Başlangıç ​​maddelerinin konsantrasyonu arttıkça denge değişir. Kimya

Eğer bir sistem denge durumundaysa, dış koşullar sabit kaldığı sürece dengede kalacaktır. Koşullar değişirse sistem dengeden çıkacak, ileri ve geri süreçlerin hızları eşit olmayan şekilde değişecek, bir reaksiyon meydana gelecektir. Bunlardan en önemlisi, dengede yer alan herhangi bir maddenin konsantrasyonundaki, basınç veya sıcaklıktaki değişikliklerden kaynaklanan dengesizlik durumlarıdır.

Bu vakaların her birini ele alalım.

Reaksiyona katılan herhangi bir maddenin konsantrasyonundaki değişiklik nedeniyle dengenin bozulması. Hidrojen, hidrojen iyodür ve iyot buharının belirli bir sıcaklık ve basınçta birbirleriyle dengede olmasına izin verin. Sisteme ilave miktarda hidrojen verelim. Kütle etki yasasına göre, hidrojen konsantrasyonundaki bir artış, ileri reaksiyonun (HI sentez reaksiyonu) hızında bir artışa neden olurken, ters reaksiyonun hızı değişmeyecektir. Reaksiyon artık ileri yönde, ters yöne göre daha hızlı ilerleyecektir. Bunun sonucunda hidrojen ve iyot buharı konsantrasyonları azalacak, bu da ileri reaksiyonu yavaşlatacak, HI konsantrasyonu artacak ve bu da ters reaksiyonu hızlandıracaktır. Bir süre sonra ileri ve geri reaksiyonların hızları yeniden eşitlenecek ve yeni bir denge kurulacaktır. Ancak aynı zamanda HI konsantrasyonu artık eklemeden önce olduğundan daha yüksek olacak ve konsantrasyon daha düşük olacaktır.

Bir dengesizliğin neden olduğu konsantrasyonları değiştirme sürecine yer değiştirme veya denge kayması denir. Aynı zamanda denklemin sağ tarafındaki maddelerin konsantrasyonlarında bir artış varsa (ve tabii ki aynı zamanda sol taraftaki maddelerin konsantrasyonlarında da bir azalma varsa), o zaman dengenin değiştiğini söylüyorlar. sağa, yani doğrudan reaksiyon yönünde; Konsantrasyonlar ters yönde değiştiğinde, dengenin ters reaksiyon yönünde sola doğru bir kaymasından söz ederler. Ele alınan örnekte denge sağa kaymıştır. Aynı zamanda konsantrasyonunun artması dengesizliğe neden olan madde reaksiyona girdi - konsantrasyonu azaldı.

Böylece dengeye katılan maddelerden herhangi birinin konsantrasyonunun artmasıyla denge bu maddenin tüketimine doğru kayar; Herhangi bir maddenin konsantrasyonu azaldığında denge o maddenin oluşumu yönünde kayar.

Basınçtaki değişiklikler nedeniyle dengenin bozulması (sistemin hacminin azalması veya artması). Bir reaksiyona gazlar karıştığında sistemin hacmi değiştiğinde denge bozulabilir.

Basıncın nitrojen monoksit ile oksijen arasındaki reaksiyon üzerindeki etkisini düşünün:

Bir gaz karışımının belirli bir sıcaklık ve basınçta kimyasal dengede olmasına izin verin. Sıcaklığı değiştirmeden sistemin hacmi 2 kat azalacak şekilde basıncı arttırıyoruz. İlk anda, tüm gazların kısmi basınçları ve konsantrasyonları iki katına çıkacak, ancak aynı zamanda ileri ve geri reaksiyonların hızları arasındaki oran da değişecek, denge bozulacaktır.

Aslında basınç artmadan önce gaz konsantrasyonları denge değerlerine sahipti ve ileri ve geri reaksiyonların oranları aynıydı ve denklemlerle belirlendi:

Sıkıştırmadan sonraki ilk anda, gaz konsantrasyonları başlangıç ​​değerlerine göre iki katına çıkacak ve sırasıyla , ve 'ye eşit olacaktır. Bu durumda ileri ve geri reaksiyonların oranları aşağıdaki denklemlerle belirlenecektir:

Böylece artan basınç sonucunda ileri reaksiyonun hızı 8 kat, ters reaksiyonun hızı ise yalnızca 4 kat arttı. Sistemdeki denge bozulacak, ileri tepki ters tepkiye üstün gelecektir. Hızlar eşitlendikten sonra denge yeniden kurulacak ancak sistemdeki miktar artacak ve denge sağa kayacaktır.

İleri ve geri reaksiyon oranlarındaki eşit olmayan değişimin, söz konusu reaksiyon denkleminin sol ve sağ taraflarında gaz moleküllerinin sayısının farklı olmasından kaynaklandığını görmek kolaydır: bir oksijen molekülü ve iki nitrojen monoksit molekülleri (toplamda üç gaz molekülü) iki gaz molekülüne - nitrojen dioksite dönüştürülür. Bir gazın basıncı, moleküllerinin kabın duvarlarına çarpmasının sonucudur; diğer şeyler eşit olduğunda, belirli bir gaz hacmindeki molekül sayısı ne kadar yüksek olursa, gaz basıncı da o kadar yüksek olur. Dolayısıyla gaz molekülü sayısının artmasıyla oluşan reaksiyon basıncın artmasına, gaz molekülü sayısının azalmasıyla oluşan reaksiyon ise basıncın azalmasına neden olur.

