Способы смещения химического равновесия конспект

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 .

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

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.

Источник

Конспект урока «Химическое равновесие»
план-конспект урока по химии (11 класс) на тему

Тема «Химическое равновесие» очень трудна в осмыслении и особенно в применении теории к реакциям при смещении химических реакции. Материалы взяты из разных источников и обобщены в конспекте.

Скачать:

Вложение	Размер
himicheskoe_ravnovesie.docx	328.88 КБ

Предварительный просмотр:

© Евсеева Евгения Павловна «Химическое равновесие и способы его смещения»

Тема урока « Химическое равновесие и способы его смещения »

Цель урока : Расширить знания о химической реакции, как системы, изменяющейся со временем и от факторов окружающей среды.

Необходимое оборудование : Мультимедийный проектор

Материал: Презентация «Химическое равновесие и способы его смещения», подготовленный химический диктант на оксиды, чистые листочки.

Новые понятия : Прямая и обратная реакции, обратимые и необратимые реакции, химическое равновесие, принцип Ле-Шателье.

1. Начинаем наш урок с диктанта (химический диктант на листочках, 10 оксидов и гидрооксидов). 2-3 минуты. Во время сбора листочков, оглашение оценок за предыдущий диктант.
2. А теперь ответьте на такие вопросы (4-5минут):

1. Что называют тепловым эффектом химической реакции?
2. На какие типы химических реакций делят по тепловому эффекту?
3. Что такое скорость химической реакции?
4. Дайте объяснение данному термину.
5. Что может подразумеваться под терминами «прямая реакция» и «обратная реакция»?

1. Наша тема « Химическое равновесие и способы его смещения ». План нашего урока на доске.
2. Химическое равновесие.

1. Состояние равновесия характерно для обратимых химических реакций.
2. Обратимая реакция — химическая реакция, которая при одних и тех же условиях может идти в прямом и в обратном направлениях.
3. Необратимой называется реакция, которая идет практически до конца в одном направлении
4. Во всех обратимых реакциях скорость прямой реакции уменьшается, скорость обратной реакции возрастает до тех пор, пока обе скорости не станут равными и не установится состояние равновесия.
5. Химическое равновесие — состояние системы, в котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.

1. Концентрации всех веществ в состоянии равновесия (равновесные концентрации) постоянны.
2. Химическое равновесие имеет динамический характер. Это значит, что и прямая и обратная реакции при равновесии не прекращаются.
3. Смещение химического равновесия.

1. Смещение равновесия в нужном направлении достигается изменением условий реакции ( принцип Ле-Шателье ).
2. Принцип Ле-Шателье -Если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие, то система перейдет в другое состояние так, чтобы уменьшить эффект внешнего воздействия.

1. 1 фактор. Температура. Вы видите, что изображена одна и та же химическая реакция, и вы должны понимать, что в каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое — эндотермическому. Рассмотрим модельную демонстрацию влияния температуры на смещение равновесия в системе

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 + Q. Следует, что при t↑ химическое равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, а при t↓, в сторону экзотермической реакции

1. 2 фактор. Концентрация. Снова рассмотрим модельную демонстрацию. Посередине у нас равновесная система. Слева увеличено количество реагентов, а справа продуктов реакции. При увеличении концентрация реагентов ↑ равновесие смещается в сторону продуктов, и наоборот, концентрация продуктов ↑ , в сторону реагентов.
2. 3 фактор. Давление .

1. Рассмотрим модельную демонстрацию. И вы видите, что при увеличении давления, молекулы реагентов встречаются чаще, чем при низком давлении. И еще раз: Р ↑, смещается в сторону меньшего объема, Р ↓, смещается в сторону большего объема.
2. Влияние давления на состояние равновесия проявляется только при наличии в системе газов .

