Меню

В каком направлении сместиться равновесие при понижении давления

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

В части А ЕГЭ по химии есть задания на тему смещения химического равновесия. Это довольно простая тема обратимости химических реакций и укладывается буквально в три примера.

Химическое равновесие — состояние химической системы, в котором обратимо протекает одна или несколько химических реакций, причём скорости в каждой паре прямая-обратная реакция равны между собой. Для системы, находящейся в химическом равновесии, концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем.

Мы как раз рассмотрим влияние на химическое равновесие трех факторов: концентрации, температуры и давления.

Еще в 1994 году французский химик Анри Луи Ле Шателье сформулировал общий принцип для смещения любого химического равновесия:

Если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказывать внешнее воздействие (изменять температуру, давление, концентрации веществ), то положение равновесия смещается в такую сторону, чтобы ослабить внешнее воздействие.

Влияние концентрации на смещение химического равновесия

реакция образования аммиака — протекает в газовой среде

реакция образования сложного эфира — реакция, проходящая в жидкой среде.

  • Увеличение концентрации реагентов смещает химическое равновесие в сторону продуктов реакции как в газовой, так и в жидкой среде.
  • Удаление продуктов из среды реакции так же смещает равновесие в сторону продуктов реакции.
  • Увеличение концентрации продуктов смещает химическое равновесие в сторону обратной реакции.

Влияние температуры на смещение химического равновесия

Все химические реакции делятся на два типа:

  1. Эндотермические реакции — реакции, протекающие с поглощением теплоты.

  2. Экзотермические реакции — протекают с выделением теплоты.

Соответственно, с помощью температурного воздействия мы можем оказывать влияние на смещение химического равновесия в системе:

в эндотермической реакции:

  • увеличение температуры смещает равновесие в сторону продуктов (прямой реакции);
  • уменьшение температуры смещает равновесие в сторону реагентов (обратной реакции);

в экзотермической реакции:

  • увеличение температуры смещает равновесие в сторону реагентов (обратной реакции);
  • уменьшение температуры смещает равновесие в сторону продуктов (прямой реакции);

Влияние давления на смещение химического равновесия

Этот вопрос относится только к реакциям в газовой среде .

  • При увеличении давления равновесие смещается в сторону меньшего объема (в данном примере 4 моль → 2 моль, т.е. равновесие сместится в сторону продукта реакции -образования аммиака).
  • При уменьшении давления — в сторону большего объема (в сторону обратной реакции)

Если в реакции участвуют твердые вещества , например: 2C (тв) + O2 (г) ↔ 2CO (г), то их количество не учитывается .

Если объем (количество веществ) смеси не меняется , то изменение давления не будет оказывать влияние на смещение химического равновесия .

Катализаторы не влияют на смещение химического равновесия!

  • В ЕГЭ это вопрос А21 — Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие. Смещение равновесия под действием различных факторов

[TESTME 58]

Источник

Химия ЕГЭ. Равновесие в химических процессах

Согласно спецификации в 24 задании проверяют Ваши знания: обратимых и необратимых химических реакций, химическое равновесие, смещение равновесия под действием различных факторов.

Давайте разберем эту тему по пунктам.

Сначала, приведу определения обратимой и необратимой реакций.

Необратимой называется реакция, которая идет практически до конца в одном направлении.

Условия необратимости реакции:

  • образование осадка: BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCl
  • выделение газа: K2S + 2HCl = 2KCl + H2S↑
  • образование слабого электролита: HCl + NaOH = NaCl + H2O.

Обратимой называется реакция самопроизвольно протекающая как в

прямом, так и в обратном направлении.

Некоторые обратимые реакции:

NH4Cl(тв) ⇄ NH3(г) + HCl(г)

СН3СООН ⇄ СН3СОО(-) + Н(+)

Исходя из определения обратимой реакции, можем представить себе, что начиная с какого-то момента, параллельно проходят обе реакции, как прямая, так обратная. Образующиеся в результате прямой реакции продукты реагируют между собой, превращаясь в исходные вещества, а исходные, в свою очередь, продолжают реагировать с образованием продуктов реакции. Понятно, что на начальном этапе скорость прямой реакции значительно больше скорости обратной, только по тому, что концентрации исходных веществ несоизмеримо больше концентраций продуктов реакции. Но, через некоторое время, концентрации продуктов увеличиваются, и скорость их взаимодействия между собой также увеличивается, а концентрации исходных веществ – уменьшаются, как и скорость их взаимодействия. В некоторый момент скорости прямой и обратной реакции уравниваются V(пр.) = V(обр.) (на рисунке, линии, описывающие скорость прямой и обратной реакции, сливаются в одну) и система приходит к состоянию химического равновесия. То есть, к состоянию с минимумом энергии в котором система может находиться неограниченно долгое время.