Bunu akılda tutarak, basıncın kimyasal denge üzerindeki etkisine ilişkin sonuç şu şekilde formüle edilebilir:

Sistemi sıkıştırarak basınç arttığında denge, gaz molekülü sayısındaki azalmaya yani basınçtaki azalmaya doğru kayar; basınç azaldığında denge, gaz molekülü sayısındaki artışa yani artışa doğru kayar. basınçta artış.

Reaksiyonun gaz molekülü sayısı değişmeden ilerlemesi durumunda sistemin sıkışması veya genişlemesi sırasında denge bozulmaz. Örneğin, sistemde

hacim değiştiğinde denge bozulmaz; HI çıkışı basınçtan bağımsızdır.

Sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan dengesizlik. Kimyasal reaksiyonların büyük çoğunluğunun dengesi sıcaklık değişimleriyle değişir. Denge kaymasının yönünü belirleyen faktör reaksiyonun termal etkisinin işaretidir. Sıcaklık arttığında dengenin endotermik reaksiyon yönünde, azaldığında ise ekzotermik reaksiyon yönünde kaydığı gösterilebilir.

Dolayısıyla amonyak sentezi ekzotermik bir reaksiyondur

Bu nedenle sıcaklık arttıkça sistemdeki denge sola, amonyağın ayrışmasına doğru kayar, çünkü bu işlem ısının emilmesiyle gerçekleşir.

Tersine, nitrik oksit (II) sentezi endotermik bir reaksiyondur:

Bu nedenle sıcaklık arttıkça sistemdeki denge sağa, oluşuma doğru kayar.

Kimyasal denge bozukluklarının dikkate alınan örneklerinde görülen modeller, çeşitli faktörlerin denge sistemleri üzerindeki etkisini belirleyen genel prensibin özel durumlarıdır. Le Chatelier ilkesi olarak bilinen bu ilke, kimyasal dengelere uygulandığında aşağıdaki şekilde formüle edilebilir:

Dengede olan bir sisteme herhangi bir darbe uygulandığında, içinde meydana gelen işlemler sonucunda denge, etkiyi azaltacak yönde kayacaktır.

Nitekim reaksiyona katılan maddelerden biri sisteme girdiğinde denge bu maddenin tüketimi yönünde kayar. “Basınç arttığında sistemdeki basınç azalacak şekilde kayar; sıcaklık arttığında denge endotermik reaksiyona doğru kayar, sistemdeki sıcaklık düşer.

Le Chatelier ilkesi yalnızca kimyasallara değil aynı zamanda çeşitli fizikokimyasal dengelere de uygulanır. Le Chatelier prensibine göre kaynama, kristalleşme, çözünme gibi süreçlerin koşulları değiştiğinde dengede bir kayma meydana gelir.

9. Kimyasal reaksiyon hızı. Kimyasal denge

9.2. Kimyasal denge ve yer değiştirmesi

Çoğu kimyasal reaksiyon geri dönüşümlüdür; eşzamanlı olarak hem ürünlerin oluşumu yönünde hem de ayrışma yönünde (soldan sağa ve sağdan sola) akar.

Tersinir işlemler için reaksiyon denklemlerine örnekler:

N 2 + 3H 2 ⇄ t °, p, kat 2NH 3

2SO 2 + O 2 ⇄ t ° , p , cat 2SO 3

H 2 + I 2 ⇄ t ° 2HI

Tersinir reaksiyonlar, kimyasal denge durumu adı verilen özel bir durumla karakterize edilir.

Kimyasal denge- Bu, ileri ve geri reaksiyon oranlarının eşit olduğu sistemin durumudur. Kimyasal dengeye doğru ilerlerken ileri reaksiyonun hızı ve reaktanların konsantrasyonu azalırken, ters reaksiyon ve ürünlerin konsantrasyonu artar.

Kimyasal denge durumunda birim zamanda bozunduğu kadar ürün oluşur. Sonuç olarak kimyasal denge durumundaki maddelerin konsantrasyonları zamanla değişmez. Ancak bu, tüm maddelerin denge konsantrasyonlarının veya kütlelerinin (hacimlerinin) mutlaka birbirine eşit olduğu anlamına gelmez (bkz. Şekil 9.8 ve 9.9). Kimyasal denge, dış etkilere cevap verebilen dinamik (hareketli) bir dengedir.

Bir denge sisteminin bir denge durumundan diğerine geçişine yer değiştirme veya denge değişimi. Pratikte, dengenin reaksiyon ürünlerine (sağa) veya başlangıç ​​maddelerine (sola) doğru bir değişimden bahsediyorlar; İleri reaksiyon soldan sağa doğru meydana gelen reaksiyondur ve ters reaksiyon sağdan sola meydana gelir. Denge durumu iki zıt yönlü okla gösterilir: ⇄.

Dengeyi değiştirme ilkesi Fransız bilim adamı Le Chatelier (1884) tarafından formüle edilmiştir: Dengede olan bir sistem üzerindeki dış etki, bu dengede dış etkinin etkisini zayıflatacak yönde bir kaymaya yol açar.

Dengeyi değiştirmenin temel kurallarını formüle edelim.

Konsantrasyon etkisi: Bir maddenin konsantrasyonu arttığında denge tüketimine, azaldığında oluşumuna doğru kayar.

Örneğin, tersinir bir reaksiyonda H2 konsantrasyonunun artmasıyla

H 2 (g) + I 2 (g) ⇄ 2HI (g)

Hidrojen konsantrasyonuna bağlı olarak ileri reaksiyonun hızı artacaktır. Sonuç olarak denge sağa kayacaktır. H2 konsantrasyonu azaldıkça ileri reaksiyonun hızı azalacak, bunun sonucunda sürecin dengesi sola kayacaktır.

