Проблема, страница 218 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 28. Современное химическое производство. Глово 7. Химия в нашей жизни - страница 218.

Условие.

Проблема. Укажите, в каком направлении нужно менять температуру и давление для смещения равновесия в сторону образования аммиака.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Реакция синтеза аммиака: $N_{2(г)} + 3H_{2(г)} \rightleftharpoons 2NH_{3(г)}$
Прямая реакция (образование аммиака) является экзотермической, т.е. протекает с выделением тепла ($\Delta H < 0$).

Найти:

В каком направлении нужно изменять температуру ($T$) и давление ($p$) для смещения химического равновесия в сторону образования аммиака ($NH_3$).

Решение:

Для определения направления смещения химического равновесия используется принцип Ле Шателье. Согласно этому принципу, если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказывается внешнее воздействие (изменение температуры, давления или концентрации), то равновесие смещается в том направлении, которое ослабляет это воздействие.

Направление изменения температуры

Реакция синтеза аммиака из азота и водорода является экзотермической, то есть протекает с выделением теплоты:
$N_{2(г)} + 3H_{2(г)} \rightleftharpoons 2NH_{3(г)} + Q$
Согласно принципу Ле Шателье, для смещения равновесия в сторону экзотермической реакции (вправо, в сторону образования $NH_3$), необходимо понижать температуру системы. Понижение температуры будет способствовать процессу, который "противодействует" этому понижению, то есть процессу выделения тепла. Таким образом, для увеличения выхода аммиака температуру следует понижать.

Направление изменения давления

Рассмотрим изменение количества молей газообразных веществ в ходе реакции.
В левой части уравнения (исходные вещества) находится $1$ моль азота и $3$ моля водорода, что в сумме составляет $1 + 3 = 4$ моля газа.
В правой части уравнения (продукт реакции) находится $2$ моля аммиака.
$ \underbrace{N_{2(г)} + 3H_{2(г)}}_{4 \text{ моль газа}} \rightleftharpoons \underbrace{2NH_{3(г)}}_{2 \text{ моль газа}} $
Прямая реакция протекает с уменьшением общего числа молей газообразных веществ, а следовательно, с уменьшением объема. Согласно принципу Ле Шателье, повышение давления смещает равновесие в сторону реакции, ведущей к уменьшению объема системы. Следовательно, для смещения равновесия в сторону образования аммиака необходимо повышать давление.

Ответ: для смещения равновесия в сторону образования аммиака необходимо понижать температуру и повышать давление.