Тема 6. Влияние температуры и давления на химическое равновесие

Цель занятия. В ходе этого занятия вы узнаете, что такое химическое равновесие и как на положение равновесия влияет изменение температуры и давления.

 

Существуют реакции двух типов: обратимые и необратимые. Обратимые реакции – это такие реакции, для которых возможно протекание обратной реакции. Для необратимых реакций протекание обратной реакции невозможно.

В случае, если реакция обратима, превращение реагентов в продукты в определённый момент после начала реакции прекращается, и устанавливается химическое равновесие – состояние системы, в котором скорость прямой и обратной реакций равны. Отметим, что химическое равновесие – динамическое, то есть в состоянии равновесия в системе прямая и обратная реакции не прекращаются, а протекают с одинаковыми скоростями.

Химическое равновесие характеризуется равновесными концентрациями всех компонентов системы, реагентов и продуктов. Отклонение одной из концентраций от равновесного значения (дополнительное внесение в систему одного из компонентов) приводит к изменению положения химического равновесия.

На положение химического равновесия, помимо концентраций компонентов, могут оказывать существенное влияние температура и давление в системе. Особо выражено это влияние на системы, в которых имеет место выделение или поглощение газообразных веществ в ходе реакции.

Рассмотрим в качестве примера реакцию разложения карбоната:

 .

При комнатной температуре равновесие практически полностью смещено влево, в сторону образования карбоната кальция, при температуре 1200°C – вправо, в сторону разложения карбоната кальция на оксид кальция и оксид углерода(IV). Таким образом, имеет место непосредственное влияние температуры на положение химического равновесия: чем выше температура, тем в большей степени равновесие смещено вправо. Как правило, увеличение температуры приводит к смещению равновесия в ту сторону, где количество «газовых молей», то есть количество вещества газов, больше. Увеличение давления имеет обратный эффект и приводит к смещению равновесия в сторону, где газовых молей меньше.

Это был пример гетерогенной системы с протекающей в ней обратимой реакцией. Следующий пример – типичная гомогенная газофазная реакция: димеризация оксида азота(IV):

 .

Оксид азота(IV) имеет характерную ярко-выраженную бурую окраску. А его димер – бесцветен. Таким образом, смещение равновесия в сторону образования мономера будет приводить к усилению окраски, а смещение равновесия в сторону образования димера – к ослабеванию. Это позволяет следить за положением химического равновесия в системе по интенсивности окраски.

Поскольку в ходе реакции происходит изменение числа газовых молей, влияние температуры и давления на этот процесс весьма существенно. Увеличение температуры способствует образованию мономерной формы, а уменьшение – димерной формы двуокиси азота. Увеличение давления, наоборот, приводит к смещению равновесия в сторону образования димерной, уменьшения – мономерной.

 

Выполнение лабораторной работы «Влияние температуры на химическое равновесие» ориентировано на проведение эксперимента, позволяющего установить, как охлаждение и нагревание газообразного оксида азота(IV) влияет на положение равновесия в обратимой реакции димеризации.

При выполнении лабораторной работы обратите внимание на изменение окраски оксида азота(IV) при охлаждении заполненной им колбы охлаждающей смесью и при выдерживании её в горячей воде. Сделайте соответствующие выводы, касательно изменения положения равновесия в системе при увеличении и понижении температуры.

Выполните задания электронного образовательного ресурса Лабораторная работа «Влияние температуры на положение химического равновесия» (углублённый уровень сложности).

 

Выполнение лабораторной работы «Влияние давления на химическое равновесие» ориентировано на проведение эксперимента с оксидом азота(IV), который позволяет определить влияние давления на равновесие между мономерной и димерной формами оксида азота(IV).

При выполнении лабораторной работы обратите внимание на изменение окраски газообразного диоксида азота при сжатии поршня и при обратном его выдвижении. Сделайте соответствующие выводы о влиянии давления на положение равновесия в системе. Особо отметьте, что изменение цвета происходит не мгновенно, что означает, что для достижения системой равновесия требуется время.

Выполните задания электронного образовательного ресурса Лабораторная работа «Влияние давления на химическое равновесие» (углублённый уровень сложности).

Последнее изменение: Friday, 16 December 2016, 05:04