Номер 9, 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 9, страница 165.

Условие.

9. Укажите все возможные способы смещения равновесия в системе

$2SO_2(\text{г.}) + O_2(\text{г.}) \rightleftharpoons 2SO_3(\text{г.}) + Q$

в сторону образования оксида серы(VI).

Решение.

Решение 2.

Решение

Для смещения химического равновесия в обратимой реакции $2SO_{2(г.)} + O_{2(г.)} \rightleftharpoons 2SO_{3(г.)} + Q$ в сторону образования оксида серы(VI) ($SO_3$), необходимо руководствоваться принципом Ле Шателье. Этот принцип гласит, что если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в направлении, которое ослабляет это воздействие. Проанализируем влияние различных факторов на данную систему.

1. Изменение концентрации
Для смещения равновесия вправо (в сторону продуктов), необходимо увеличить концентрацию исходных веществ или уменьшить концентрацию продуктов. В данной реакции это означает увеличение концентрации диоксида серы ($SO_2$) или кислорода ($O_2$), либо удаление из системы образующегося оксида серы(VI) ($SO_3$).
Ответ: Увеличение концентрации реагентов ($SO_2$ и/или $O_2$) или уменьшение концентрации продукта ($SO_3$).

2. Изменение давления
Давление влияет на равновесие в реакциях с участием газов, если изменяется их общее количество (объем). В левой части уравнения суммарное количество моль газов составляет $n_{реагентов} = 2 + 1 = 3$ моль. В правой части — $n_{продуктов} = 2$ моль. Прямая реакция идет с уменьшением числа моль газов. Согласно принципу Ле Шателье, увеличение давления смещает равновесие в сторону меньшего объема (меньшего числа моль газов). Следовательно, для увеличения выхода $SO_3$ необходимо повышать давление.
Ответ: Повышение давления.

3. Изменение температуры
Наличие $+Q$ в правой части уравнения означает, что прямая реакция является экзотермической (протекает с выделением теплоты). Согласно принципу Ле Шателье, понижение температуры смещает равновесие в сторону экзотермической реакции, чтобы скомпенсировать потерю тепла. Таким образом, понижение температуры будет способствовать образованию $SO_3$.
Ответ: Понижение температуры.

Необходимо также отметить, что использование катализатора (в промышленности для этой реакции используют $V_2O_5$) не смещает химическое равновесие, так как он в равной степени ускоряет и прямую, и обратную реакции. Катализатор лишь позволяет быстрее достичь состояния равновесия.