Принцип подвижного равновесия утверждает, что внешнее воздействие на равновесную систему приводит к смещению равновесия в том направлении, при котором эффект произведенного воздействия ослабляется. При этом подразумевается три типа внешнего воздействия:
Давление, объем, катализатор
Давление, концентрация, объем
Температура, концентрация, давление
Температура, давление, катализатор
Выход реакции велик в том случае, если…
Константа равновесия К >> 1
Константа равновесия К
Смешали по 4 моля веществ А, В,С и D. После установления равновесия А + В ↔ С + D в смеси обнаружили 2 моля вещества А. Рассчитайте константу равновесия.
Константа скорости прямой реакции равна 625 л/(моль. с), а обратной реакции равна 5 л/(моль. с). Какое из уравнений химических реакций описывает данное равновесие?
Как изменяется константа равновесия при повышении температуры?
Увеличивается для эндотермических реакций и уменьшается для экзотермических
Химическое равновесие. Константа равновесия. Обратимость реакций.
Сначала увеличивается, а затем уменьшается
Известно, что теплота превращения графита в алмаз не велика: С(графит) ↔С(алмаз) -1,9 кДж. Казалось бы, в таком случае при нагревании легко осуществить синтез искусственных алмазов. Однако для реального сдвига равновесия даже высокой температуры оказывается недостаточно. И тогда исследователи обратили внимание на следующий факт: плотность алмаза (3,5 г/см3) больше плотности графита (2,2 г/см3). Следовательно, чтобы сместить равновесие вправо в реакции образования алмаза, необходимо…
Значительно уменьшить давление, поскольку графит занимает меньший объем, чем алмаз
Значительно увеличить давление, поскольку алмаз занимает меньший объем, чем графит
Значительно понизить температуру
Константа равновесия связана с термодинамическими функциями: энтальпией, энтропией, свободной энергией Гиббса. Какое уравнение отражает связь константы равновесия с энергией Гиббса при стандартных условиях?
ΔG = -19,1 T lg Kc
Температура начала реакции – это температура, при которой ΔG = 0. По какой формуле можно определить эту температуру?
Для реакций, протекающих в газовой фазе, константа равновесия записывается через парциальные давления реагирующих веществ Кр. Как связаны между собой константы, выраженные через концентрации Кс и через парциальные давления Кр. (Δ n – разность между числом молей газообразных веществ в правой и левой частях уравнения)
Какое значение свободной энергии Гиббса предполагает наступление равновесия в закрытой системе?
ΔG не является критерием наступления равновесия
В каком направлении сместится равновесие при повышении давления в системе NO + Cl2 ↔ 2NOCl2 ?
Как следует изменить давление в системе 2СО+О2↔ 2СО2, чтобы сместить равновесие реакции вправо?
Оставить без изменения
В каком направлении сместится равновесие при повышении температуры в системе H2 + Cl2 ↔ 2HCl, ΔH< 0 ?
Как следует изменить температуру в системе SO2 + ½ O2 ↔ SO3 + Q, чтобы сместить равновесие вправо?
Химическое равновесие. Константа равновесия. 10 класс.
Оставить без изменения
Как повлияет увеличение концентрации второго компонента на смещение химического равновесия в системе: CO(г.) + 3 Fe2O3(тв.) ↔ 2Fe3O4(тв.) + CO2(г.)?
Равновесие сместится вправо
Равновесие сместится влево
Не повлияет на смещение равновесия, так как это твердое вещество
Константы равновесия химической реакции А2(г.) + В2(г.) ↔ 2С(г.) описываются уравнением…
7. Химическая кинетика и катализ
Скорость химической реакции – это…
Время, за которое полностью расходуется одно из исходных веществ
Время, за которое заканчивается реакция
Изменение количества вещества реагентов или продуктов реакции в единицу времени в единице объема
Количество вещества продуктов реакции к моменту окончания реакции
От каких факторов не зависит скорость химических реакций в растворе?
От природы реагирующих веществ
От концентрации реагирующих веществ
От объема реакционного сосуда
В каких единицах выражается скорость химической реакции?