Sıcaklığın etkisi: Sıcaklık arttığında denge endotermik reaksiyona doğru kayar, sıcaklık azaldığında ise ekzotermik reaksiyona doğru kayar.

Artan sıcaklıkla hem ekzo hem de endotermik reaksiyonların hızının arttığını, ancak endotermik reaksiyonun daha fazla arttığını, bunun için E a'nın her zaman daha büyük olduğunu hatırlamak önemlidir. Sıcaklık düştükçe, her iki reaksiyonun hızı da azalır, ancak yine daha fazla sayıda - endotermik. Bunu, hız değerinin okların uzunluğuyla orantılı olduğu ve dengenin daha uzun ok yönünde kaydığı bir diyagramla göstermek uygundur.

Basıncın etkisi: Basınçtaki bir değişiklik, yalnızca reaksiyona gazlar dahil olduğunda ve hatta gaz halindeki madde kimyasal denklemin yalnızca bir tarafında olduğunda denge durumunu etkiler. Reaksiyon denklemlerine örnekler:

• basınç denge değişimini etkiler:

3H2(g) + N2(g) ⇄2NH3(g),

CaO (tv) + C02 (g) ⇄ CaC03 (tv);

• basınç denge değişimini etkilemez:

Cu (sv) + S (sv) = CuS (sv),

NaOH (çözelti) + HC1 (çözelti) = NaCl (çözelti) + H20 (l).

Basınç azaldığında denge, daha fazla kimyasal miktarda gaz halindeki maddenin oluşumuna doğru kayar ve arttığında, denge daha az kimyasal miktarda gazlı maddenin oluşumuna doğru kayar. Denklemin her iki tarafındaki gazların kimyasal miktarları aynıysa, basınç kimyasal denge durumunu etkilemez:

H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g).

Basınçtaki bir değişikliğin etkisinin konsantrasyondaki bir değişikliğin etkisine benzer olduğu göz önüne alındığında bunu anlamak kolaydır: basınç n kat arttığında, dengedeki tüm maddelerin konsantrasyonu aynı miktarda artar (veya tam tersi) .

Reaksiyon sisteminin hacminin etkisi: Reaksiyon sisteminin hacmindeki bir değişiklik, basınçtaki bir değişiklikle ilişkilidir ve yalnızca gaz halindeki maddeleri içeren reaksiyonların denge durumunu etkiler. Hacimdeki bir azalma, basınçta bir artış anlamına gelir ve dengeyi daha az kimyasal gaz oluşumuna doğru kaydırır. Sistemin hacmindeki bir artış, basınçta bir azalmaya ve dengede daha fazla kimyasal miktarda gaz halindeki maddenin oluşumuna doğru bir kaymaya yol açar.

Bir denge sistemine bir katalizörün eklenmesi veya doğasındaki bir değişiklik, dengeyi değiştirmez (ürünün verimini artırmaz), çünkü katalizör hem ileri hem de geri reaksiyonları aynı ölçüde hızlandırır. Bunun nedeni, katalizörün ileri ve geri süreçlerin aktivasyon enerjisini eşit derecede azaltmasıdır. Peki neden tersinir süreçlerde katalizör kullanıyorlar? Gerçek şu ki, tersinir işlemlerde katalizör kullanımı, dengenin hızlı bir şekilde başlamasını teşvik eder ve bu da endüstriyel üretimin verimliliğini arttırır.

Çeşitli faktörlerin denge değişimi üzerindeki etkisine ilişkin spesifik örnekler Tablo'da verilmiştir. Isı salınımıyla meydana gelen amonyak sentezi reaksiyonu için 9.1. Başka bir deyişle ileri reaksiyon ekzotermik, ters reaksiyon ise endotermiktir.

Tablo 9.1

Amonyak sentezi reaksiyonunun dengesindeki değişime çeşitli faktörlerin etkisi

Örnek 9.3.

Süreç dengesi durumunda

2SO 2 (g) + O 2 (g) ⇄ 2SO 3 (g)

maddelerin konsantrasyonları (mol/dm3) SO2, O2 ve SO3 sırasıyla 0,6, 0,4 ve 0,2'dir. SO 2 ve O 2'nin başlangıç ​​konsantrasyonlarını bulun (S03'ün başlangıç ​​konsantrasyonu sıfırdır).

Çözüm. Reaksiyon sırasında SO 2 ve O 2 tüketilir, dolayısıyla

c çıkışı (SO 2) = c eşittir (SO 2) + c çıkışı (SO 2),

c dışarı (O 2) = c eşittir (O ​​2) + c dışarı (O 2).

Harcanan c'nin değeri c (SO 3) kullanılarak bulunur:

cout (S02) = 0,6 + 0,2 = 0,8 (mol/dm3).

y = 0,1 mol/dm3.

cout (O2) = 0,4 + 0,1 = 0,5 (mol/dm3).

Cevap: 0,8 mol/dm3S02; 0,5 mol/dm302.

Sınav görevlerini yerine getirirken, çeşitli faktörlerin bir yandan reaksiyon hızına, diğer yandan kimyasal dengedeki değişime etkisi sıklıkla karıştırılır.

Geri dönüşümlü bir süreç için

sıcaklık arttıkça hem ileri hem de geri reaksiyonların hızı artar; sıcaklık düştükçe hem ileri hem de geri reaksiyonların hızı azalır;

artan basınçla, gazların katılımıyla meydana gelen tüm reaksiyonların oranları hem doğrudan hem de ters olarak artar. Basınç azaldıkça, hem doğrudan hem de ters gazların katılımıyla meydana gelen tüm reaksiyonların hızı azalır;

Sisteme bir katalizör eklenmesi veya onun başka bir katalizörle değiştirilmesi dengeyi değiştirmez.

