Номер 5, страница 49 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

5. В какой системе химическое равновесие сместится в одну сторону как при повышении давления, так и при понижении температуры?

1) $N_2(\text{г}) + 3H_2(\text{г}) \rightleftharpoons 2NH_3(\text{г}) + Q$

2) $N_2(\text{г}) + O_2(\text{г}) \rightleftharpoons 2NO(\text{г}) - Q$

3) $C_2H_2(\text{г}) \rightleftharpoons 2C(\text{тв}) + H_2(\text{г}) - Q$

4) $H_2(\text{г}) + Cl_2(\text{г}) \rightleftharpoons 2HCl(\text{г}) + Q$

Ответ: □

Поясните свой выбор.

Для решения этой задачи необходимо применить принцип Ле-Шателье, который гласит, что если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в направлении, которое ослабляет это воздействие.

Рассмотрим два фактора:

• Повышение давления: смещает равновесие в сторону, где меньше молей газообразных веществ.
• Понижение температуры: смещает равновесие в сторону экзотермической реакции (реакции с выделением тепла, обозначается $+Q$).

Проанализируем каждую из предложенных систем:

1) $N_2\text{(г)} + 3H_2\text{(г)} \rightleftharpoons 2NH_3\text{(г)} + Q$
Влияние давления: В левой части уравнения суммарное количество молей газа равно $1 + 3 = 4$ моль. В правой части — $2$ моль газа. При повышении давления равновесие сместится в сторону меньшего количества молей газа, то есть вправо, в сторону образования аммиака.
Влияние температуры: Прямая реакция является экзотермической ($+Q$). При понижении температуры равновесие смещается в сторону экзотермической реакции, то есть вправо.
В этой системе оба воздействия (повышение давления и понижение температуры) смещают равновесие в одну и ту же сторону (вправо).

2) $N_2\text{(г)} + O_2\text{(г)} \rightleftharpoons 2NO\text{(г)} - Q$
Влияние давления: В левой части $1 + 1 = 2$ моль газа, и в правой части $2$ моль газа. Поскольку количество молей газа не изменяется, изменение давления не смещает равновесие.
Влияние температуры: Прямая реакция является эндотермической ($-Q$). При понижении температуры равновесие сместится в сторону обратной, экзотермической реакции, то есть влево.

3) $C_2H_2\text{(г)} \rightleftharpoons 2C\text{(тв)} + H_2\text{(г)} - Q$
Влияние давления: Влияние давления определяется только газообразными веществами. В левой части $1$ моль газа ($C_2H_2$), в правой части также $1$ моль газа ($H_2$), так как углерод C находится в твёрдом состоянии. Изменение давления не смещает равновесие.
Влияние температуры: Прямая реакция эндотермическая ($-Q$). При понижении температуры равновесие сместится в сторону обратной, экзотермической реакции, то есть влево.

4) $H_2\text{(г)} + Cl_2\text{(г)} \rightleftharpoons 2HCl\text{(г)} + Q$
Влияние давления: В левой части $1 + 1 = 2$ моль газа, и в правой части $2$ моль газа. Изменение давления не смещает равновесие.
Влияние температуры: Прямая реакция экзотермическая ($+Q$). При понижении температуры равновесие сместится в сторону прямой реакции, то есть вправо.

Таким образом, единственная система, в которой равновесие смещается в одну и ту же сторону как при повышении давления, так и при понижении температуры, — это система под номером 1.

Ответ: 1