Зависимость скорости реакции общего типа аА + bВ → dD + eE от концентрации описывается основным постулатом химической кинетики – законом действующих масс. Его математическое выражение:
Константа скорости k в законе действующих масс – это…
Скорость реакции при единичных концентрациях реагирующих веществ
Безразмерный коэффициент пропорциональности между скоростью и концентрациями
Коэффициент в уравнении Вант — Гоффа
Изменение концентрации вещества к моменту окончания реакции
Числа x и y в законе действующих масс
( см. задание 4) — это…
Стехиометрические коэффициенты химической реакции
Формальные числа, которые называют порядком реакции по веществам А и В
«Описка» — вместо x и y в законе действующих масс должны стоять коэффициенты а и b
Общий порядок реакции – это…
Сумма показателей степеней в кинетическом уравнении
Число молекул, участвующих в реакции
Порядок приливания реагирующих веществ
Сумма коэффициентов в уравнении реакции
Показатели степени x и y в законе действующих масс редко совпадают со стехиометрическими коэффициентами а и b в химической реакции аА + bВ → dD + eE. Совпадение бывает в случае, если…
Реакция протекает чрезвычайно медленно
Реакция является элементарной
Реакция протекает по цепному механизму
Реакция протекает в присутствии катализатора
Элементарная реакция – это…
Реакция, которую нельзя 2разбить» на более простые реакции
Единичный акт разрыва и (или) образования химических связей, протекающий через образование переходного комплекса
Реакция, протекающая в присутствии катализатора
Реакция, протекающая с выделением теплоты
Большинство химических реакций состоит из нескольких элементарных реакций, называемых иногда элементарными стадиями. Число частиц, одновременно участвующих в элементарной реакции, называют…
Общим порядком реакции
Переходным комплексом реакции
Какие из перечисленных величин могут принимать отрицательные значения?
Скорость химической реакции
Какие из перечисленных величин не могут принимать дробные значения?
Скорость химической реакции
Ни одна химическая реакция не протекает мгновенно. Во всех реакциях между реагентами и продуктами существует некоторое переходное состояние или переходный (активированный) комплекс. Переходное состояние – это…
Уже не реагенты, но еще не продукты
Продукт, полученный под воздействием излучения
Непрерывная совокупность всех конфигураций ядер, соответствующих переходу от реагентов к продуктам
Реагент, обладающий самой низкой энтальпией образования
Установите соответствие: порядок реакции – размерность константы скорости.
Источник: testua.ru
Константа равновесия реакции FeO(T)+COFe(T)+CO2 при некоторой температуре равна 0,5. Найти равновесные концентрации CO и CO2, если начальные концентрации этих веществ составляли: [CO]=0,05 моль/л, [CO2]=0,01 моль/л.
Начальные концентрации [CO]=0,05моль/л; [CO2]=0,01моль/л.
По мере течения реакции концентрация исходных веществ уменьшается, а концентрация продуктов реакции увеличивается. Изменение концентрации идет в строгом соответствии со стехиометрическими соотношениями, которые берутся из уравнения реакции, примем изменение концентрации [СО] до равновесия равному Х моль/л тогда в момент равновесия его концентрация станет 0,05-Х, а у СО2 увеличится на Х, т.е. будет 0,01+Х. Коэффициенты в уравнении одинаковы n(CO)=n(CO2). Для момента равновесия концентрации взяты равновесны.
0,025-0,5Х=0,01+Х или 1,5Х=0,015
т. е. Х=n=0,01моль/л отсюда в момент равновесия:
В состоянии равновесия системы CO2+H2=CO+H2O(Г) реакционная смесь имела объёмный состав: 22% CO2, 42% H2, 17% CO, 20% H2O. Вычислить Kp и Kc для этой реакции при 1900 К и давлении 98501 Па.
Для вычисления константы равновесия Kp воспользуемся парциальными давлениями реагирующих веществ:
Определим парциальные давления реагирующих веществ:
Определяем Kp:
Между Kp и Kc существует следующая взаимосвязь:
где — разность между числом молей газообразных веществ продуктов реакции и исходных веществ:
Ответ: Kp = Kc = 0,37.
