4.3. Вывод

Результаты опыта подтверждают принцип Ле Шателье: большое количество исходных веществ/продуктов реакции сместило равновесие в сторону продуктов реакции/исходных веществ, чем уменьшило воздействие большего количества исходных веществ/продуктов реакции.

5. Название опыта: Влияние температуры на состояние равновесия

5.1.Ход и данные опыта

Условие проведения опыта: При взаимодействии йода с крахмалом образуется вещество сложного состава – йодокрахмал, синего цвета. Реакцию можно представить в виде

.

Изменение интенсивности синего окрашивания иодокрахмала позволяет следить за сдвигом химического равновесия при изменении температуры.

Порядок выполнения опыта: В пробирку нальем 4 –5 мл раствора крахмала и добавим несколько капель 0,1 н раствораI₂до появления синего окрашивания. Разделим содержимое пробирки на две. Нагреем одну пробирку с раствором, поместив её в стакан с горячей водой. Затем охладите её до комнатной температуры (под проточной водой), наблюдая в обоих случаях за изменением окраски растворов и сравнивая её с контрольной.

5.2. Расчет и анализ данных, или анализ результатов наблюдений

При повышении температуры цвет раствора в пробирке светлеет, а при уменьшении становиться ярко-синий (голубой) относительно контрольной пробирке.

При изменении температуры изменяется как прямая, так и обратная реакция, но в разной степени.

Для определения направления смещения равновесия необходимо определить тепловой эффект процесса.

Если энергия активации прямой реакции больше энергии активации обратной, что характерна для эндотермической реакции (), то с увеличением температуры скорость прямой реакции увеличивается больше чем скорость обратной (следствие из уравнения Аррениуса). Следовательно, повышение температуры увеличивает константу равновесия эндотермической реакции, т.к. увеличивается отношение.

В нашем случае энергия активации прямой реакции, меньше энергии активации обратной, т.е. реакция экзотермическая (). С увеличением температуры скорость обратной реакции увеличивается больше, чем скорость прямой (). Следовательно, повышение температуры уменьшает константу равновесия экзотермической реакции, т.к. отношение.

5.3. Вывод

Установлено, что при равновесие смещается в сторону эндотермической реакции(), а прив сторону экзотермической ()

1. Запишите выражение ЗДМ для реакций:

а) 2S_(к) + 2H₂O_(г) → O_2(г) + 2H₂S_(г); б) 2NOCl_(г) → 2NO_(г) + Сl_2(г).

6.1. Контрольные вопросы

1. Запишите выражение ЗДМ для реакций:

а) 2S_(к) + 2H₂O_(г) → O_2(г) + 2H₂S_(г); б) 2NOCl_(г) → 2NO_(г) + Сl_2(г).

Как изменится их скорость, если: для реакции «а» увеличить объем в 2 раза, для реакции «б» повысить температуру на 20К (γ=5)? Ответ подтвердите расчетами.

а) 2S_(к) + 2H₂O_(г) → O_2(г) + 2H₂S_(г)

ЗДМ для данной реакции:

При увеличении объема в 2 раза давление уменьшится в два раза (по закону Бойля-Мариотта), следовательно, и концентрация уменьшится в 2 раза:

Скорость реакции уменьшится в четыре раза.

б) 2NOCl_(г) → 2NO_(г) + Сl_2(г)

ЗДМ для данной реакции:

Зависимость скорости химической реакции от температуры определяет правило Вант-Гоффа, которым мы воспользуемся при решении задачи: скорость большинства химических реакций при повышении температуры на каждые 10 градусов возрастает в 2-4 раза. Математически это выражается формулой:

Для нашей задачи:

Скорость реакции увеличится в двадцать пять раз.

2. Для реакции константа скорости при 288 К равна л/(моль·мин), а при 298 К -л/(моль·мин). Вычислите энергию активации этой реакции и проверьте для данного примера на основании соответствующих расчетов применимость правила Вант-Гоффа.

Правило Вант-Гоффа для данной задачи:

3. Константа равновесия реакции при температуре 927 °С равна 0,74. Рассчитайте значение K_c этой реакции при 727 °С, если равновесные концентрации веществ равны (моль/л): 0,04 (СО); 0,64 (H₂O); 0,16 (CO₂); 0,16 (H₂), и установите направление смещения равновесия в системе при понижении температуры. Какая это реакция экзо- или эндотермическая? Как повлияет повышение давления в системе на смещение равновесия и численное значение константы равновесия данной реакции?