Равновесие химических процессов. Константа равновесия, принцип Ле-Шателье.

Семинар 1

Закон эквивалентов: Все вещества реагируют и образуются в эквивалентных соотношениях. Эквивалентное соотношение означает одинаковое число моль- эквивалентов.

Выражение константы равновесия для реакции aA + bB ↔ cC + dD
K = (С^c * [D]^d) / ([A]^a * [В ]^b)

Принцип Ле-Шателье:

Если на систему, находящуюся в равновесии, оказать какое-либо воздействие, равновесие сместится таким образом, что оказанное воздействие уменьшится.

1. Смещение равновесия.

Задание.

Для равновесной системы: 2SO₂ + O₂ < => 2SO₃ + Q

определить, в какую сторону сместится равновесие при:

а) увеличении давления,

б) увеличении температуры

в) увеличении концентрации кислорода.

Решение.
Из принципа Ле-Шателье следует, что:

а) При увеличении давления равновесие должно сместиться таким образом, чтобы скомпенсировать это увеличение, т.е. в ту сторону, которая повлечет за собой снижение давления. Из уравнения видно, что слева 3 моль газов, а справа - 2. Значит, сместив равновесие вправо, кол-во моль газов уменьшится и давление снизится. Вывод: сместится вправо.

б) При увеличении температуры равновесие должно сместиться таким образом, чтобы скомпенсировать это увеличение, т.е. в ту сторону, которая повлечет за собой снижение температуры. Видно (+ Q), что реакция идет с выделением тепла. Значит, для отвода тепла должна идти обратная реакция. Вывод: сместится в сторону обратной реакции, т.е. влево.

в) При увеличении концентрации кислорода, как очевидно, должен идти процесс, в котором кислород расходуется, чтобы скомпенсировать увеличение его концентрации. То есть, прямая реакция. Вывод: сместится вправо.

8.2. Контанта равновесия и концентрации.

Задание.

Константа равновесия реакции А + В = С + D равна 1. Начальная концентрация [В]₀ = [А]₀ = 2 моль/л. Сколько процентов вещества А подвергается превращению?

Решение.

Запишем выражение для константы равновесия. К = [С]*[D]/[А]*[В].
Поскольку К = 1, значит, [А]*[В] = [С]*[D].

Для удобства и наглядности можно составлять таблицу, постепенно заполняя ее и помня (!) с_{исходное} = с_{прореагировавшее} + с_{равновесное} и З-н эквивалентов!

Обозначим количество прореагировавшего вещества как Х.

Из уравнения следует, что В прореагирует столько же, сколько и А, т.е. тоже Х.
И из уравнения же следует, что образуется Х моль [С] и Х моль [D].
Тогда равновесные концентрации составят:

[A]= (2 - x) моль/л.

[В ]= (2 - x) моль/л.

[С]= x моль/л.

[D]= x моль/л.

Т.к. К=1, то из выражения [А]*[В] = [С]*[D] следует (2-х)(2-х) = х²

Решая уравнение, получаем: Х = 1.

Значит, вещества А прореагировало 1 моль/л, что составляет w = 1*100%/2 = 50%. (2 – нач.концентрация, заданная в условии).