Химическое равновесие — состояние системы, в котором скорость прямой реакции равна скорости обратной.

О том, что система достигла состояния химического равновесия можно судить по тому, что концентрации всех веществ, участвующих в процессе, на протяжении достаточно долгого времени будут постоянны (не равны между собой, но постоянны во времени), как это видно на рисунке. Такие концентрации называются равновесными.

Читайте также:  Как накачать давление в системе отопления частного дома

Для смещения равновесия, например для получения большего количества продуктов реакции, нужно целенаправленно повлиять на систему.

О влиянии на равновесную систему внешних факторов: температуры, давления, концентрации веществ говорит принцип Ле-Шателье (принцип «наоборот» ):

Если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие (изменив температуру, давление или концентрации веществ), то положение равновесия сместится таким образом, чтобы ослабить внешнее воздействие.

Разберем влияние каждого из факторов.

Изменение температуры

Повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции (реакции проходящей с поглощением теплоты):

Понижение температуры смещает равновесие в сторону экзотермической реакции (реакции проходящей с выделением теплоты):

Изменение давления

Повышение давления смещает равновесие в сторону меньшего количества моль газа :

Понижение давления смещает равновесие в сторону большего количества моль газ ообразных веществ:

Изменение концентрации

Увеличение концентрации реагентов или продуктов смещает равновесие в сторону той реакции, которая приводит к уменьшению их концентраций:

где С – концентрация вещества.

Уменьшение концентрации реагентов или продуктов смещает равновесие в сторону той реакции, которая приводит к увеличению их концентраций:

Хочу отметить, что ни добавление твердых веществ, ни их измельчение не приводит к смещению равновесия, так как равновесная реакция проходит на границе раздела фаз (твердое-газ, твердое- жидкость) и увеличивая поверность раздела фаз мы ускоряем как прямую, так и обратную реакции.

Влияние других веществ, не участвующих в реакции

  • Прибавление веществ не участвующих в реакции, но взаимодействующих с реагентами или продуктами реакции:

добавление Н2SO4(конц.) (сильное водоотнимающее средство) снижает концентрацию Н2О(ж). Равновесие смещается вправо.

Добавление NaOH снижает концентрацию CH3COOH(ж), так как образуется соль — ацетат натрия. Равновесие смещается влево.

  • Прибавление веществ, несущих одноименный ион.

добавление НCl увеличивает концентрацию ионов H(+). Равновесие

Разбавление усиливает диссоциацию слабых электролитов (закон разбавления Оствальда).

Ниже приведен график зависимости степени диссоциации слабого электролита от его концентрации.

Как видно из графика, с увеличением концентрации степень диссоциации уменьшается и наоборот с уменьшением концентрации, разбавлением — степень диссоциации увеличивается.

Рассмотрим это на примере уксусной кислоты:

для уксусной кислоты концентрацией 0,1 моль/л — степень диссоциации составляет 1,42%, а при разведении ее в 10 раз до концентарции 0,01 моль/л — степень диссоциации уже увеличится до 4,2%.

  • Добавление инертного газа к газовой смеси

Здесь инертным можно считать любой газ, не реагирующий с веществами входящими в уравнение реакции.

  • При условии сохранения постоянного объема ( V — const ) – равновесие не смещается, так как не изменяются концентрации газообразных веществ.
  • При условии постоянного давления ( Р -const ) увеличивается объем смеси, что равносильно уменьшению давления в системе и смещению равновесия в сторону образования большего числа моль газа.

Добавление катализатора (ингибитора)

Катализаторы (ингибиторы) не приводят к смещению равновесия, а только ускоряют (замедляют) достижение состояния равновесия.

А теперь давайте рассмотрим некоторые примеры тестовых заданий:

А — повышение давления смещает равновесие в сторону образования меньшего количества моль газов. Смотрим на уравнение реакции и видим, что у нас слева 3 моль газа (Н2) и справа 3 моль газа (Н2О (г)), поэтому равновесие практические не смещается. ( ответ 3 )

Б — добавление катализатора не смещает равновесие. ( ответ 3 )

В — увеличение концентрации паров воды приводит к увеличению концентрации одного из продуктов, поэтому равновесие сместиться в сторону их расходования, то есть в сторону обратной реакции. ( ответ 2 )

Г — измельчение железа, твердого вещества — не смещает равновесие. ( ответ 3 )

Читайте также:  Датчик давления топлива ssangyong actyon new

А — повышение давления не влияет на смещение равновесия в растворе. ( ответ 3 ).

