Най-важното от урока
Концентрация: Добавяне на реагент \(\rightarrow\) повече продукт. Премахване на продукт \(\rightarrow\) повече продукт.
Налягане: Увеличаване на налягането измества равновесието към страната с по-малко молове газ.
Температура: Увеличаване на температурата измества равновесието в посока на ендотермичната реакция (тази, която поглъща топлина).
Катализатор: Не мести равновесието, само ускорява достигането му.
Налягане: Увеличаване на налягането измества равновесието към страната с по-малко молове газ.
Температура: Увеличаване на температурата измества равновесието в посока на ендотермичната реакция (тази, която поглъща топлина).
Катализатор: Не мести равновесието, само ускорява достигането му.
Ако върху една система, намираща се в химично равновесие, се окаже външно въздействие (промяна в концентрация, налягане или температура), равновесието се издига в посока на процеса, който противодейства на това въздействие.
Системата се "съпротивлява" на промените. Ако добавим топлина, тя ще се опита да я "погълне", като извърши ендотермична реакция. Ако увеличим налягането, тя ще се опита да го "намали", като се измести към страната с по-малък обем.
Какво е основното предназначение на принципа на Льо Шателие - Браун в химията?
Отговор: Да се прогнозира в каква посока (права или обратна) ще се измести химичното равновесие при промяна на условията.
Ако се увеличи концентрацията на изходно вещество или се намали концентрацията на продукт, равновесието се издига към продуктите (надясно).
Ако се намали концентрацията на изходно вещество или се увеличи концентрацията на продукт, равновесието се издига към изходните вещества (наляво).
Ако се намали концентрацията на изходно вещество или се увеличи концентрацията на продукт, равновесието се издига към изходните вещества (наляво).
При реакцията \( \text{N}_2 \text{(g)} + 3\text{H}_2 \text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3 \text{(g)} \), ако добавим още водород (\(\text{H}_2\)), системата ще се стреми да го изразходва. Равновесието ще се измести надясно, което ще доведе до получаване на повече амоняк (\(\text{NH}_3\)).
Как ще се измести равновесието в горния пример, ако от системата непрекъснато се извежда (премахва) амоняк (\(\text{NH}_3\))?
Отговор: Намаляването на концентрацията на продукта (\(\text{NH}_3\)) ще накара системата да се опита да го възстанови. Равновесието ще се измести надясно, за да се произведе още амоняк.
Налягането влияе само на равновесни системи с газообразни вещества, при които има промяна в броя на моловете (обема).
При повишаване на налягането равновесието се издига в посоката с по-малък брой молове газ (по-малък обем).
При понижаване на налягането равновесието се издига в посоката с по-голям брой молове газ (по-голям обем).
При понижаване на налягането равновесието се издига в посоката с по-голям брой молове газ (по-голям обем).
При реакцията \( \text{N}_2 \text{(g)} + 3\text{H}_2 \text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3 \text{(g)} \), отляво имаме \(1+3=4\) мола газ, а отдясно – 2 мола газ. При повишаване на налягането равновесието ще се измести надясно (към по-малкия обем), т.е. ще се образува повече амоняк.
В каква посока ще се измести равновесието при реакцията \( 2\text{SO}_2 \text{(g)} + \text{O}_2 \text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{SO}_3 \text{(g)} \) при понижаване на налягането?
Отговор: Вляво имаме \(2+1=3\) мола газ, а вдясно имаме 2 мола газ. При понижаване на налягането равновесието се измества към по-големия обем, т.е. наляво.
Екзотермичните реакции отделят топлина (\( +Q \)), а ендотермичните поглъщат топлина (\( -Q \)).
При повишаване на температурата равновесието се издига в посока на ендотермичната реакция (поглъщане на топлина).
При понижаване на температурата равновесието се издига в посока на екзотермичната реакция (отделяне на топлина).
При понижаване на температурата равновесието се издига в посока на екзотермичната реакция (отделяне на топлина).
Дадена е реакцията: \( 2\text{NO}_2 \text{(g)} \rightleftharpoons \text{N}_2\text{O}_4 \text{(g)} + Q \). Правата реакция е екзотермична (отделя топлина). Ако повишим температурата, системата ще противодейства, като се измести в посока на ендотермичната (обратната) реакция. Ще се образува повече червено-кафяв \( \text{NO}_2 \).
Реакцията за синтез на амоняк е екзотермична: \( \text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3 + 92 \text{ kJ} \). Каква температура (висока или ниска) ще благоприятства получаването на повече амоняк?
Отговор: Тъй като правата реакция е екзотермична (отделя топлина), понижаването на температурата ще измести равновесието надясно и ще увеличи добива на амоняк.
Катализаторът не влияе на положението на химичното равновесие. Той не променя равновесните концентрации и не увеличава добива на продукти.
Катализаторът единствено ускорява достигането на равновесното състояние, като увеличава скоростта както на правата, така и на обратната реакция в еднаква степен.
Ако към равновесната система за синтез на амоняк се добави железен катализатор, ще се увеличи ли количеството на получения амоняк?
Отговор: Не. Количеството на амоняка в равновесно състояние ще остане същото, но това състояние ще бъде достигнато за по-кратко време.
Задачи за упражнение
Лесна: Дадена е равновесната система: \( \text{H}_2\text{(g)} + \text{I}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{HI}\text{(g)} \). Как ще се измести равновесието, ако се увеличи концентрацията на йод (\(\text{I}_2\))?
Увеличаването на концентрацията на изходно вещество (\(\text{I}_2\)) ще измести равновесието надясно, в посока на образуване на повече продукт (\(\text{HI}\)).
Средна: Как ще повлияе повишаването на налягането върху равновесието на системата \( \text{H}_2\text{(g)} + \text{Cl}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{HCl}\text{(g)} \)?
Вляво има \(1+1=2\) мола газ, а вдясно също има 2 мола газ. Тъй като броят на моловете газ от двете страни на уравнението е еднакъв, промяната в налягането няма да повлияе на равновесието.
Трудна: За производството на серен триоксид се използва реакцията \( 2\text{SO}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{SO}_3\text{(g)} + Q \). Предложете оптимални условия (концентрация, налягане, температура) за получаване на максимален добив от \( \text{SO}_3 \).
1. Концентрация: Увеличаване на концентрациите на изходните вещества (\(\text{SO}_2\) и \(\text{O}_2\)) или извеждане на продукта (\(\text{SO}_3\)) ще измести равновесието надясно.
2. Налягане: Вляво има 3 мола газ, а вдясно - 2. Повишаване на налягането ще измести равновесието надясно.
3. Температура: Реакцията е екзотермична (\(+Q\)). Понижаване на температурата ще измести равновесието надясно.
Оптимални условия: Високи концентрации на \( \text{SO}_2 \) и \( \text{O}_2 \), високо налягане и ниска температура. (В практиката се ползва и катализатор и компромисна температура за по-добра скорост).
2. Налягане: Вляво има 3 мола газ, а вдясно - 2. Повишаване на налягането ще измести равновесието надясно.
3. Температура: Реакцията е екзотермична (\(+Q\)). Понижаване на температурата ще измести равновесието надясно.
Оптимални условия: Високи концентрации на \( \text{SO}_2 \) и \( \text{O}_2 \), високо налягане и ниска температура. (В практиката се ползва и катализатор и компромисна температура за по-добра скорост).
