На смещение химического равновесия
Согласно принципу Ле-Шателье, при повышении температуры происходит смещение равновесия в сторону эндотермической реакции, то есть реакции, идущей с поглощением тепла. При понижении температуры равновесие смешается в направлении экзотермической реакции, идущей с выделением тепла.
Пример 8. Для экзотермической обратимой реакции
2SO2(г) + O2(г) Û 2SO3(г) ; DH = -239 кДж/моль
повышение температуры вызовет смешение равновесия влево (в сторону разложения SO3на SO2 и O2); понижение температуры сместит равновесие вправо (в сторону образования молекулSO3). Изменение температуры отразится на величине константы равновесия, т.к. в зависимости от природы веществ увеличение температуры на одинаковое число градусов вызовет неодинаковое увеличение скорости обеих реакций, вследствие чего концентрации веществ изменяются не пропорционально, и константа равновесия, соответственно, увеличивается или уменьшается.
Пример 9. Напишите выражение для константы равновесия системы:N2(г) + 3H2(г)Û 2NH3(г); DH = -92,4 кДж/моль.Изменением какого фактора (концентрации, давления или температуры) можно добиться уменьшения константы равновесия. В какую сторону сместится при этом равновесие системы?
Решение. Константа равновесия этой системы имеет вид:
В соответствии с законом сохранения массы веществ, константа равновесия не зависит от концентрации веществ и давления газов (см. Пример 5 на стр.9), следовательно изменение Кравн. Может вызвать лишь изменение температуры реакции (влияние природы веществ; Пример 8, стр.11). Для того, чтобы уменьшить Кравн. надо чтобы концентрация NH3стала меньше концентрацииN2 иH2,т.е. равновесие в системе должно смешатся влево. Такое смещение вызовет повышение температуры в системе, в соответствии с принципом Ле шателье, т.к. обратная реакция эндотермическая.
Возможно одновременное изменение давления и температуры в системе. В этом случае надо отдельно разобрать влияние каждого фактора и на основании разбора сделать вывод о направлении смещения равновесия.
Пример 10.В какую сторону сместится равновесие гомогенной системы 2А 
2С+Д; DH<0,если увеличить давление в системе в 2 раза и одновременно понизить температуру на 300. Температурный коэффициент скорости прямой и обратной реакций равен, соответственно, 2,0 и 3,0.
Решение. Разберем влияние изменения давления на скорость каждой реакции. По закону действия масс:
| v1 = k1[A]2, | v2 = k2[С]2[Д] |
Увеличение давления в 2 раза вызывает увеличение концентрации каждого из веществ в 2 раза (все вещества – газы), следовательно, скорости то же увеличиваются:
| v1 =k1(2[A])2=4 k1[A]2,т.е. увеличилась в 4 раза, | v2 = k2(2[С])2(2[Д])=8k2[С]2[Д], |
т.е. увеличилась в 8 раз.
Изменение скоростей реакции, вызванное понижением температуры, рассчитываем на основании правила Вант-Гоффа: 
.
1. Для прямой реакции: 
, т.е. скорость уменьшилась в 8 раз.
2. Для обратной реакции: 
, т.е. скорость уменьшилась в 27 раз. В итоге произведенных действий скорость прямой реакции изменилась в 
раз, а скорость обратной реакции – в 
раза, т.е. обе скорости уменьшились, но скорость прямой реакции все же больше скорости обратной реакции, следовательно, равновесие сместится в сторону прямой реакции.
литература
1. Глинка Н.Л. Общая химия. Л.: Химия,1987.
2. Курс общей химии/ Коровин Н.В., Масленникова Г.Н. и др. М. : Высшая школа, 1990.
3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. Л.: Химия, 1987.
Контрольные вопросы
1. Как изменится скорость реакции N2 +3H2 Û 2NH3,, если увеличить концентрацию [N2] и [H2] в два раза?
2. Реакция идет по уравнению: 2NO + O2 = 2 NO2. Концентрация исходных веществ: [NO] =0,03 моль/л , [O2] = 0,05 моль/л. Как изменится скорость реакции, если увеличить концентрацию кислорода до 0,1 моль/л, а концентрацию NO до 0,06 моль/л.
3. Чему равна скорость химической реакции 2С(т.) + О2 Û 2СО2, если[O2] = 2,8 моль/л, константа скорости k=0,5?
4. Напишите выражение для константы равновесия системы: 4HCl(г)+O2(г)Û2H2O(г)+ 2Cl2(г), DHo298=-114,5кДж . Изменением какого фактора (концентрации, давления или температуры) можно добиться увеличения константы равновесия? В какую сторону сместится при этом равновесие системы?
5. Реакция идет по уравнению: 2NO + O2 = 2NO2. Концентрация исходных веществ:[NO]=0,049 моль/л , [O2] = 0,01 моль/л. Вычислите концентрацию этих веществ в момент, когда [NO2] = 0,005 моль/л.
6. Как можно добиться повышения выхода аммиака (изменяя концентрацию веществ, давление и температуру) в реакции, протекающей по схеме:N2+3H2 Û 2NH3;DH<0. Вывод сделайте на основании принципа Ле Шателье и подтвердите расчетом (в случае изменения давления, при условии, что давление изменяется соответственно в 3 раза) Напишите выражение константы равновесия.
7. В каком направлении сместится равновесие реакции: А2(г)+2В(г) Û 2АВ(г), если давление увеличить в 2 раза и одновременно повысить температуру на 500С? Температурный коэффициент прямой и обратной реакции равен соответственно 2 и 3. Каков знак DH0 этой реакции?