Б — добавление твердого гидроксида натрия в раствор приведет к его растворению. В растворе гидроксид натрия прореагирует с соляной кислотой. Таким образом равновесие сместится в сторону прямой реакции, так как уменьшается концентрация одного из продуктов реакции. ( ответ 1 )

В — увеличение температуры приводит к усилению гидролиза. ( ответ 1 )

Для реакций гидролиза тепловой эффект реакции могут не указывать, но Вы должны помнить, что гидролиз это эндотермический процесс.

Г — разбавление или увеличение концентрации воды приводит к смещению равновесия в сторону прямой реакции. ( ответ 1)

Третий и последний пример:

А — введение инертного газа при постоянном объеме не влияет на смещение равновесия. ( ответ 3 )

Б — уменьшение концентрации бутадиена смещает равновесие в сторону прямой реакции, так как уменьшается концентрация одного из продуктов. ( ответ 1 )

В — увеличение температуры приводит к смещению равновесия в сторону эндотермической реакции, то есть в сторону прямой реакции. ( ответ 1 )

Г — понижение давления смещает равновесие в сторону образования большего числа моль газа, то есть в сторону прямой реакции, в ходе которой образуется 3 моль газа. ( ответ 1)

А вот некоторые задания для самостоятельного решения:

Источник

Панический ужас при выполнении первой части ЕГЭ по химии 2020?! 24-е задание (химическое равновесие)

Вы хотите познавать химию и профессионально, и с удовольствием? Тогда вам сюда! Автор методики системно-аналитического изучения химии Богунова В.Г. раскрывает тайны решения задач, делится секретами мастерства при подготовке к ОГЭ, ЕГЭ, ДВИ и олимпиадам

Сегодня о ЕГЭ по химии 2020 не пишет только ленивый. Собирают петиции об отмене результатов (я насчитала целых четыре!), выходят на одиночные пикеты, обрывают телефоны горячей линии ЕГЭ. Какой кошмар! «Онижедети» претерпели стресс! Да какой?! Впервые в жизни их заставили ДУМАТЬ тем местом, которым нужно! Не отвечать, как попугаи, по натасканным тестам, а РАССУЖДАТЬ и АНАЛИЗИРОВАТЬ! И понеслось: «шэфусепропало», «мамаспасисына», «менярежутбезножа».

Мифы о «нерешаемости» второй части ЕГЭ уже начали развенчиваться. До сентября времени много, а до ЕГЭ 2021 — еще больше. Лично я успею все уже известные задачи ЕГЭ методически «разложить по полочкам» , составить на каждую не менее десятка аналогичных и не менее сотни «алгоритмически элементарных» (скоро расскажу как это делается), научить и своих учеников, и коллег.

Первая часть ЕГЭ, которую, как известно, проверяет компьютер, долгое время оставалась не исследованной. Я говорю исключительно о себе, поскольку мои ученики решили задания этой части без напряжения и у них практически не возникло вопросов. Мне они сказали следующее: » в отличие от Демоверсии и Тренировочных работ, которые Статград рассылал в школы, задания ЕГЭ были с явно более выраженной аналитической компонентой» . Но ребята привыкли к выполнению именно такого стиля тестов, поскольку «год-два-три» занимались по моим многочисленным и объемным методическим разработкам с домашними заданиями, авторскими КИМами для контроля знаний в аудитории и КИМами для Погружений в ЕГЭ. Треть каждого занятия со мной уходит именно на АНАЛИЗ (. ) домашнего здания и КИМа. К этому я отношусь более чем трепетно, понимая, что в Интернете можно найти практически все ответы, но никогда не найдешь СЕРЬЕЗНОГО СИСТЕМНО-АНАЛИТИЧЕСКОГО ОБЪЯСНЕНИЯ! Не потому, что такового нет, а потому, что это — уникальный и достаточно сложный АВТОРСКИЙ ТРУД (. ), который, как и любой другой труд, должен быть достойно оплачен! (Теперь понятно, почему услуги хороших репетиторов стоят дорого?!)

Однако, у многих выпускников и учителей «аналитический стиль» первой части ЕГЭ вызвал буквально панический ужас ! Мне начали писать с просьбами объяснить (проанализировать) огромное количество заданий. Сегодня остановлюсь только на нескольких заданиях 24-й позиции ЕГЭ, прозвучавшие в просьбах «со стороны» наиболее часто. Самое смешное, что в основе решения совершенно разных примеров лежит лежит всего «полшага анализа уровня детского сада» . Слушаем внимательно!

Послания с просьбами, полученные на WhatsApp

Химическое равновесие — состояние системы реагирующих веществ, при котором скорости прямой и обратной реакции равны друг другу.