Örnek 9.4.

Denklemde açıklanan, tersine çevrilebilir bir süreç meydana gelir

N 2 (g) + 3H 2 (g) ⇄ 2NH 3 (g) + Q

Hangi faktörleri göz önünde bulundurun: 1) amonyak reaksiyonunun sentez hızını arttırın; 2) dengeyi sağa kaydırın:

a) sıcaklıkta azalma;

b) basınçta artış;

c) NH3 konsantrasyonunda azalma;

d) bir katalizörün kullanılması;

e) N2 konsantrasyonundaki artış.

Çözüm. Faktörler b), d) ve e) amonyak sentezinin reaksiyon hızını arttırır (ayrıca sıcaklığın artması, H2 konsantrasyonunun artması); dengeyi sağa kaydırın - a), b), c), e).

Cevap: 1) b, d, d; 2) a, b, c, d.

Örnek 9.5.

Aşağıda tersinir bir reaksiyonun enerji diyagramı verilmiştir.

Tüm doğru ifadeleri listeleyin:

a) ters reaksiyon ileri reaksiyondan daha hızlı ilerler;

b) sıcaklık arttıkça ters reaksiyonun hızı doğrudan reaksiyona göre daha fazla artar;

c) ısının emilmesiyle doğrudan bir reaksiyon meydana gelir;

d) ters reaksiyon için sıcaklık katsayısı γ daha büyüktür.

Çözüm.

a) E arr = 500 − 300 = 200 (kJ), E arr = 500 − 200 = 300 (kJ)'den küçük olduğundan ifade doğrudur.

b) İfade yanlıştır; E a'nın büyük olduğu doğrudan reaksiyonun hızı daha fazla artar.

c) İfade doğrudur, Q pr = 200 − 300 = −100 (kJ).

d) İfade yanlıştır, doğrudan reaksiyon için γ daha büyüktür, bu durumda E a daha büyüktür. Cevap: a), c). Bir kimyasal sürecin dış koşulları değişmezse, kimyasal denge durumu süresiz olarak kalabilir. Reaksiyon koşullarını (sıcaklık, basınç, konsantrasyon) değiştirerek şunları elde edebilirsiniz:

Dengenin sağa kayması, formülleri denklemin sağ tarafında olan maddelerin konsantrasyonunun artmasına neden olur. Dengenin sola kayması, formülleri solda olan maddelerin konsantrasyonunda bir artışa yol açacaktır. Bu durumda sistem yeni bir denge durumuna geçecektir; reaksiyon katılımcılarının denge konsantrasyonlarının diğer değerleri.

Değişen koşulların neden olduğu kimyasal dengedeki değişim, 1884'te Fransız fizikçi A. Le Chatelier tarafından formüle edilen kurala (Le Chatelier ilkesi) uyar.

Le Chatelier Prensibi:kimyasal denge durumundaki bir sistem herhangi bir etkiye maruz kalırsa, örneğin sıcaklık, basınç veya reaktiflerin konsantrasyonunun değiştirilmesiyle, o zaman denge, etkiyi zayıflatan reaksiyon yönünde kayacaktır. .

Konsantrasyondaki değişikliklerin kimyasal dengedeki değişime etkisi.

Le Chatelier ilkesine göre Reaksiyon katılımcılarından herhangi birinin konsantrasyonundaki bir artış, dengede reaksiyona doğru bir kaymaya neden olur ve bu da bu maddenin konsantrasyonunda bir azalmaya yol açar.

Konsantrasyonun denge durumu üzerindeki etkisi aşağıdaki kurallara tabidir:

Başlangıç ​​maddelerinden birinin konsantrasyonu arttıkça, ileri reaksiyonun hızı artar ve denge, reaksiyon ürünlerinin oluşumuna doğru kayar ve bunun tersi de geçerlidir;

Reaksiyon ürünlerinden birinin konsantrasyonu arttıkça, ters reaksiyonun hızı artar, bu da dengede başlangıç ​​maddelerinin oluşumu yönünde bir kaymaya yol açar ve bunun tersi de geçerlidir.

Örneğin, bir denge sisteminde:

S02 (g) + NO 2 (g) SO 3 (g) + NO (g)

SO2 veya NO2 konsantrasyonunu arttırırsanız, kütle etki yasasına uygun olarak doğrudan reaksiyonun hızı artacaktır. Bu, dengenin sağa kaymasına yol açacak ve bu da başlangıç ​​​​maddelerinin tüketimine ve reaksiyon ürünlerinin konsantrasyonunda bir artışa yol açacaktır. Başlangıç ​​maddelerinin ve reaksiyon ürünlerinin yeni denge konsantrasyonları ile yeni bir denge durumu kurulacaktır. Örneğin reaksiyon ürünlerinden birinin konsantrasyonu azaldığında sistem, ürünün konsantrasyonunu artıracak şekilde reaksiyona girecektir. Avantaj, doğrudan reaksiyona verilecek ve reaksiyon ürünlerinin konsantrasyonunda bir artışa yol açacaktır.

Basınç değişikliklerinin kimyasal dengenin değişmesi üzerindeki etkisi.

Le Chatelier ilkesine göre basınçtaki bir artış, dengede daha az gazlı partikül oluşumuna doğru bir kaymaya yol açar; daha küçük hacme doğru.

