Номер 3, страница 70, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Какие факторы влияют на смещение химического равновесия?

Химическое равновесие — это состояние обратимой химической реакции, при котором скорости прямой и обратной реакций равны. Смещение химического равновесия происходит под действием внешних факторов, что описывается принципом Ле Шателье-Брауна: если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится в таком направлении, чтобы ослабить это воздействие. Основными факторами, влияющими на смещение равновесия, являются концентрация, температура и давление.

Влияние концентрации

Изменение концентрации одного из участвующих в реакции веществ нарушает состояние равновесия. В ответ система стремится компенсировать это изменение.

• При увеличении концентрации исходных веществ (реагентов) равновесие смещается в сторону продуктов реакции (вправо).

• При увеличении концентрации продуктов реакции равновесие смещается в сторону исходных веществ (влево).

• Соответственно, при уменьшении концентрации какого-либо вещества равновесие смещается в сторону его образования.

Например, для обратимой реакции синтеза аммиака $ N_2(г) + 3H_2(г) \rightleftharpoons 2NH_3(г) $, увеличение концентрации азота $ N_2 $ или водорода $ H_2 $ приведет к смещению равновесия вправо, то есть в сторону образования большего количества аммиака. Удаление аммиака из системы также сместит равновесие вправо.

Ответ: При увеличении концентрации одного из веществ равновесие смещается в сторону его расходования, а при уменьшении концентрации — в сторону его образования.

Влияние температуры

Влияние температуры на химическое равновесие зависит от теплового эффекта реакции ($ \Delta H $).

• Для экзотермических реакций ($ \Delta H < 0 $), которые идут с выделением теплоты ($ A \rightleftharpoons B + Q $), повышение температуры смещает равновесие влево, в сторону эндотермической (обратной) реакции. Понижение температуры, наоборот, смещает равновесие вправо, в сторону экзотермической (прямой) реакции.

• Для эндотермических реакций ($ \Delta H > 0 $), которые идут с поглощением теплоты ($ A \rightleftharpoons B - Q $), повышение температуры смещает равновесие вправо, в сторону прямой реакции. Понижение температуры смещает равновесие влево, в сторону обратной реакции.

Например, синтез аммиака является экзотермической реакцией: $ N_2(г) + 3H_2(г) \rightleftharpoons 2NH_3(г) + Q $. Следовательно, для увеличения выхода продукта (аммиака) необходимо проводить реакцию при более низких температурах.

Ответ: Повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции (поглощения тепла), а понижение температуры — в сторону экзотермической реакции (выделения тепла).

Влияние давления

Изменение давления оказывает влияние на равновесие только в тех реакциях, в которых участвуют газообразные вещества и при этом изменяется их суммарный объем (число молей).

• Увеличение давления смещает равновесие в сторону реакции, ведущей к уменьшению общего числа молей газов (к уменьшению объема).

• Уменьшение давления смещает равновесие в сторону реакции, ведущей к увеличению общего числа молей газов (к увеличению объема).

• Если реакция протекает без изменения числа молей газообразных веществ, то изменение давления не влияет на положение равновесия.

Например, в реакции $ N_2(г) + 3H_2(г) \rightleftharpoons 2NH_3(г) $ из 4 молей исходных газов ($1+3=4$) образуется 2 моля продукта. Увеличение давления сместит равновесие вправо, в сторону меньшего числа молей. Для реакции $ H_2(г) + Cl_2(г) \rightleftharpoons 2HCl(г) $ число молей газов слева и справа одинаково (2 моль), поэтому давление не будет смещать равновесие.

Ответ: Увеличение давления смещает равновесие в сторону меньшего числа молей газов, а уменьшение давления — в сторону большего числа молей газов.

Важно также отметить, что катализатор не влияет на смещение химического равновесия. Катализатор одинаково ускоряет как прямую, так и обратную реакции, поэтому он лишь способствует более быстрому достижению равновесного состояния, но не изменяет его положение.

Ответ: Катализаторы не смещают химическое равновесие, а только ускоряют его установление.