NaNO 3

На практике удобнее пользоваться концентрационной константой рав-

новесия (K C ). Для рассмотренной реакции K C	[CO] [H2 ]	, где квадратными
	[H2 O]

скобками обозначают равновесные молярные концентрации соединений. Отметим, что если 1 , то K C лишь приблизительно равно K a .

При изменении (под внешним воздействием) параметров системы: Т, р или С веществ, – равновесие нарушается и устанавливается новое (при других значениях концентрации соединений), т.е. имеет место сдвиг химического равновесия .

Направление, в котором происходит этот сдвиг, определяется принципом Ле Шателье: изменение температуры, давления или концентрации в системе, произошедшее под внешним воздействием, вызывает смещение равновесия в направлении реакции (прямой или обратной), ослабляющей произведенное изменение.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «Равновесие»

ПРИМЕЧАНИЕ: При оформлении отчета для всех процессов, которые будут осуществлены в данной работе, привести выражения констант равновесия (не забывая, что они записываются только по сокращенному ионному виду уравнения).

1. Влияние концентрации реагирующих веществ на состояние хими-

ческого равновесия. Поместить 1 г хлорида калия в фарфоровую чашку (опыт проводить под тягой!) и прилить 10 мл конц.HNO3. Поставить чашку на водяную баню и выпарить досуха. Примерно 1/10 сухого остатка растворить в воде и добавить раствор нитрата серебра (реактив на Cl–). Что наблюдается и почему?

Повторить выпаривание 2–3 раза, каждый раз добавляя к сухому остатку по 10мл концентрированной азотной кислоты и анализируя остаток (после выпаривания) на присутствие хлорид-ионов. Каковы результаты?

Затем к полученной соли прилить 10 мл конц.HCl и выпарить на водяной бане. Часть остатка растворить в 0,5 мл воды и добавить 1 каплю нитрата серебра.

Объяснить все результаты, исходя из того, что процессы, происходящие при выпаривании растворов можно отразить схемой:

(Na H Cl NO 3 )р р (NaNO 3 NaCl)т (HCl NO 2 O2 H2 O)г .

Очевидно, чем больше в растворе будет NO 3 -ионов, тем выше доля N- содержащих продуктов, в том числе и в твердом остатке после выпаривания. (И аналогично при увеличении концентрации хлорид-ионов в растворе

–больше доля NaCl.)

2.Влияние температуры на состояние химического равновесия

а) В водном растворе. В растворе аммиака существуют равновесия:

40

NH3 nH2 O	NH3 nH2 O ,	H0 <0;
NH3 nH2 O	NH4 OH	(n 1) H2 O , H0 >0.

Куда при повышении Т смещается равновесие второго процесса? Поче-

му?

Проверить вывод на опыте, для чего в пробирку налить 3-4 мл воды, добавить 6 капель 0,3%-го раствора аммиака и каплю фенолфталеина. Нагреть смесь на водяной бане, затем охладить. Что наблюдается? Объяснить результаты эксперимента.

б) В газовой фазе. Для реакции димеризации диоксида азота:

2NO2 N2O4 ,	H0 62,76 кДж/моль;
NO 2 – бурый газ, а N2 O4	– почти бесцветный. Таким образом, по измене-

нию окраски газовой смеси можно судить об изменении концентрации ее компонентов, то есть о смещении равновесия в сторону прямой или обратной реакции.

При выполнении опыта (проводить под тягой!) вначале получить оксид азота(IV). Для этого в колбу Вюрца насыпать немного медной стружки, добавить конц.HNO3, закрыть пробкой с газоотводной трубкой и очень осторожно нагреть.

Образующимся газом заполнить V-образную трубку, после чего оба ее конца плотно закрыть резиновыми пробками и, перевернув концами вниз, поместить одно колено в стакан с горячей водой, другое – с холодной водой. Наблюдается ли изменение окраски? Затем поменять положение концов трубки и через 2–3 минуты снова отметить – есть ли изменение окраски.

