Номер 10, страница 165 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 23. Химическое равновесие и способы его смещения - номер 10, страница 165.

Условие.

10. В какую сторону при увеличении температуры сместится химическое равновесие в системе $PCl_5 \rightleftharpoons PCl_3 + Cl_2$ если температурные коэффициенты прямой и обратной реакций равны соответственно 2,2 и 3,1?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Химическая система: $PCl_5 \rightleftharpoons PCl_3 + Cl_2$
Температурный коэффициент прямой реакции: $\gamma_{пр} = 2.2$
Температурный коэффициент обратной реакции: $\gamma_{обр} = 3.1$

Найти:

В какую сторону сместится химическое равновесие при увеличении температуры.

Решение:

Смещение химического равновесия при изменении температуры подчиняется принципу Ле Шателье. Согласно этому принципу, при увеличении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (реакции, идущей с поглощением теплоты, $\Delta H > 0$). Чтобы определить, какая из реакций (прямая или обратная) является эндотермической, необходимо проанализировать связь между температурными коэффициентами и энергиями активации.

Температурный коэффициент реакции ($\gamma$) показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10 градусов. Скорость реакции тем сильнее зависит от температуры (и, соответственно, тем больше значение $\gamma$), чем выше её энергия активации ($E_а$).

В условии даны значения температурных коэффициентов для прямой и обратной реакций:
$\gamma_{пр} = 2.2$
$\gamma_{обр} = 3.1$

Поскольку $\gamma_{обр} > \gamma_{пр}$ ($3.1 > 2.2$), это означает, что энергия активации обратной реакции больше энергии активации прямой реакции:
$E_{а, обр} > E_{а, пр}$

Тепловой эффект прямой реакции ($\Delta H$) определяется как разность между энергией активации прямой и обратной реакций:
$\Delta H = E_{а, пр} - E_{а, обр}$

Так как $E_{а, обр} > E_{а, пр}$, разность будет отрицательной:
$\Delta H < 0$

Отрицательное значение теплового эффекта ($\Delta H < 0$) означает, что прямая реакция ($PCl_5 \rightarrow PCl_3 + Cl_2$) является экзотермической (протекает с выделением теплоты). Следовательно, обратная реакция ($PCl_3 + Cl_2 \rightarrow PCl_5$) является эндотермической (протекает с поглощением теплоты).

Согласно принципу Ле Шателье, при увеличении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, чтобы скомпенсировать внешнее воздействие. В данной системе эндотермической является обратная реакция. Таким образом, равновесие сместится влево, в сторону образования исходного вещества $PCl_5$.

Ответ: При увеличении температуры химическое равновесие сместится влево, в сторону обратной реакции (в сторону образования $PCl_5$).