Örneğin, tersinir bir reaksiyonda:

2NO 2 (g) 2NO (g) + O 2 (g)

2 mol NO2'den 2 mol NO ve 1 mol O2 oluşur. Gaz halindeki maddelerin formüllerinin önündeki stokiyometrik katsayılar, ileri bir reaksiyonun ortaya çıkmasının gazların mol sayısında bir artışa yol açtığını ve ters bir reaksiyonun ortaya çıkmasının ise tam tersine bir gazın mol sayısını azalttığını gösterir. madde. Böyle bir sisteme örneğin basıncın arttırılması yoluyla bir dış etki uygulanırsa, sistem bu etkiyi zayıflatacak şekilde tepki verecektir. Belirli bir reaksiyonun dengesi gaz halindeki maddenin daha az molüne ve dolayısıyla daha küçük bir hacme doğru kayarsa basınç düşebilir.

Aksine, bu sistemdeki basınçtaki bir artış, dengede sağa - NO2'nin ayrışmasına doğru, gaz halindeki madde miktarını artıran bir kayma ile ilişkilidir.

Reaksiyondan önce ve sonra gaz halindeki maddelerin mol sayısı sabit kalırsa, yani. reaksiyon sırasında sistemin hacmi değişmez, bu durumda basınçtaki bir değişiklik ileri ve geri reaksiyonların oranlarını eşit şekilde değiştirir ve kimyasal denge durumunu etkilemez.

Örneğin tepki olarak:

H2(g) + Cl2(g)2HCl(g),

reaksiyondan önce ve sonra gaz halindeki maddelerin toplam mol sayısı sabit kalır ve sistemdeki basınç değişmez. Bu sistemdeki denge basınç değiştiğinde değişmez.

Sıcaklık değişimlerinin kimyasal dengenin değişmesine etkisi.

Her tersinir reaksiyonda yönlerden biri ekzotermik bir sürece, diğeri ise endotermik bir sürece karşılık gelir. Yani amonyak sentezi reaksiyonunda ileri reaksiyon ekzotermik, ters reaksiyon ise endotermiktir.

N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) + Q (-ΔH).

Sıcaklık değiştiğinde hem ileri hem de geri reaksiyonların hızları değişir, ancak hız değişimleri aynı ölçüde gerçekleşmez. Arrhenius denklemine uygun olarak, büyük bir aktivasyon enerjisi ile karakterize edilen endotermik reaksiyon, sıcaklık değişimlerine daha büyük derecede tepki verir.

Bu nedenle sıcaklığın kimyasal dengenin değişme yönü üzerindeki etkisini değerlendirmek için sürecin termal etkisinin bilinmesi gerekir. Örneğin bir kalorimetre kullanılarak deneysel olarak belirlenebilir veya G. Hess yasasına göre hesaplanabilir. Şunu belirtmek gerekir ki sıcaklıktaki bir değişiklik kimyasal denge sabitinin (K p) değerinde bir değişikliğe yol açar.

Le Chatelier ilkesine göre Sıcaklıktaki bir artış dengeyi endotermik bir reaksiyona doğru kaydırır. Sıcaklık azaldıkça denge ekzotermik reaksiyona doğru kayar.

Böylece, sıcaklık artışı amonyak sentezi reaksiyonunda dengede bir kaymaya yol açacaktır endotermiğe doğru reaksiyonlar, yani Sola. Avantaj, ısının emilmesiyle meydana gelen ters reaksiyona verilir.

Kimyasal denge ve yer değiştirme ilkeleri (Le Chatelier ilkesi)

Tersinir reaksiyonlarda belirli koşullar altında bir kimyasal denge durumu oluşabilir. Bu, ters reaksiyonun hızının ileri reaksiyonun hızına eşit olduğu bir durumdur. Ancak dengeyi şu ya da bu yönde değiştirmek için reaksiyonun koşullarını değiştirmek gerekir. Dengeyi değiştirme ilkesi Le Chatelier ilkesidir.

Anahtar noktalar:

1. Denge halindeki bir sisteme dışarıdan gelen bir etki, bu dengenin, etkinin etkisinin zayıflayacağı yöne doğru kaymasına neden olur.

2. Reaksiyona giren maddelerden birinin konsantrasyonu arttığında denge bu maddenin tüketilmesi yönünde kayar; konsantrasyon azaldığında ise denge bu maddenin oluşumu yönünde kayar.

3. Basınçtaki artışla denge, gaz halindeki maddelerin miktarındaki azalmaya, yani basınçtaki azalmaya doğru kayar; basınç azaldığında denge, gaz halindeki maddelerin artan miktarlarına, yani artan basınca doğru kayar. Reaksiyon, gaz halindeki maddelerin molekül sayısını değiştirmeden devam ederse, bu sistemdeki basınç denge konumunu etkilemez.

4. Sıcaklık arttığında denge endotermik reaksiyona doğru, sıcaklık düştüğünde ise ekzotermik reaksiyona doğru kayar.

Prensipler için “Kimyanın Başlangıçları” kılavuzuna teşekkür ederiz. Kuzmenko N.E., Eremin V.V., Popkov V.A.

Kimyasal dengeye ilişkin Birleşik Devlet Sınavı görevleri (eski adıyla A21)

Görev No.1.

H2S(g) ↔ H2(g) + S(g) - Q

1. Artan basınç

2. Yükselen sıcaklık

3. Azalan basınç

Açıklama:Öncelikle reaksiyonu ele alalım: tüm maddeler gazdır ve sağ tarafta iki ürün molekülü vardır ve solda sadece bir tane vardır, reaksiyon da endotermiktir (-Q). Bu nedenle basınç ve sıcaklıktaki değişimi ele alalım. Reaksiyon ürünlerine doğru kaymak için dengeye ihtiyacımız var. Basıncı arttırırsak, denge hacmin azalmasına, yani reaktanlara doğru kayacaktır - bu bize uymuyor. Sıcaklığı arttırırsak denge endotermik reaksiyona, bizim durumumuzda da gerekli olan ürünlere doğru kayacaktır. Doğru cevap 2'dir.