1. КАТАЛИЗАТОРЫ В РАВНОЙ СТЕПЕНИ УСКОРЯЮТ И ПРЯМУЮ И ОБРАТНУЮ , ИЗМЕНЯЯ ЭНЕРГИЮ АКТИВАЦИИ И ТОЙ И ДРУГОЙ НА ОДНУ И ТУЖЕ ВЕЛИЧИНУ – а значит Катализаторы не влияют на положение равновесия!
2. Принцип Ле-Шателье (принцип смещения хим. равновесия) (принцип противоположностей) был высказан в общем виде в 1884 году французским ученым Ле — Шателье . А теоретически обоснован Ф. Брауном в 1887 г.
3. УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ ПРИПЦИПА

1. В химии используется для увеличения выхода реакции;
2. В фармакологии – для уточнения условий баланса биологической системы ;
3. В экономике принцип позволяет объяснить равновесие цен в эффективных экономических системах;
4. Принцип объясняет многие стороны живых систем и поведения человека как природной системы.

1. Ну а теперь попробуем применить новые знания.

1. Концентрацию, каких веществ надо увеличить, чтобы сместить равновесие 2NO + Cl 2 = 2NOCl + Q влево?

а) NO;
б) Cl 2 ;
в) NOCl;
г) само сместится со временем.

1. Домашнее задание.

1. Прочитать параграф 14 и выполнить задания к параграфу
2. Где можно использовать полученные знания в жизни? (написать сообщение на 1 страницу А4).
3. Cродство гемоглобина к оксиду углерода (II) в 200 раз превышает его сродство к кислороду и гемоглобин обратимо превращается в карбоксигемоглобин:

В норме на долю карбоксигемоглобина приходится 1% общего количества гемоглобина крови. У курильщиков содержание HbCO составляет более 3% Предложите практические рекомендации для этой и других категорий риска по смещению равновесия в данной реакции в сторону диссоциации карбоксигемоглобина (влево) .

Источник

1.4.4. Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие. Смещение химического равновесия под действием различных факторов.

Обратимые и необратимые химические реакции

Химические реакции бывают обратимые и необратимые.

Необратимыми реакциями называют такие реакции, которые идут только в одном (прямом →) направлении:

т.е. если некоторая реакция A + B = C + D необратима, это значит, что обратная реакция C + D = A + B не протекает.

Обратимые реакции – это такие реакции, которые идут как в прямом, так и в обратном направлении (⇄):

т.е., например, если некая реакция A + B = C + D обратима, это значит, что одновременно протекает как реакция A + B → C + D (прямая), так и реакция С + D → A + B (обратная).

По сути, т.к. протекают как прямая, так и обратная реакции, реагентами (исходными веществами) в случае обратимых реакций могут быть названы как вещества левой части уравнения, так и вещества правой части уравнения. То же самое касается и продуктов.

Однако, условно принято считать, что реагентами в каждом конкретном уравнении обратимой реакции являются те вещества, которые записаны в его левой части, а продуктами – те, что записаны в правой, т.е.:

Для любой обратимой реакции возможна ситуация, когда скорость прямой и обратной реакций равны. Такое состояние называют состоянием равновесия.

В состоянии равновесия концентрации как всех реагентов, так и всех продуктов неизменны. Концентрации продуктов и реагентов в состоянии равновесия называют равновесными концентрациями.

Смещение химического равновесия под действием различных факторов

Вследствие таких внешних воздействий на систему, как изменение температуры, давления или концентрации исходных веществ или продуктов, равновесие системы может быть нарушено. Однако после прекращения этого внешнего воздействия система через некоторое время перейдет в новое состояние равновесия. Такой переход системы из одного равновесного состояния в другое равновесное состояние называют смещением (сдвигом) химического равновесия.

Для того чтобы уметь определять, каким образом сдвигается химическое равновесие при том или ином типе воздействия, удобно пользоваться принципом Ле Шателье:

Если на систему в состоянии равновесия оказать какое-либо внешнее воздействие, то направление смещения химического равновесия будет совпадать с направлением той реакции, которая ослабляет эффект от оказанного воздействия.

