратно в реагенты. Это состояние называют динамическим равновесием.
• Постоянство концентраций: Поскольку вещества образуются с той же скоростью, с которой они расходуются, их концентрации в системе не изменяются с течением времени.
• Достижимость с двух сторон: Состояние равновесия может быть достигнуто как при смешивании исходных веществ, так и при разложении продуктов реакции.
• Подвижность: Равновесие является устойчивым только при постоянных внешних условиях. При изменении температуры, давления или концентрации одного из веществ равновесие смещается, и система переходит в новое состояние равновесия. Это явление описывается принципом Ле Шателье.

Математически химическое равновесие для общей обратимой реакции вида:
$aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$
описывается равенством скоростей прямой ($v_{прям}$) и обратной ($v_{обр}$) реакций.

Согласно закону действующих масс:
Скорость прямой реакции: $v_{прям} = k_{прям}[A]^a[B]^b$
Скорость обратной реакции: $v_{обр} = k_{обр}[C]^c[D]^d$
где $k_{прям}$ и $k_{обр}$ — константы скоростей, а $[A], [B], [C], [D]$ — равновесные молярные концентрации веществ.

В момент равновесия $v_{прям} = v_{обр}$, следовательно:
$k_{прям}[A]^a[B]^b = k_{обр}[C]^c[D]^d$

Отношение констант скоростей является постоянной величиной для данной реакции при данной температуре и называется константой химического равновесия ($K_c$):
$K_c = \frac{k_{прям}}{k_{обр}} = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$

Величина константы равновесия характеризует глубину протекания реакции:

• Если $K_c \gg 1$, равновесие сильно смещено в сторону продуктов (вправо).
• Если $K_c \ll 1$, равновесие смещено в сторону исходных веществ (влево), реакция практически не идет.
• Если $K_c \approx 1$, концентрации реагентов и продуктов в состоянии равновесия сопоставимы.

Принцип Ле Шателье

Принцип, позволяющий предсказать направление смещения равновесия, гласит: "Если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится в том направлении, которое ослабляет это воздействие".

1. Влияние концентрации:
   • При увеличении концентрации реагента равновесие смещается вправо (в сторону продуктов).
   • При увеличении концентрации продукта равновесие смещается влево (в сторону реагентов).
   • При уменьшении концентрации вещества равновесие смещается в сторону его образования.
2. Влияние давления (для реакций с участием газов):
   • При увеличении давления равновесие смещается в сторону меньшего числа молей газов.
   • При уменьшении давления равновесие смещается в сторону большего числа молей газов.
   • Если число молей газов в левой и правой частях уравнения одинаково, давление не влияет на положение равновесия.
3. Влияние температуры:
   • При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (той, что идет с поглощением тепла, $\Delta H > 0$).
   • При понижении температуры равновесие смещается в сторону экзотермической реакции (той, что идет с выделением тепла, $\Delta H < 0$).
   Изменение температуры — единственный фактор, который изменяет значение самой константы равновесия $K_c$.
4. Влияние катализатора:
   Катализатор одинаково ускоряет и прямую, и обратную реакции, поэтому он не смещает химическое равновесие, а лишь способствует более быстрому его достижению.

Ответ: Химическое равновесие – это динамическое состояние обратимой химической системы, при котором скорости прямой и обратной реакций равны, а концентрации всех веществ остаются постоянными. Положение равновесия может изменяться под влиянием внешних факторов (концентрации, давления, температуры) в соответствии с принципом Ле Шателье и количественно характеризуется константой равновесия $K_c$.