Изменения равновесной системы в результате внешних воздействий, определяются принципом подвижного равновесия Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, производится внешнее воздействие (изменяется концентрация, температура, давление), то равновесие смещается в таком направлении, которое способствует ослаблению этого воздействия.

Изменение температуры : при повышении температуры ускоряется эндотермический процесс, при понижении — быстрее протекает экзотермическая реакция.

Изменение давления : при повышении давления равновесие смещается в направлении образования веществ, занимающих меньший объем, понижение давления способствует процессу, сопровождающемуся увеличением объема.

Изменение концентрации : при повышении концентрации реагента в системе развивается процесс, уменьшающий концентрацию этого вещества.

Катализаторы одинаково ускоряют как прямую, так и обратную реакцию и поэтому на смещение равновесия влияния не оказывают, а только способствуют более быстрому его достижению.

При добавлении в гомогенную равновесную систему твердого НЕРАСТВОРИМОГО вещества, равновесие никуда не сместится (практически не сместится, дискутировать не нужно).

При добавлении в гомогенную равновесную систему твердого РАСТВОРИМОГО вещества, образующего при растворении ионы реагентов или продуктов или связывающегося с реагентами или продуктами, приведет к смещению химического равновесия.

Неужели сложно подумать над тем, как ведет себя вещество при добавлении его в воду — растворяется или не растворяется?! И все. Если ученик знаком с соответствующей темой (Химическое равновесие), выполнял тесты АНАЛИТИЧЕСКИ (. ), как разумный человек, а не механически, как попугай, то решить такое задание абсолютно не трудно! Для этого требуется всего «полшага анализа» .

Читайте также:  Полное динамическое и статическое давление вентилятора что это

Системный анализ конкретных вопросов

В задании представлено ионное уравнение качественной реакции на ион железа (III) (реакция с роданидом калия). В присутствии иона железа (III) при добавлении роданида (калия) образуется вещество красного цвета — роданид железа (III), он же тиоцианат железа (III) — Fe(CNS)3 (от греческого «родеос» — красный).

При добавлении в раствор твердого (РАСТВОРИМОГО) роданида калия KCNS, он диссоциирует на ионы KCNS → K+ + CNS-, концентрация роданид-ионов CNS- увеличится (т.е. увеличится концентрация одного из реагентов), равновесие смещается в сторону прямой реакции.

При добавлении в раствор твердого (РАСТВОРИМОГО) хлорида железа (III) FeCl3, он диссоциирует на ионы FeCl3 → Fe3+ + 3Cl-, концентрация ионов железа Fe3+ увеличится (т.е. увеличится концентрация одного из реагентов), равновесие смещается в сторону прямой реакции.

Что сложного?! Подумать — растворимо ли это ТВЕРДОЕ вещество или нерастворимо. Кстати, для этого даже ДУМАТЬ НЕ НУЖНО — есть ТАБЛИЦА РАСТВОРИМОСТИ.

В задании представлено ионное уравнение первой ступени гидролиза растворимой соли цинка. Гидролиз протекает по катиону, в системе накапливаются протоны водорода H+ (среда подкисляется).

При добавлении в раствор твердой (РАСТВОРИМОЙ) щелочи, она диссоциирует на ионы МеОН → Ме+ + ОН-, гидроксид-ионы связывают протоны водорода (т.е. концентрация продукта уменьшается) Н+ + ОН- → Н2О, равновесие смещается в сторону прямой реакции.

Согласна, здесь нужно было подумать «два раза по полшага» — о растворимости твердой щелочи (все сдающие ЕГЭ по химии об этом обязаны знать!) и о ионном уравнении реакции нейтрализации Н+ + ОН- → Н2О (его учат, как мне кажется, в детском саду)!

Еще раз риторический вопрос — кто виноват в плохом написании ЕГЭ по химии 2020?! «Риторический ответ» — виновато зеркало!

Хочу сказать ту фразу, которую я всегда произношу родителям ученика при первом знакомстве: балл ЕГЭ определяется вкладом ученика и учителя в равной степени. Делим 100 баллов пополам: вклад учителя — 50 баллов, вклад ученика — 50 баллов. Вывод: баллы больше 50 — показатель работы ученика! В тандеме работать должен каждый — тогда и результат будет виден!

Привожу пример страницы авторского КИМа (с ответами) по теме «Химическое равновесие» . Нашли знакомые задания? Напомню, на занятиях мы не запоминаем ответы, как попугаи, а проводим СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ каждого задания КИМа! Чего и вам желаю!

Понравилась статья? Скоро будет продолжение. Самое интересное, как всегда, впереди! Успехов и удачи! До встречи на Яндекс Дзен! Не забывайте подписаться на мой канал , поставить лайк и посетить сайт «Репетитор по химии и биологии» !

Источник

Adblock
detector