Номер 38, страница 33 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 4. Основы термохимии и химической кинетики - номер 38, страница 33.

Условие.

38. Какие факторы способствуют смещению равновесия в эндотермической реакции восстановления углекислого газа углеродом до угарного газа в сторону образования продукта реакции?

Решение.

Решение 2.

Решение

Рассматриваемая реакция — это восстановление углекислого газа твердым углеродом до угарного газа. Эта реакция является обратимой, гетерогенной и эндотермической. Уравнение реакции имеет вид:
$C_{(тв)} + CO_{2(г)} \rightleftharpoons 2CO_{(г)}, \Delta H > 0$

Для определения факторов, которые смещают химическое равновесие в сторону образования продукта реакции (вправо), необходимо применить 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 противодействует этому воздействию.

Проанализируем влияние каждого фактора отдельно.

1. Температура
Прямая реакция ($C + CO_2 \rightarrow 2CO$) является эндотермической, то есть протекает с поглощением теплоты. Согласно принципу Ле Шателье, при повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, чтобы поглотить избыток тепла. Таким образом, повышение температуры системы будет смещать равновесие вправо, в сторону образования угарного газа.

2. Давление
Влияние давления сказывается на равновесии реакций, протекающих с изменением числа молей газообразных веществ. В левой части уравнения находится 1 моль газа ($CO_2$), а в правой — 2 моля газа ($CO$). Прямая реакция идет с увеличением общего числа молей газов. Согласно принципу Ле Шателье, понижение давления в системе смещает равновесие в сторону реакции, ведущей к увеличению объема (числа молей газов). Следовательно, понижение давления смещает равновесие вправо.

3. Концентрация веществ
- Увеличение концентрации реагентов. При увеличении концентрации исходного газообразного вещества ($CO_2$) равновесие сместится вправо, в сторону его расходования. Углерод ($C$) является твердым веществом, и его концентрация считается постоянной, поэтому изменение его количества (до тех пор, пока он полностью не израсходуется) не влияет на положение равновесия.
- Уменьшение концентрации продуктов. При уменьшении концентрации продукта ($CO$), например, при его постоянном отводе из реакционной зоны, равновесие будет смещаться вправо, чтобы восполнить его убыль.

Катализатор не является таким фактором, так как он в равной степени ускоряет и прямую, и обратную реакции, способствуя лишь скорейшему достижению равновесия, но не изменяя его положения.

Ответ: Смещению равновесия в эндотермической реакции восстановления углекислого газа углеродом до угарного газа в сторону образования продукта способствуют: повышение температуры, понижение давления, увеличение концентрации углекислого газа ($CO_2$) и удаление угарного газа ($CO$) из реакционной системы.