Номер 46, страница 34 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

4. Основы термохимии и химической кинетики. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 46, страница 34.

Условие.

46. Укажите, для каких из указанных реакций уменьшение объема сосуда приведет к смещению равновесия в том же направлении, что и понижение температуры:

a) $N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO - Q$

б) $CO_2 + C \rightleftharpoons 2CO - Q$

в) $2CO + O_2 \rightleftharpoons 2CO_2 + Q$

г) $CO + H_2O(г.) \rightleftharpoons CO_2 + H_2 + Q$

Решение.

Решение 2.

Для решения этой задачи воспользуемся принципом Ле Шателье, который гласит, что если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в направлении, которое ослабляет это воздействие.

1. Понижение температуры смещает равновесие в сторону экзотермической реакции (реакции, идущей с выделением теплоты, обозначается как $+Q$).

2. Уменьшение объёма сосуда приводит к увеличению давления в системе. В ответ на это равновесие смещается в сторону, где образуется меньшее количество молей газообразных веществ.

Рассмотрим каждую реакцию по отдельности.

а) $N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO - Q$

Знак «$-Q$» означает, что прямая реакция является эндотермической (поглощает тепло). Следовательно, экзотермической будет обратная реакция. При понижении температуры равновесие сместится в сторону экзотермической реакции, то есть влево, в сторону исходных веществ.

Теперь проанализируем влияние объёма. Сумма молей газов в левой части уравнения: $1 (\text{моль } N_2) + 1 (\text{моль } O_2) = 2$ моля. В правой части: $2$ моля $NO$. Поскольку число молей газообразных веществ в левой и правой частях одинаково, изменение объёма (и давления) не приведёт к смещению равновесия.

Направления смещения не совпадают (смещение влево и отсутствие смещения).

Ответ: не удовлетворяет условию.

б) $CO_2 + C \rightleftharpoons 2CO - Q$

Прямая реакция эндотермическая ($-Q$), а обратная — экзотермическая. При понижении температуры равновесие сместится в сторону обратной (экзотермической) реакции, то есть влево.

Анализируем влияние объёма. В левой части уравнения находится $1$ моль газообразного вещества ($CO_2$), так как углерод ($C$) — твёрдое вещество. В правой части — $2$ моля газообразного вещества ($CO$). Уменьшение объёма смещает равновесие в сторону меньшего числа молей газов, то есть влево ($1 < 2$).

Оба воздействия (понижение температуры и уменьшение объёма) смещают равновесие влево.

Ответ: удовлетворяет условию.

в) $2CO + O_2 \rightleftharpoons 2CO_2 + Q$

Знак «$+Q$» означает, что прямая реакция является экзотермической. При понижении температуры равновесие сместится в сторону прямой (экзотермической) реакции, то есть вправо.

Анализируем влияние объёма. Сумма молей газов в левой части: $2 (\text{моль } CO) + 1 (\text{моль } O_2) = 3$ моля. В правой части: $2$ моля $CO_2$. Уменьшение объёма смещает равновесие в сторону меньшего числа молей газов, то есть вправо ($2 < 3$).

Оба воздействия смещают равновесие вправо.

Ответ: удовлетворяет условию.

г) $CO + H_2O(г.) \rightleftharpoons CO_2 + H_2 + Q$

Прямая реакция экзотермическая ($+Q$). При понижении температуры равновесие сместится в сторону прямой реакции, то есть вправо.

Анализируем влияние объёма. Сумма молей газов в левой части: $1 (\text{моль } CO) + 1 (\text{моль } H_2O) = 2$ моля. В правой части: $1 (\text{моль } CO_2) + 1 (\text{моль } H_2) = 2$ моля. Поскольку число молей газообразных веществ не изменяется, уменьшение объёма не приведёт к смещению равновесия.

Направления смещения не совпадают (смещение вправо и отсутствие смещения).

Ответ: не удовлетворяет условию.