Постройте диаграмму состояния систем висмут-теллур по следующим данным:
Температура появления кристаллов, о С
По построенной диаграмме:
а) Определите тип диаграммы и её особенности;
б) Примените правило фаз Гиббса для всех полей, линий и характерных точек на этой диаграмме;
в) Постройте кривые охлаждения для сплавов, содержащих 0, 20, 15, 52, 80 и 100% висмута.
Сформулируйте правило фаз Гиббса, что называется фазой, компонентом, эвтектикой?
Решение:
Данная диаграмма представляет собой диаграмму плавкости. В точках А и Е системы инвариантны. Правило фаз для них выглядит как: С = 1 — 2 + 1 = 0. При температурах выше t(A) и t(E) чистые компоненты находятся в расплаве (С = 1 — 1 + 1 = При температурах ниже t(A) и t(E) в твёрдом состоянии (С = 1 — 1 + 1 = 1).
Точка А характеризует температуру плавления Te, точка E характеризует температуру плавления Bi.
Линия ABCDE — линия ликвидуса.
Линия FCG — линия эвтектики, линия солидуса.
Линия AH — линия солидуса Te.
Линия EJ — линия солидуса Bi.
Линия ABC — расплав, насыщенный Te.
Линия CDE — расплав, насыщенный Bi.
Точка С — расплав, насыщенный Te и Bi.
Линии ликвидуса и солидуса делят диаграмму на несколько полей: 1- ненасыщенный расплав Bi и Te (С = 2 — 1 + 1 = 2); 2 — расплав компонентов Bi и Te и кристаллы Te (С = 2 — 2 + 1 = 1); 3 — расплав компонентов Bi и Te и кристаллы Bi (С = 2 — 2 + 1 = 1); 4 и 5 — кристаллы Bi и Te (С = 2 — 2 + 1 = 1).
Кривые охлаждения построены на рисунке 2. Все пробы, одинаковые по массе, но разные по концентрации, характеризуются точкой 3. Температурные остановки 5-6 на кривых охлаждения при 0 и 100% Bi указывают на то, что чистые компоненты кристаллизуются при постоянной температуре t(A) и t(E) (С = 1 — 2 + 1 = 0). Участки 3-5 и 6-7 соответствуют охлаждению чистых компонентов в жидком и твёрдом состояниях соответственно (С = 1 — 1 + 1 = 1).
Кривые охлаждения 15, 20 и 80%: участок 3-4 отвечает охлаждению состава (С = 2 — 1 + 1 = 2). Точке 4 соответствует температура начала кристаллизации одного из компонентов (15, 20% — Te, 80% — Bi).
За счёт выделяющейся теплоты кристаллизации в точке 4 наблюдается излом, но температура кристаллизации расплава не сохраняется постоянной, так как его состав непрерывно меняется, а число степеней свободы равно 1 (С = 2 — 2 + 1 = 1). На участке 4-5 в системе продолжается кристаллизация Te (15 и 20%) и Bi (80%) и каждой температуре соответствует определённый состав насыщенного расплава, который постепенно меняется до эвтектического.
Расплав, соответствующий точке 5 становится насыщенным относительно обоих компонентов (точка C на диаграмме), начинается кристаллизация эвтектики, состоящей из кристаллов Te и Bi. Число степеней свободы уменьшается до нуля (С = 2 — 3 + 1 = 0) и температура остаётся постоянной до полного затвердевания смеси (участок 5-6). Продолжительность температурной остановки тем больше, чем ближе состав исходного расплава к составу эвтектики. Участок 6-7 соответствует охлаждению двухфазной системы в твёрдом состоянии (С = 2 — 2 + 1 = 1).
Правило фаз Гиббса — в равновесной системе, на которую из внешних факторов оказывают влияние только температура и давления, число степеней свободы равно числу компонентов минус число фаз плюс два.
Фаза — часть гетерогенной системы, ограниченная поверхностью раздела и характеризующаяся в отсутствие внешнего поля сил одинаковыми химическими, физическими и термодинамическими свойствами во всех своих точках.
