Номер 2, страница 164 - 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 2, страница 164.

Условие.

2. Какое состояние обратимой системы называется химическим равновесием? Какими параметрами оно характеризуется? Что называется константой химического равновесия и как по её величине определить, куда смещено положение равновесия?

Решение.

Решение 2.

Какое состояние обратимой системы называется химическим равновесием?

Химическое равновесие — это такое состояние обратимой химической реакции, при котором скорость прямой реакции ($v_{прям}$) равна скорости обратной реакции ($v_{обр}$). В состоянии равновесия концентрации всех реагирующих веществ (исходных веществ и продуктов реакции) остаются постоянными во времени, так как количество вещества, образующегося в единицу времени в ходе прямой реакции, равно количеству вещества, расходующегося в ходе обратной реакции. Важно отметить, что это динамическое равновесие, то есть и прямая, и обратная реакции продолжают протекать, но с одинаковыми скоростями.

Ответ: Химическим равновесием называется состояние обратимой системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, и, как следствие, концентрации реагентов и продуктов не изменяются со временем.

Какими параметрами оно характеризуется?

Состояние химического равновесия характеризуется следующими ключевыми признаками:
1. Динамичность: Прямая и обратная реакции не прекращаются, они протекают с одинаковыми скоростями. Система находится в подвижном равновесии, а не в статическом покое.
2. Постоянство макроскопических параметров: При неизменных внешних условиях (температура, давление, объем) концентрации всех участников реакции, а также другие измеримые свойства системы (цвет, плотность и т.д.) остаются постоянными.
3. Подвижность: Равновесие может быть смещено при изменении внешних условий. При изменении концентрации одного из веществ, температуры или давления, равновесие смещается в сторону, которая противодействует этому изменению (согласно принципу Ле Шателье), до достижения нового состояния равновесия.
4. Достижимость с двух сторон: Одно и то же состояние равновесия может быть достигнуто как исходя из исходных веществ (прямая реакция), так и исходя из продуктов реакции (обратная реакция).

Ответ: Химическое равновесие характеризуется динамичностью (равенством скоростей прямой и обратной реакций), постоянством макроскопических параметров (концентраций, давления, температуры) при неизменных внешних условиях и подвижностью (смещением при изменении внешних условий).

Что называется константой химического равновесия и как по её величине определить, куда смещено положение равновесия?

Константой химического равновесия ($K_c$) называется величина, которая представляет собой отношение произведения равновесных молярных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных молярных концентраций исходных веществ, возведенных в степени, равные их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Для общей обратимой реакции вида $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$ константа равновесия ($K_c$) выражается формулой:
$K_c = \frac{[C]^c \cdot [D]^d}{[A]^a \cdot [B]^b}$
где $[A], [B], [C], [D]$ — равновесные молярные концентрации веществ. Величина константы равновесия для данной реакции зависит только от температуры и не зависит от начальных концентраций веществ или давления.

По величине константы равновесия можно судить о положении равновесия, то есть о том, в какой степени исходные вещества превращаются в продукты:
- Если $K_c > 1$, то в равновесной смеси преобладают продукты реакции. Это означает, что равновесие смещено вправо, в сторону образования продуктов. Прямая реакция протекает в большей степени, чем обратная.
- Если $K_c < 1$, то в равновесной смеси преобладают исходные вещества. Это означает, что равновесие смещено влево, в сторону исходных веществ. Обратная реакция протекает в большей степени, чем прямая.
- Если $K_c \approx 1$, то концентрации исходных веществ и продуктов реакции в равновесной смеси сопоставимы, и ни одна из реакций не имеет значительного преимущества.

Ответ: Константа химического равновесия — это отношение произведения равновесных концентраций продуктов к произведению равновесных концентраций реагентов в степенях их коэффициентов. Если $K_c > 1$, равновесие смещено в сторону продуктов (вправо); если $K_c < 1$, равновесие смещено в сторону реагентов (влево).