Влияние температуры на состояние равновесия

При изменении температуры равновесие любой химической реакции смещается. Связано это с тем, что любая реакция имеет тепловой эффект. При этом тепловые эффекты прямой и обратной реакции всегда прямо противоположны. Т.е. если прямая реакция является экзотермической и протекает с тепловым эффектом, равным +Q, то обратная реакция всегда эндотермична и имеет тепловой эффект, равный –Q.

Таким образом, в соответствии с принципом Ле Шателье, если мы повысим температуру некоторой системы, находящейся в состоянии равновесия, то равновесие сместится в сторону той реакции, при протекании которой температура понижается, т.е. в сторону эндотермической реакции. И аналогично, в случае, если мы понизим температуру системы в состоянии равновесия, равновесие сместится в сторону той реакции, в результате протекания которой температура будет повышаться, т.е. в сторону экзотермической реакции.

Например, рассмотрим следующую обратимую реакцию и укажем, куда сместится ее равновесие при понижении температуры:

Как видно из уравнения выше, прямая реакция является экзотермической, т.е. в результате ее протекания выделяется тепло. Следовательно, обратная реакция будет эндотермической, то есть протекает с поглощением тепла. По условию температуру понижают, следовательно, смещение равновесия будет происходить вправо, т.е. в сторону прямой реакции.

Влияние концентрации на химическое равновесие

Повышение концентрации реагентов в соответствии с принципом Ле Шателье должно приводить к смещению равновесия в сторону той реакции, в результате которой реагенты расходуются, т.е. в сторону прямой реакции.

И наоборот, если концентрацию реагентов понижают, то равновесие будет смещаться в сторону той реакции, в результате которой реагенты образуются, т.е. сторону обратной реакции (←).

Аналогичным образом влияет и изменение концентрации продуктов реакции. Если повысить концентрацию продуктов, равновесие будет смещаться в сторону той реакции, в результате которой продукты расходуются, т.е. в сторону обратной реакции (←). Если же концентрацию продуктов, наоборот, понизить, то равновесие сместится в сторону прямой реакции (→), для того чтобы концентрация продуктов возросла.

Влияние давления на химическое равновесие

В отличие от температуры и концентрации, изменение давления оказывает влияние на состояние равновесия не каждой реакции. Для того чтобы изменение давления приводило к смещению химического равновесия, суммы коэффициентов перед газообразными веществами в левой и в правой частях уравнения должны быть разными.

Т.е. из двух реакций:

изменение давления способно повлиять на состояние равновесия только в случае второй реакции. Поскольку сумма коэффициентов перед формулами газообразных веществ в случае первого уравнения слева и справа одинаковая (равна 2), а в случае второго уравнения – различна (4 слева и 2 справа).

Отсюда, в частности, следует, что если среди и реагентов, и продуктов отсутствуют газообразные вещества, то изменение давления никак не повлияет на текущее состояние равновесия. Например, давление никак не повлияет на состояние равновесия реакции:

Если же слева и справа количество газообразных веществ различается, то повышение давления будет приводить к смещению равновесия в сторону той реакции, при протекании которой объем газов уменьшается, а понижение давления – в сторону той реакции, в результате которой объем газов увеличивается.

Влияние катализатора на химическое равновесие

Поскольку катализатор в равной мере ускоряет как прямую, так и обратную реакции, то его наличие или отсутствие никак не влияет на состояние равновесия.

Единственное, на что может повлиять катализатор, — это на скорость перехода системы из неравновесного состояния в равновесное.

Воздействие всех указанных выше факторов на химическое равновесие сведено ниже в таблицу-шпаргалку, в которую поначалу можно подглядывать при выполнении заданий на равновесия. Однако же пользоваться на экзамене ей не будет возможности, поэтому после разбора нескольких примеров с ее помощью, ее следует выучить и тренироваться решать задания на равновесия, уже не подглядывая в нее:

Обозначения: T – температура, p – давление, с – концентрация, ↑ — повышение, ↓ — понижение

Источник