Görev No.2.

Sistemdeki kimyasal denge

SO3(g) + NO(g) ↔ SO2(g) + NO2(g) - Q

aşağıdaki durumlarda reaktif oluşumuna doğru kayacaktır:

1. NO konsantrasyonunun arttırılması

2. SO2 konsantrasyonunun arttırılması

3. Sıcaklık yükselir

4. Artan basınç

Açıklama: tüm maddeler gazdır ancak denklemin sağ ve sol tarafındaki hacimler aynıdır, dolayısıyla basınç sistemdeki dengeyi etkilemeyecektir. Sıcaklıktaki bir değişikliği düşünün: Sıcaklık arttıkça denge endotermik reaksiyona doğru, tam olarak reaktanlara doğru kayar. Doğru cevap 3'tür.

Görev No.3.

Sistemde

2NO2(g) ↔ N2O4(g) + Q

dengenin sola kayması katkıda bulunacaktır

1. Basınçta artış

2. N2O4 konsantrasyonunda artış

3. Sıcaklık düşüşü

4. Katalizörün tanıtılması

Açıklama: Denklemin sağ ve sol tarafındaki gaz halindeki maddelerin hacimlerinin eşit olmadığına, dolayısıyla basınçtaki bir değişikliğin bu sistemdeki dengeyi etkileyeceğine dikkat edelim. Yani basınç arttıkça denge gaz halindeki maddelerin miktarındaki azalmaya yani sağa doğru kayar. Bu bize yakışmıyor. Reaksiyon ekzotermik olduğundan sıcaklıktaki bir değişiklik sistemin dengesini etkileyecektir. Sıcaklık azaldıkça denge ekzotermik reaksiyona doğru yani yine sağa kayar. N2O4 konsantrasyonu arttıkça denge bu maddenin tüketimine doğru yani sola kayar. Doğru cevap 2'dir.

Görev No.4.

tepki olarak

2Fe(ler) + 3H2O(g) ↔ 2Fe2O3(ler) + 3H2(g) - Q

denge reaksiyon ürünlerine doğru kayacaktır

1. Artan basınç

2. Katalizör eklemek

3. Demir eklemek

4. Su eklemek

Açıklama: Sağ ve sol kısımdaki molekül sayısı aynı olduğundan basınçtaki bir değişiklik bu sistemdeki dengeyi etkilemeyecektir. Demir konsantrasyonundaki artışı düşünelim - denge bu maddenin tüketimine doğru, yani sağa (reaksiyon ürünlerine doğru) kaymalıdır. Doğru cevap 3'tür.

Görev No.5.

Kimyasal denge

H2O(l) + C(t) ↔ H2(g) + CO(g) - Q

durumda ürün oluşumuna doğru kayacaktır

1. Artan basınç

2. Sıcaklık artışı

3. İşlem süresini arttırmak

4. Katalizör Uygulamaları

Açıklama: Tüm maddeler gaz halinde olmadığından basınçtaki bir değişiklik belirli bir sistemdeki dengeyi etkilemeyecektir. Sıcaklık arttıkça denge endotermik reaksiyona yani sağa (ürün oluşumuna) doğru kayar. Doğru cevap 2'dir.

Görev No. 6.

Basınç arttıkça kimyasal denge sistemdeki ürünlere doğru kayacaktır:

1. CH4(g) + 3S(ler) ↔ CS2(g) + 2H2S(g) - Q

2. C(t) + CO2(g) ↔ 2CO(g) - Q

3. N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) + Q

4. Ca(HCO3)2(t) ↔ CaCO3(t) + CO2(g) + H2O(g) - Q

Açıklama: 1. ve 4. reaksiyonlar basınçtaki değişikliklerden etkilenmez çünkü katılan maddelerin tümü gaz halinde değildir; denklem 2'de sağ ve sol taraftaki molekül sayısı aynıdır, dolayısıyla basınç etkilenmeyecektir. Denklem 3 kaldı. Kontrol edelim: artan basınçla denge, gaz halindeki maddelerin azalan miktarlarına (sağda 4 molekül, solda 2 molekül), yani reaksiyon ürünlerine doğru kaymalıdır. Doğru cevap 3'tür.

Görev No.7.

Denge değişimini etkilemez

H2(g) + I2(g) ↔ 2HI(g) - Q

1. Basıncın arttırılması ve katalizör eklenmesi

2. Sıcaklığın yükseltilmesi ve hidrojen eklenmesi

3. Sıcaklığın düşürülmesi ve hidrojen iyodür eklenmesi

4. İyot ekleme ve hidrojen ekleme

Açıklama: sağ ve sol kısımlarda gaz halindeki maddelerin miktarları aynıdır, bu nedenle basınçtaki bir değişiklik sistemdeki dengeyi etkilemeyecektir ve bir katalizör eklenmesi de onu etkilemeyecektir, çünkü bir katalizör eklediğimiz anda doğrudan Reaksiyon hızlanacak ve hemen ardından sistemdeki denge geri gelecektir. Doğru cevap 1'dir.

Görev No.8.

Bir reaksiyonda dengeyi sağa kaydırmak için

2NO(g) + O2(g) ↔ 2N02(g); ΔH°<0

gerekli

1. Katalizörün tanıtılması

2. Sıcaklığın düşürülmesi

3. Daha düşük basınç

4. Azalan oksijen konsantrasyonu

Açıklama: oksijen konsantrasyonundaki bir azalma dengede reaktanlara doğru (sola doğru) bir kaymaya yol açacaktır. Basınçtaki bir azalma, dengeyi gaz halindeki maddelerin miktarındaki azalmaya, yani sağa kaydıracaktır. Doğru cevap 3'tür.

