Номер 44, 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 44, страница 34.

Условие.

44. В системе

$2NO_2 = N_2O_4 + 58 \text{ кДж}$

установилось химическое равновесие. Учитывая, что оксид азота(IV) имеет бурую окраску, а его димер бесцветен, предположите, как будет меняться интенсивность окраски газовой смеси при одновременном повышении температуры и понижении давления.

Решение.

Решение 2.

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо применить принцип Ле Шателье, который гласит, что если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказывается внешнее воздействие (изменение температуры, давления или концентрации), то равновесие смещается в направлении, которое ослабляет это воздействие.

Рассмотрим равновесную систему:

$2NO_2 \rightleftharpoons N_2O_4 + 58 \text{ кДж}$

В этой системе оксид азота(IV) ($NO_2$) — газ бурого цвета, а его димер, тетраоксид диазота ($N_2O_4$), — бесцветный газ. Интенсивность окраски смеси зависит от концентрации $NO_2$.

Проанализируем влияние каждого фактора отдельно.

1. Повышение температуры

Прямая реакция ($2NO_2 \rightarrow N_2O_4$) является экзотермической, так как протекает с выделением теплоты (+58 кДж). Соответственно, обратная реакция ($N_2O_4 \rightarrow 2NO_2$) является эндотермической (протекает с поглощением теплоты). Согласно принципу Ле Шателье, при повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, чтобы поглотить избыток тепла. В данном случае равновесие сместится влево, в сторону образования $NO_2$. Увеличение концентрации бурого газа $NO_2$ приведёт к усилению окраски газовой смеси.

2. Понижение давления

В левой части уравнения реакции находятся 2 моля газообразного вещества ($2NO_2$), а в правой — 1 моль ($N_2O_4$). Реакция идёт с уменьшением числа молей газов. Согласно принципу Ле Шателье, при понижении давления равновесие смещается в сторону увеличения общего числа молей газов, чтобы противодействовать падению давления. Таким образом, равновесие сместится влево, в сторону образования большего количества молей газа, то есть в сторону $NO_2$. Это также приведёт к увеличению концентрации $NO_2$ и, следовательно, к усилению окраски смеси.

Вывод

И повышение температуры, и понижение давления смещают равновесие в одном и том же направлении — влево, в сторону образования бурого оксида азота(IV). Поскольку оба фактора действуют согласованно, их одновременное применение приведёт к значительному смещению равновесия и увеличению концентрации $NO_2$.

Ответ: Интенсивность бурой окраски газовой смеси усилится.