Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

Следовательно, при 25 °C имеется принципиальная возможность получения аммиака, а при сильном нагревании системы (реакция экзотермическая, Н° = -92 кДж) аммиак получить не удастся. Правда, при 25 °C реакция возможна только в принципе, так как она протекает очень медленно и с малым выходом. Ускорение реакций определяется факторами химической кинетики,а увеличение степени протекания – соответствующим смещением химического равновесия.

12.3. Обратимость реакций

Химическая реакция называется обратимой,если в данных условиях протекает не только прямая реакция (->), но также и обратная реакция т. е. из исходных веществ образуются продукты и одновременно из продуктов получаются реагенты:

Обратимые реакции не доходят до конца. Концентрации реагентов уменьшаются, что приводит к уменьшению скорости прямой реакции

. Скорость же обратной реакции 

постоянно возрастает, поскольку увеличиваются концентрации продуктов.

Когда скорости прямой и обратной реакций станут одинаковыми (

=

), наступит состояние химического равновесия, при котором не происходит дальнейшего изменения концентраций реагентов и продуктов.

В состоянии равновесия концентрации реагентов и продуктов постоянны, их называют равновесными концентрациями и обозначают [А], [В], [D] и [Е], в отличие от концентраций с _А, с _в, c _Dи с _Ев любой другой момент времени. Установлено, что:

В состоянии равновесия произведение концентраций продуктов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, деленное на такое же произведение концентраций реагентов, есть величина постоянная при T = const.

Такое соотношение обозначают К _си называют константой равновесияданной реакции:

Это выражение носит название равновесный закон действующих масс(К. Гулльберг, П. Воге, 1867).

Значение К _схарактеризует состояние равновесия в данной реакции и определяется соотношением концентраций, т. е. величина К _сне зависит от каждой в отдельности равновесной концентрации – [А], [В], [D] или [Е].

Химическое равновесие не означает, что наступило состояние покоя. Прямая и обратная реакции протекают и в состоянии равновесия, но с одинаковой скоростью. Поэтому оно называется подвижным (динамическим)равновесием.

Подвижное химическое равновесие можно нарушить, оказывая на систему внешнеевоздействие и тем самым изменяя условия протекания реакции – температуру, давление, концентрацию. При любом нарушении (сдвиге)химического равновесия система перейдет ( сместится) в другое состояние равновесия.

Влияние условий на смещение химического равновесия определяется принципом, который установлен французским ученым A.-Л. Ле-Шателье (1884).

Современная формулировка принципа смещения равновесия, называемого принципом Ле-Шателье:

При воздействии на равновесную систему химическое равновесие смещается в сторону, противодействующую этому воздействию.

Рассмотрим подробнее влияние таких факторов, как температура, давление, концентрация, на смещение равновесия.

1. Температура.Повышениетемпературы смещает равновесие обратимой реакции в сторону процесса, идущего с поглощениемтеплоты ( эндотермическоенаправление), а понижениетемпературы – в сторону процесса, идущего с выделениемтеплоты ( экзотермическоенаправление).

Дляэкзотермической реакции:

Дляэндотермической реакции:

Значение К _собязательно изменится при повышении и понижении температуры, так как значения констант скорости k прямой (->) и обратной (-) реакций по-разному зависят от температуры, ведь это реакции между разными реагентами (соответственно А и В или D и Е). Следовательно, константа равновесия – функция температуры:

K c= f( t)

Примеры:

а)  повышениетемпературы (нагревание):

б)  понижениетемпературы (охлаждение):

2. Давление.Изменение давления оказывает влияние только на те системы, где хотя бы одно вещество находится в газообразном состоянии (твердые и жидкие вещества не учитываются, так как их собственный объем весьма мал по сравнению с объемом газов и паров).

Увеличениедавления в обратимой реакции смещает равновесие с сторону процесса, идущего с уменьшением количества газообразных веществ, т. е. с уменьшениемобъема, а уменьшение давления – в сторону увеличения количества газообразных веществ, т. е. с увеличениемобъема:

а)

б)

При n _реаг= n _продизменение не вызовет смещения равновесия.

Примерыгомогенныхреакций:

а)  увеличениедавления (сжатие):