Компонентом называют индивидуальное химическое вещество, которое является составной частью системы, может быть выделено из неё и существовать самостоятельно.
Эвтектика — есть смесь из нескольких (двух или более) компонентов, имеющая определённую характерную структуру, и дающая при температуре своего плавления расплав — раствор, насыщенный относительно всех компонентов, входящих в состав.
Источник: studbooks.net
Химическое равновесие
Химическое равновесие — состояние химической системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной.
В большом количестве заданий, которые мне довелось увидеть, я ни один раз видел, как коверкают это определение. Например, в заданиях верно-неверно предлагают похожий вариант, однако говорят о «равенстве концентраций исходных веществ и продуктов» — это грубая ошибка. Химическое равновесие — равенство скоростей.
Принцип Ле Шателье
В 1884 году французским химиком Анри Ле Шателье был предложен принцип, согласно которому, если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие (изменить температуру, давление, концентрацию), то система будет стремиться компенсировать внешнее воздействие.
Это принцип обоснован термодинамически и доказан. Однако в такой абстрактной формулировке его сложно применить для решения конкретных задач по химическому равновесию. В этой статье я покажу конкретные примеры и обозначу алгоритм действия, чтобы вы могли успешно справляться с заданиями.
Влияние изменения концентрации на химическое равновесие
При увеличении концентрации какого-либо компонента химической реакции, система будет стремиться восстановить равновесие: равновесие будет смещаться в сторону расходования добавленного компонента.
Объясню проще: если вы увеличиваете концентрацию вещества, которое находится в левой части, равновесие сместится в правую сторону. Если добавляете вещество из левой части (продуктов реакции) — смещается в сторону исходных веществ. Посмотрите на пример ниже.
Если мы попытаемся удалить какое-либо вещество из системы (уменьшить его концентрацию), то система будет стремиться заполнить «пустое» место, которые мы создали. Наглядно демонстрирую на примере:
Можно подвести итог полученным знаниям таким образом: «Куда добавляем — оттуда смещается, откуда берем — туда смещается». Воспользуйтесь этой или придумайте свое правило для запоминания этой закономерности 😉
Изменения давления и химическое равновесие
Если речь в задании идет об изменении давления, то первое, что нужно сделать, это посчитать количество газов в уравнении слева и справа. Твердые вещества и жидкости считать не нужно. Например:
В приведенном уравнении количество молекул газа в левой части — 1, в правой — 2.
Запомните правило: «При увеличении давления равновесие смещается в сторону меньших газов, при уменьшении давления — в сторону больших газов». Для нашей системы правило действует таким образом:
В случае, если слева и справа количество молекул газа одинаково, например, в реакции:
Слева — 2 газа, и справа — 2. В такой реакции увеличение или уменьшение давления не повлияет на химическое равновесие.
Изменение температуры и химическое равновесие
Если в задании увеличивают или уменьшают температуру, то первое, что вы должны оценить: экзотермическая это реакция или эндотермическая.
Следуйте следующему правилу: «При увеличении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, при уменьшении — в сторону экзотермической реакции». У любой обратимой реакции есть экзо- и эндотермические части:
Поэтому данное правило универсально и применимо для всех реакций. Для примера разберем следующие задачи:
Чтобы не осталось белых пятен, возьмем экзотермическую реакцию и повторим с ней подобный эксперимент.
Катализатор и ингибитор
Действие катализатора и ингибитора соответственно касается только ускорения и замедления химической реакции. Они никоим образом не влияют на равновесие.
Константа равновесия
Константой равновесия называют отношения скоростей прямой и обратной реакции. Для реакции типа aA + bB = cC + dD константа равновесия будет записана следующим образом:
Решим задачу. Дана реакция: 2NO + Cl2 ⇄ 2NOCl . Вычислите константу равновесия, если равновесные концентрации веществ для данной реакции: c(NO) = 1.8 моль/л , c(Cl2) = 1.2 моль/л , c(NOCl) = 0.8 моль/л.
Константу равновесия для данной задачи можно представить в виде 1.64 * 10 -1 .
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Блиц-опрос по теме Химическое равновесие
Источник: studarium.ru