Влияние температуры
Влияние температуры зависит от знака теплового эффекта реакции. При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, при понижении температуры — в направлении экзотермической реакции. В общем же случае при изменении температуры химическое равновесие смещается в сторону процесса, знак изменения энтропии в котором совпадает со знаком изменения температуры. Зависимость константы равновесия от температуры в конденсированных системах описывается уравнением изобары Вант-Гоффа:
в системах с газовой фазой — уравнением изохоры Вант-Гоффа
В небольшом диапазоне температур в конденсированных системах связь константы равновесия с температурой выражается следующим уравнением:
Например, в реакции синтеза аммиака
N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 + Q
тепловой эффект составляет +179,2 кДж/моль, реакция экзотермическая, поэтому повышение температуры приводит к смещению равновесия в сторону исходных веществ и уменьшению выхода продукта.
Влияние давления
Давление существенно влияет на положение равновесия в реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объёма за счёт изменения количества вещества при переходе от исходных веществ к продуктам:
При повышении давления равновесие сдвигается в направлении, в котором уменьшается суммарное количество молей газов и наоборот.
В реакции синтеза аммиака количество газов уменьшается вдвое: N2 + 3H2 ↔ 2NH3
Значит, при повышении давления равновесие смещается в сторону образования NH3, о чем свидетельствуют следующие данные для реакции синтеза аммиака при 400 °C:
|
давление, МПа |
0,1 |
10 |
20 |
30 |
60 |
100 |
|
объемная доля NH3, % |
0,4 |
26 |
36 |
46 |
66 |
80 |
Влияние инертных газов
Введение в реакционную смесь или образование в ходе реакции инертных газов действует также, как и понижение давления, поскольку понижается парциальное давление реагирующих веществ. Следует отметить, что в данном случае в качестве инертного газа рассматривается газ, не участвующий в реакции. В системах с уменьшением количества молей газов инертные газы смещают равновесие в сторону исходных веществ, поэтому в производственных процессах, в которых могут образовываться или накапливаться инертные газы, требуется периодическая продувка газоводов.
Влияние концентрации
Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам:
При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции;
При повышении концентрации одного из продуктов реакции равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ.
Практическая часть
Опыт 1.
Пробирка 1
Наливаем в пробирку 2мл 0.02М раствора хлорида железа(III) и добавляем к нему 2 мл 0.02М раствора роданида калия.Полученный растввор разбавляем 4мл дистиллированной воды и перемешиваем,заткнув пробирку резиновой пробкой.
Пробирка 2
Наливаем в пробирку 2мл 0.02М раствора хлорида железа(III) и добавляем к нему 2 мл 0.02М раствора роданида калия.Полученный растввор разбавляем 4мл дистиллированной воды и перемешиваем,заткнув пробирку резиновой пробкой.Добавляем 3 капли концентрированного раствора хлорида железа.
Пробирка 2
Наливаем в пробирку 2мл 0.02М раствора хлорида железа(III) и добавляем к нему 2 мл 0.02М раствора роданида калия.Полученный растввор разбавляем 4мл дистиллированной воды и перемешиваем,заткнув пробирку резиновой пробкой.Добавляем 3 капли концентрированного раствора роданида калия.
Пробирка 4
Наливаем в пробирку 2мл 0.02М раствора хлорида железа(III) и добавляем к нему 2 мл 0.02М раствора роданида калия.Полученный растввор разбавляем 4мл дистиллированной воды и перемешиваем,заткнув пробирку резиновой пробкой.Добавляем несколько кристаликов хлорида калия.
Опыт 2
В пробирку наливаем 3мл 1Н раствора(VI)калия и по каплям добавляем 2Н раствор серной кислоты,наблюдаем изменение окраски.Когда раствор станет оранжевым,добавляем по каплям раствор щелочи(КОН).
Опыт 3
В пробирку наливаем 3мл 2Н раствора аммиака.Добавляем 1-2 капли раствора финолфталеина и наблюдаем появление красной окраски.Нагреваем пробирку.Окраска изчезает.Охлаждаем пробирку водой из под крана.
Обсуждения резульатов
Опыт 1.
Пробирка 1
Наблюдаем образование раствора коричневого цвета.Оставляем пробирку в качестве эталона.
Пробирка 2
При добавлении концентрированного раствора хорида железа(III)наблюдаем потемнение раствора.
Пробирка 3
При добавлении концентрированного раствора роданида
калия наблюдаем заметное потемнение раствора,по сравнению с раствором Пробирки 1.
Пробирка 4
При добавлении кристаликов хлорида калия наблдаем заметное посветленее изначального раствора.
Вывод:По принципу Ле Шателье, При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции;
Опыт 2
При добавлении к раствору хромата калия серной кислоты,наблюдаем именение окраски раствора из ярко-желтого в оранжевый
2 K2CrO4 +H2SO4 = K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O
Вывод:при добавлении какого-либо вещества в исходное,мы наблюдаем смещение равновесия в сторону,компенсирующую изменение.
Опыт 3
Когда после добавление фенофталеина к растовору аммиака наблюдаем появление красной окраски,начинаем нагревать пробирку.Происходит обесцвечивание раствора.Далее охлаждаем пробирку под водой из экрана.Окраска раствора снова изменяется в красный цвет.
NH3 + H2O = NH3·H2O = NH4+ + OH−
Вывод:Реакция образования гидроксида аммония обратима, поэтому в водных растворах гидроксид аммония находится в равновесии с аммиаком, обусловливающим резкий запах таких растворов.
Вывод
Изучив теоретический материал,мы увидели,что на химическое равноесие могут оказывать влияния такие факторы как,концентрация исходных веществ,концентрация продуктов реакции,температура,и давление.
Проведя ряд опытов,мы убедились в том,что химическое равновесие смещается в ту или иную сторону при изменении температуры и концентрации веществ.Так же удалось выяснить и эксперементально доказать зависимость химического равновесия от среды,в которой находится вещество.