5. Граф логічної структури.

Хімічна рівновага

Термодинаміка Константа рівноваги та Зміщення рівноваги рівноважного стану способи її вираження Принцип Ле-Шательє- Брауна

Дослідження зміщення рівноваги при утворенні роданіду заліза (ІІІ) та при зміні середовища у хромат-дихроматній системі.

6. Орієнтовна картка для самопідготовки до заняття

(самостійна позааудиторна робота студентів).

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Хімічна рівновага як стан оборотних процесів.	1.1. Значення енергії Гіббса як термодинамічна характеристика оборотних процесів. 1.2. Динамічний характер рівноважного стану. 1.2. Роль гетерогенної рівноваги за участю солей у загальному гомеостазі організму.
2. Закон діючих мас для рівноважного стану.	2.1. Константа рівноваги і способи її вираження. 2.2. Характеристика стану рівноваги по величині константи рівноваги.
3. Зміщення хімічної рівноваги.	3.1. Фактори, що впливають на зміщення рівноваги. 3.2. Принцип Де-Шательє-Брауна та його застосування для зміщення рівноваги у бажаному напрямку.

7. Питання для самостійного опрацювання

(самостійна позааудиторна робота студентів).

1) Вибрати фактори, зміна яких призведе до зміни величини константи рівноваги:

а) тиск; б) температура; в) концентрація; г) природа реагуючих речовин.

2) Вказати, яке співвідношення утвориться між швидкостями пря­мої і зворотної реакцій, якщо об’єм реакційної посудини, у якій була встановлена рівновага:

2SO_2(г) + O_2(г) 2SO_3(г) зменшити у два рази.

а) швидкості залишаться однаковими;

б) швидкість прямої реакції у 2 рази більша, ніж швидкість зворотної реакції;

в) швидкість прямої реакції у 2 рази менша, ніж швидкість зворотної реакції;

г) швидкість прямої реакції зросте у 1,5 рази відносно швидкості зворотної реакції.

3) Вибрати ті зміни параметрів, які призведуть до зміщення рівноваги у системі:

4НСl_(г) + O_2(г) 2Сl_2(г) 2H₂O_(г) вліво.

а) збільшення концентрації кисню;

б) збільшення концентрації хлору;

в) підвищення загального тиску;

г) зменшення об’єму реакційної посудини.

4) Вказати, в якому напрямку зміститься рівновага в системі:

4Fe_(T) + 3O_2(г) 2Fe₂О_3(T) при збільшенні загального тиску.

а) вліво; б) вправо; в) не зміститься.

5) Пояснити, який знак має зміна ентальпії рівноважної реакції:

Н₂О_(г) Н_2(г) + 1/2О_2(г),

якщо при підвищенні температури величина константи рівноваги зростає.

а)ΔН > 0 б) ΔН < 0 в) ΔН = 0

Правильні відповіді

1) Правильні відповіді б) і г).

Константа хімічної рівноваги Κ є відношенням константи швид­кості прямої реакції k₁, до константи швидкості зворотної реакції k₂: Κ =k₁/k_2.

Оскільки кожна з констант швидкості залежить лише від природи реагуючих речовин і температури, то константа рівноваги буде також залежати тільки від цих факторів. Зміна концентрації і тиску не викличе зміни константи рівноваги, але може призвести до зміщення рівноваги.

2) Правильна відповідь б).

У стані рівноваги швидкості прямої і зворотної реакцій були однаковими:

a

Внаслідок зменшення об’єму вдвічі концентрації або парціальні тиски газів збільшаться у 2 рази. Отже, швидкість прямої реакції зросте у 8 разів:

а швидкість зворотної реакції збільшиться у 4 рази:

Таким чином, швидкість прямої реакції буде вдвічі більшою, ніж швидкість зворотної реакції, і рівновага зміститься вправо.

3) Правильна відповідь б).

Згідно з принципом Ле-Шательє-Брауна, для того, щоб рівновага змістилася вліво, треба збільшити концентрацію продуктів реакції, в даному випадку або хлору, або пари води. Збільшення концентра­ції кисню призведе до зміщення рівноваги вправо. Збільшення за­гального тиску або зменшення об’єму викличе зміщення рівноваги вправо, у бік продуктів реакції, тому що кількість газоподібних речовин, які саме і обумовлюють тиск у системі, справа менша, ніж зліва.

4) Правильна відповідь б).

Це гетерогенна система, тиск у якій обумовлюють лише газоподібні молекули кисню. Збільшення у реакційній системі тиску призведе, згідно з принципом Ле-Шательє-Брауна, до зміщення рівноваги в бік меншої кількості газоподібних речовин, тобто вправо.

5) Правильна відповідь а).

Константа рівноваги, що дорівнює відношенню констант швидкостей прямої і зворотної реакції: K = k₁/k₂, показує, у скільки разів константа швидкості прямої реакції більша, ніж константа швидкос­ті зворотної реакції.

Збільшення величини константи рівноваги можна охарактеризувати як зростання значення k₁ відносно попереднього значення, тобто зросте швидкість прямої реакції порівняно зі значенням швидкос­ті у рівноважному сталі. Це призведе до зміщення рівноваги вправо. Оскільки такий напрям зміщення обумовлений зростанням температури, пряма реакція буде ендотермічною і для неї ΔН > 0. Тобто, термохімічне рівняння матиме вигляд:

H₂O_(г) H_2(г) + 1/2О_2(г), ΔН > 0