- Система, в которой протекает эндотермическая реакция
C(тв) + 2H2O(газ) ⇄ CO2(газ) + 2H2(газ),
находится в равновесии. Если газы идеальные, то как повлияют на выход углекислого газа следующие факторы:
а) повышение температуры;
б) повышение общего давления;
в) добавление инертного газа при постоянном объёме;
г) добавление инертного газа при постоянном общем давлении;
д) добавление воды при постоянном общем давлении;
е) добавление углерода при постоянном общем давлении?
О т в е т. Увеличится –– а, г, д; уменьшится –– б, не изменится –– в, е.
Можете помочь разобраться с каждым процессом
1 лайк
Для того, чтобы решить эту задачу, надо знать принцип Ле-Шетелье - Брауна
а) процесс эндотермический, система компенсирует добавление энергии(повышение температуры) сместив равновесие в сторону продукта
б) у нас справа больше молей газа, чем слева, поэтому повышение давления(которое приведет к тому что молекулы будут чаще сталкиваться) сместит равновесие влево
насчет в) и г) не уверен, но возможно добавление газа при постоянном давлении увеличит обьем системы и молекулы(газа) будут реже сталкиваться, что сместит равновесие в сторону где газа больше(вправо)
д) система компенсирует избыток воды смещая равновесие вправо
е) углерод находится в твердой фазе, поэтому на равновесие он не повлияет(в константе равновесия твердые вещества не учитывают)
6 лайков
Можно также рассуждать исключительно по уравнениям. К примеру,
\Delta H -T \Delta S = -RTlnK
lnK = \frac{\Delta S}{R} - \frac{\Delta H}{RT}
Поскольку процесс эндотермический, изменение энтальпии реакции положительное. Так как температура находится в знаменателе, то чем больше температура, тем меньше по значению \frac{\Delta H}{RT}, и тем больше значение lnK, что говорит нам о смещении равновесия в сторону продуктов.
K = \frac{p_{CO_{2}} \cdot p_{H_{2}}^{2}}{p_{H_{2}O}^{2}} = \frac{x_{CO_{2}} \cdot x_{H_{2}}^{2}}{x_{H_{2}O}^{2}} \cdot \frac{p_{0} \cdot p_{0}^{2}}{p_{0}^{2}} = \frac{x_{CO_{2}} \cdot x_{H_{2}}^{2}}{x_{H_{2}O}^{2}} \cdot p_{0}
В зависимости от того, где газов больше: в продуктах, или реагентах, константа отношение \frac{x_{CO_{2}} \cdot x_{H_{2}}^{2}}{x_{H_{2}O}^{2}} будет увеличиваться, или уменьшаться. В данном случае, поскольку газов в продукте больше всего, общее давление в числителе будет преобладать по степени, чем общее давление в знаменателе, и отсюда довольно таки просто заметить, что если увеличивать давление, то \frac{x_{CO_{2}} \cdot x_{H_{2}}^{2}}{x_{H_{2}O}^{2}} будет уменьшаться, что буквально говорит о смещении равновесия в сторону реагентов.
K = \frac{x_{CO_{2}} \cdot x_{H_{2}}^{2}}{x_{H_{2}O}^{2}} \cdot p_{0} = \frac{n_{CO_{2}} \cdot n_{H_{2}}^{2}}{n_{H_{2}O}^{2}} \cdot \frac{p_{0}}{n_{total}}
Поскольку газы у нас идеальные, из уравнения Менделеева-Клапейрона: pV = nRT довольно таки очевидно, что \frac{p_{0}}{n_{total}} = \frac{RT}{V} = const. Это буквально означает, что при добавлении некоторого кол-ва инертного газа при постоянном объеме никак не сдвигает равновесие в ту или иную сторону, потому что \frac{p_{0, до}}{n_{total, до}} = \frac{p_{0,после}}{n_{total, после}}
Из того же самого K = \frac{x_{CO_{2}} \cdot x_{H_{2}}^{2}}{x_{H_{2}O}^{2}} \cdot p_{0} = \frac{n_{CO_{2}} \cdot n_{H_{2}}^{2}}{n_{H_{2}O}^{2}} \cdot \frac{p_{0}}{n_{total}} видно, что если держать давление постоянным, и увеличивать n_{total}, то чтобы сохранить постоянство значения K, отношение \frac{n_{CO_{2}} \cdot n_{H_{2}}^{2}}{n_{H_{2}O}^{2}} должно увеличиваться, что означает сдвиг равновесия в сторону продуктов
А это можно увидеть по K = \frac{x_{CO_{2}} \cdot x_{H_{2}}^{2}}{x_{H_{2}O}^{2}} \cdot p_{0}. Если поддерживать общее давление постоянным, и при этом добавлять воду, то очевидно, что x_{H_{2}O} взлетит вверх, что впоследствии уменьшает значение отношения \frac{x_{CO_{2}} \cdot x_{H_{2}}^{2}}{x_{H_{2}O}^{2}}. Поскольку константа равновесия на то и константа, система должна компенсировать уменьшение отношения посредством смещения равновесия в сторону реагентов так, чтобы произведение этого отношения и общего давления численно дало K
9 лайков