Химическое равновесие

Система находится в равновесии, если её состояние не изменяется во времени. Подвижное динамическое равновесие сохраняется во времени не из-за отсутствия процесса, а вследствие его протекания в двух противоположных направлениях с равными скоростями. Равенство скоростей прямой и обратной реакции - условие сохранения равновесия системы.

Примером обратимой реакции является реакция

H2 + I2 2HI

Изменение скоростей прямой (v1) и обратной (v2) реакций во времени представлены на графике:

В начальный момент времени в системе имеются лишь исходные вещества H2 и I2, и отсутствует HI, поэтому v1 имеет максимальное значение, а v2 равно 0. В процессе реакции v1 уменьшается с уменьшением [H2] и [I2], а v2 увеличивается с увеличением [HI] до тех пор, пока не установится равновесие, то есть v1 станет равной v2.

Для равновесия имеем: v1 = v2 или k1´[H2]´[I2] = k2·[HI]2 или

, где К - константа равновесия.

 

Закон действия масс: отношение произведения концентраций продуктов реакции к произведению концентраций исходных веществ, все концентрации в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам, есть постоянная, называемая константой равновесия.

Для mA + nB pC + qD имеем: K =

Для N2 + 3H2 2NH3 имеем: K =

Константа равновесия - это количественная мера прямой реакции данного уравнения.

К=0 - прямая реакция не идет;

К= - прямая реакция идет до конца.

К>1 - равновесие сдвинуто вправо;

К<1 - равновесие сдвинуто влево.

 

Константа равновесия реакции К связана с величиной изменения стандартной энергии Гиббса DG для этой же реакции:

DG = -RTlnK или DG = -2,3RTlgK или К = 10-0,435 DG /RT

Если К>1, то lgK>0 и DG <0, то есть, если равновесие сдвинуто вправо, то реакция - переход от исходного состояния к равновесному - идет самопроизвольно.

Если К<1, то lgK<0 и DG >0, то есть, если равновесие сдвинуто влево, то реакция самопроизвольно вправо не идет.

Константа позволяет рассчитать количества веществ в момент равновесия.

 

Пример. В объёме, равном 1 л смешали 1 моль Н2 и 1 моль I2. Найти равновесные концентрации веществ, если К=4.

Решение. Имеем H2 + I2 2HI

Снач 1 1 0

Сравн 1-x 1-x 2x

K = = (2x)2/(1-x)2 = 4; 2x/(1-x) = 2; 2x =2-2x, 4x=2, x=0,5. В момент равновесия имеем [H2] = [I2] = 0,5М; [HI] = 1М.

 

Закон смещения равновесия.Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, в системе возникает процесс, который противодействует внешнему воздействию.

Действие температуры.Увеличение температуры сдвигает равновесие в сторону эндотермической реакции. Уменьшение температуры - в сторону экзотермической реакции.

Действие давления.Повышение давления сдвигает равновесие в сторону меньшего числа газообразных молекул. Понижение давления - в сторону большего числа газообразных молекул.

Действие концентрации.Увеличение концентрации вещества сдвигает равновесие в сторону реакции, которая уменьшает количество этого вещества. Уменьшение концентрации - в сторону реакции, которая увеличивает количество этого вещества.

 

Пример. В какую сторону сместится равновесие

N2 + 3H2 2NH3 DН < 0

а) при увеличении температуры; б) при увеличении давления; в) при увеличении концентрации водорода?

Решение: а) Поскольку DН < 0, то прямая реакция экзотермическая, а обратная эндотермическая. Согласно приведенному выше правилу, равновесие сдвигается влево.



б) Все вещества газообразные, причем в левой части уравнения четыре молекулы, а в правой - две. Равновесие сдвинется вправо.

в) Увеличение концентрации водорода сдвинет равновесие вправо.

 

5. Растворы.

 






Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 102; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2017 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.093 сек.