В каком направлении происходит смещение равновесия при нагревании? при охлаждении? Почему? Объясните с помощью принципа Ле-Шателье.

		3. Влияние рН раствора на состояние химического равновесия
		а) Гомогенное равновесие. Ионы CrO24							придают раствору желтый цвет, а
Cr O2		– оранжевый, причем в растворах солей и хроматов, и дихроматов ус-
2	7
танавливается равновесие:
		2CrO2	2H	Cr O2	H	O ,	K	а	4,2 1014 .
		4		2 7	2

К 3 каплям дихромата калия (отметить его цвет) прибавить 2 капли 1М NaOH. Изменяется ли окраска раствора. Затем прибавлять к нему по каплям 1М серную кислоту до тех пор, пока цвет не станет прежним. Каковы причины его изменений? Объяснить, используя приведенное уравнение равновесия.

б) Гетерогенная система. В пробирку налить 2 мл раствора хлорида магния и медленно (по каплям при перемешивании) добавлять 1М щелочи до образования обильного осадка (не более!). Взболтать его, и полученную суспензию разлить в три пробирки. Первую оставить для сравнения, во вторую прилить 1 мл 1М HCl, а в третью – 2 мл 1М хлорида аммония. Что при этом наблюдается? Объясните результаты эксперимента, используя уравнение равно-

весия: Mg(OH)2 = Mg2+ + 2OH–.

Какие выводы можно сделать на основании опытов 2 и 3?

41

Вопросы к семинару

1.Основные признаки равновесия. Почему оно называется динамиче-

ским?

2.Закон действующих масс. Физический смысл термодинамической константы равновесия. Как рассчитать ее величину? Чем она определяется?

3.Изменение каких из следующих факторов: концентрация реагирую-

щих веществ, ионная сила раствора, температура, давление, разбавление, влияют на величину термодинамической константы равновесия? а концентрационной?

4. Что такое сдвиг химического равновесия? Принцип Ле-Шателье. Объясните его действие на примере реакции:

	800
Fe(т) 4H2O(г)	4H2(г) Fe3O4(т) ,	H 25,1 кДж/моль

600

а) при повышении: 1) р; 2) t; 3) концентрации H2 ; б) при введении в систему: 1) CaO; 2) Na2 CO3 10H2 O ; 3) инертного твердого вещества.

В какую сторону сместится равновесие реакции:

N2 3H2 2NH3 , H 0

а) при увеличении концентрации Н2? б) при повышении р? в) при охлаждении системы? г) при введении инертного газа при постоянном р? а при постоянном объеме?

5. Что такое обратимые и необратимые процессы с точки зрения движущей силы реакции (значение G ) и положения равновесия (значение G0 или K a )? Какие реакции называются практически необратимыми? Можно ли сде-

лать обратимую реакцию практически необратимой и наоборот?

6. Написать выражение Ка каждому студенту для одной из следующих систем (указать, в каком направлении смещено равновесие этих реакций и почему?):

(1)

Fe(OH)3

HCl

(11)

NaCl(т)

H2SO4 (конц.)

(2)

BaCl2

H2SO4

(12)

(3)

Na2HPO 4

H2O

NaBr(т)

H2SO4 (конц.)

Br2

SO2 ...

(4)

BaCO3

HCl

(13)

(5)

NH3 H2 O

NH4

OH

NaI(т)

H2SO4 (конц.)

I2

H2S ...

(6)

H2 O

H

OH

(14)

Mg HCl

(15)

(7)

[HgI 4 ]

2

Hg

2

...

AgCl

NH3

H2 O

[Ag(NH3 )2 ]Cl ...

(8)

MgCO3

t

MgO ...

(16)

CH3COONa

H2 O

(9)

(17)

FeSO4

KMnO 4

H2SO4 ;

Fe H2 O

t

Fe3 O4 ...

(18)

Fe HCl

(10)

NaF(т) H2SO4 (конц.)

42