Görev No.9.

Ekzotermik reaksiyonda ürün verimi

2NO(g) + O2(g) ↔ 2NO2(g)

eş zamanlı sıcaklık artışı ve basınç düşüşü ile

1. Arttırın

2. Azalacak

3. Değişmeyecek

4. Önce artacak, sonra azalacak

Açıklama: sıcaklık arttığında denge endotermik reaksiyona yani ürünlere doğru kayar, basınç azaldığında ise denge gaz halindeki maddelerin miktarındaki artışa doğru yani yine sola kayar. Dolayısıyla ürün verimi düşecektir. Doğru cevap 2'dir.

Görev No. 10.

Reaksiyonda metanol veriminin arttırılması

CO + 2H2 ↔ CH3OH + Q

teşvik eder

1. Sıcaklık artışı

2. Katalizörün tanıtılması

3. İnhibitörün tanıtılması

4. Artan basınç

Açıklama: artan basınçla denge endotermik reaksiyona, yani reaktanlara doğru kayar. Basınçtaki bir artış, dengeyi gaz halindeki maddelerin azalan miktarlarına, yani metanol oluşumuna doğru kaydırır. Doğru cevap 4'tür.

Bağımsız çözüm için görevler (cevaplar aşağıdadır)

1. Sistemde

CO(g) + H2O(g) ↔ CO2(g) + H2(g) + Q

Kimyasal dengede reaksiyon ürünlerine doğru bir değişim şu şekilde kolaylaştırılacaktır:

1. Basıncın azaltılması

2. Sıcaklık artışı

3. Karbon monoksit konsantrasyonunda artış

4. Hidrojen konsantrasyonunda artış

2. Hangi sistemde basınç arttığında denge reaksiyon ürünlerine doğru kayar?

1. 2СО2(g) ↔ 2СО2(g) + O2(g)

2. C2H4(g) ↔ C2H2(g) + H2(g)

3. PCl3(g) + Cl2(g) ↔ PCl5(g)

4. H2(g) + Cl2(g) ↔ 2HCl(g)

3. Sistemdeki kimyasal denge

2HBr(g) ↔ H2(g) + Br2(g) - Q

reaksiyon ürünlerine doğru kayacaktır

1. Artan basınç

2. Yükselen sıcaklık

3. Azalan basınç

4. Katalizör kullanmak

4. Sistemdeki kimyasal denge

C2H5OH + CH3COOH ↔ CH3COOC2H5 + H2O + Q

reaksiyon ürünlerine doğru kayar

1. Su eklemek

2. Asetik asit konsantrasyonunun azaltılması

3. Eter konsantrasyonunun arttırılması

4. Ester çıkarırken

5. Sistemdeki kimyasal denge

2NO(g) + O2(g) ↔ 2NO2(g) + Q

reaksiyon ürününün oluşumuna doğru kayar.

1. Artan basınç

2. Yükselen sıcaklık

3. Azalan basınç

4. Katalizörün uygulanması

6. Sistemdeki kimyasal denge

CO2(g) + C(s) ↔ 2СО(g) - Q

reaksiyon ürünlerine doğru kayacaktır

1. Artan basınç

2. Sıcaklığın düşürülmesi

3. CO konsantrasyonunun arttırılması

4. Sıcaklık yükselir

7. Basınçtaki değişiklikler sistemdeki kimyasal denge durumunu etkilemez

1. 2NO(g) + O2(g) ↔ 2NO2(g)

2. N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)

3. 2CO(g) + O2(g) ↔ 2CO2(g)

4. N2(g) + O2(g) ↔ 2NO(g)

8. Hangi sistemde artan basınçla birlikte kimyasal denge başlangıç ​​maddelerine doğru kayar?

1. N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) + Q

2. N2O4(g) ↔ 2NO2(g) - Q

3. CO2(g) + H2(g) ↔ CO(g) + H2O(g) - Q

4. 4HCl(g) + O2(g) ↔ 2H2O(g) + 2Cl2(g) + Q

9. Sistemdeki kimyasal denge

С4Н10(g) ↔ С4Н6(g) + 2Н2(g) - Q

reaksiyon ürünlerine doğru kayacaktır

1. Sıcaklık artışı

2. Sıcaklığın düşürülmesi

3. Katalizör kullanmak

4. Bütan konsantrasyonunun azaltılması

10. Sistemdeki kimyasal denge durumu hakkında

H2(g) + I2(g) ↔ 2HI(g) -Q

etkisi yok

1. Basınçta artış

2. İyot konsantrasyonunun arttırılması

3. Sıcaklık artışı

4. Sıcaklığı azaltın

2016 atamaları

1. Kimyasal reaksiyonun denklemi ile sistemdeki artan basınçla kimyasal dengedeki değişim arasında bir ilişki kurun.

Reaksiyon denklemi Kimyasal dengenin kayması

A) N2(g) + O2(g) ↔ 2NO(g) - Q 1. Direkt reaksiyona doğru kayar

B) N2O4(g) ↔ 2NO2(g) - Q 2. Ters reaksiyona doğru kayar

B) CaCO3(ler) ↔ CaO(lar) + CO2(g) - Q 3. Dengede bir kayma yok

D) Fe3O4(ler) + 4CO(g) ↔ 3Fe(ler) + 4CO2(g) + Q

2. Sistem üzerindeki dış etkiler arasında bir yazışma kurun:

CO2(g) + C(s) ↔ 2СО(g) - Q

ve kimyasal dengede bir değişiklik.

