Номер 43, страница 34 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 4. Основы термохимии и химической кинетики - номер 43, страница 34.

Условие.

43. Укажите, как повлияет на смещение равновесия обратимой реакции

$4NH_3 + 5O_2 \rightleftarrows 4NO + 6H_2O + Q$

а) повышение давления;

б) понижение температуры;

в) введение катализатора;

г) повышение концентрации кислорода;

д) уменьшение концентрации воды;

е) уменьшение концентрации аммиака.

Поясните свой ответ.

Решение.

Решение 2.

Для анализа смещения равновесия в реакции $4\text{NH}_3(г) + 5\text{O}_2(г) \rightleftharpoons 4\text{NO}(г) + 6\text{H}_2\text{O}(г) + Q$ воспользуемся принципом Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в направлении, которое ослабляет это воздействие.

а) повышение давления;

В соответствии с принципом Ле Шателье, при увеличении внешнего давления химическое равновесие смещается в сторону реакции, ведущей к уменьшению общего числа молей газообразных веществ, то есть к уменьшению давления в системе. Рассчитаем количество молей газов в левой и правой частях уравнения:

• Сумма молей газообразных реагентов: $4 \text{ моль } \text{NH}_3 + 5 \text{ моль } \text{O}_2 = 9 \text{ моль}$.
• Сумма молей газообразных продуктов: $4 \text{ моль } \text{NO} + 6 \text{ моль } \text{H}_2\text{O} = 10 \text{ моль}$.

Прямая реакция ($9 \text{ моль} \to 10 \text{ моль}$) идет с увеличением числа молей газов, а обратная ($10 \text{ моль} \to 9 \text{ моль}$) — с уменьшением. Следовательно, повышение давления сместит равновесие в сторону обратной реакции, чтобы уменьшить число молей газа в системе.
Ответ: равновесие сместится влево, в сторону реагентов.

б) понижение температуры;

Прямая реакция является экзотермической, так как в уравнении указано выделение теплоты ($+Q$). Согласно принципу Ле Шателье, при понижении температуры равновесие смещается в сторону экзотермической реакции, чтобы компенсировать понижение температуры за счет выделения тепла. В данном случае экзотермической является прямая реакция.
Ответ: равновесие сместится вправо, в сторону продуктов реакции.

в) введение катализатора;

Катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость как прямой, так и обратной реакции в одинаковой степени. Он ускоряет достижение равновесия, но не влияет на его положение (не смещает равновесие), так как не изменяет равновесные концентрации, температуру или давление.
Ответ: введение катализатора не повлияет на смещение равновесия.

г) повышение концентрации кислорода;

Кислород ($O_2$) является исходным веществом (реагентом). Согласно принципу Ле Шателье, увеличение концентрации одного из реагентов смещает равновесие в сторону прямой реакции, то есть в сторону расходования этого вещества. Система будет стремиться израсходовать избыток кислорода, смещая равновесие вправо.
Ответ: равновесие сместится вправо, в сторону продуктов реакции.

д) уменьшение концентрации воды;

Вода ($H_2O$) является продуктом реакции. Согласно принципу Ле Шателье, уменьшение концентрации одного из продуктов смещает равновесие в сторону его образования, чтобы восполнить его недостаток. В данном случае система будет стремиться произвести больше воды, смещая равновесие вправо, в сторону прямой реакции.
Ответ: равновесие сместится вправо, в сторону продуктов реакции.

е) уменьшение концентрации аммиака.

Аммиак ($NH_3$) является исходным веществом (реагентом). Согласно принципу Ле Шателье, уменьшение концентрации одного из реагентов смещает равновесие в сторону его образования, чтобы восполнить его недостаток. В данном случае система будет стремиться произвести больше аммиака, смещая равновесие влево, в сторону обратной реакции.
Ответ: равновесие сместится влево, в сторону реагентов.