A. CO konsantrasyonunda artış 1. Doğrudan reaksiyona doğru kayma

B. Basınçta azalma 3. Dengede kayma meydana gelmez

3. Sistem üzerindeki dış etkiler arasında bir ilişki kurun

HCOOH(l) + C5H5OH(l) ↔ HCOOC2H5(l) + H2O(l) + Q

Dış etki Kimyasal dengede değişiklik

A. HCOOH İlavesi 1. Doğrudan reaksiyona doğru geçiş

B. Suyla seyreltme 3. Dengede değişiklik olmaz

D. Sıcaklık artışı

4. Sistem üzerindeki dış etkiler arasında bir ilişki kurun

2NO(g) + O2(g) ↔ 2NO2(g) + Q

ve kimyasal dengede bir değişiklik.

Dış etki Kimyasal dengede değişiklik

A. Basınçta azalma 1. İleri reaksiyona doğru kayma

B. Sıcaklık artışı 2. Ters reaksiyona doğru kayma

B. NO2 sıcaklığında artış 3. Denge kayması meydana gelmez

D. O2 İlavesi

5. Sistem üzerindeki dış etkiler arasında bir ilişki kurun

4NH3(g) + 3O2(g) ↔ 2N2(g) + 6H2O(g) + Q

ve kimyasal dengede bir değişiklik.

Dış etki Kimyasal dengede değişiklik

A. Sıcaklıkta azalma 1. Doğrudan reaksiyona geçiş

B. Basınç artışı 2. Ters reaksiyona doğru kayma

B. Amonyak konsantrasyonunda artış 3. Dengede değişiklik olmaz

D. Su buharının uzaklaştırılması

6. Sistem üzerindeki dış etkiler arasında bir yazışma kurun

WO3(ler) + 3H2(g) ↔ W(ler) + 3H2O(g) +Q

ve kimyasal dengede bir değişiklik.

Dış etki Kimyasal dengede değişiklik

A. Sıcaklık artışı 1. Doğrudan reaksiyona doğru kayma

B. Basınç artışı 2. Ters reaksiyona doğru kayma

B. Katalizör kullanımı 3. Dengede değişiklik yok

D. Su buharının uzaklaştırılması

7. Sistem üzerindeki dış etkiler arasında bir yazışma kurun

С4Н8(g) + Н2(g) ↔ С4Н10(g) + Q

ve kimyasal dengede bir değişiklik.

Dış etki Kimyasal dengede değişiklik

A. Hidrojen konsantrasyonunun artması 1. Doğrudan reaksiyona doğru kayma

B. Sıcaklık artışı 2. Ters reaksiyona doğru kayma

B. Basınçta artış 3. Dengede kayma meydana gelmez

D. Katalizör kullanımı

8. Kimyasal reaksiyon denklemi ile sistem parametrelerindeki eşzamanlı değişiklik arasında bir yazışma kurun, bu da kimyasal dengede doğrudan reaksiyona doğru bir kaymaya yol açar.

Reaksiyon denklemi Sistem parametrelerinin değiştirilmesi

A. H2(g) + F2(g) ↔ 2HF(g) + Q 1. Sıcaklık ve hidrojen konsantrasyonunda artış

B. H2(g) + I2(s) ↔ 2HI(g) -Q 2. Sıcaklıkta ve hidrojen konsantrasyonunda azalma

B. CO(g) + H2O(g) ↔ CO2(g) + H2(g) + Q 3. Sıcaklığın arttırılması ve hidrojen konsantrasyonunun azaltılması

D. C4H10(g) ↔ C4H6(g) + 2H2(g) -Q 4. Sıcaklıkta azalma ve hidrojen konsantrasyonunda artış

9. Kimyasal reaksiyonun denklemi ile sistemdeki artan basınçla kimyasal dengedeki değişim arasında bir yazışma kurun.

Reaksiyon denklemi Kimyasal denge değişiminin yönü

A. 2HI(g) ↔ H2(g) + I2(s) 1. Doğrudan reaksiyona doğru kayar

B. C(g) + 2S(g) ↔ CS2(g) 2. Ters reaksiyona doğru kayar

B. C3H6(g) + H2(g) ↔ C3H8(g) 3. Dengede bir kayma yok

G. H2(g) + F2(g) ↔ 2HF(g)

10. Kimyasal reaksiyon denklemi ile uygulama koşullarındaki eş zamanlı değişiklik arasında bir yazışma kurun, bu da kimyasal dengede doğrudan reaksiyona doğru kaymaya yol açar.

Reaksiyon denklemi Değişen koşullar

A. N2(g) + H2(g) ↔ 2NH3(g) + Q 1. Sıcaklık ve basınçta artış

B. N2O4(l) ↔ 2NO2(g) -Q 2. Sıcaklık ve basınçta azalma

B. CO2(g) + C(s) ↔ 2CO(g) + Q 3. Sıcaklıkta artış ve basınçta azalma

D. 4HCl(g) + O2(g) ↔ 2H2O(g) + 2Cl2(g) + Q 4. Sıcaklıkta azalma ve basınçta artış

Cevaplar: 1 - 3, 2 - 3, 3 - 2, 4 - 4, 5 - 1, 6 - 4, 7 - 4, 8 - 2, 9 - 1, 10 - 1

1. 3223

2. 2111

3. 1322

4. 2221

5. 1211

6. 2312

7. 1211

8. 4133

9. 1113

10. 4322

Ödevler için 2016, 2015, 2014, 2013 yazarlarına yönelik alıştırma koleksiyonlarına teşekkür ederiz:

Kavernina A.A., Dobrotina D.Yu., Snastina M.G., Savinkina E.V., Zhiveinova O.G.