Смещение химического равновесия обратимых реакций

Опыт. 5. Влияние концентрации реагирующих веществ на смещение равновесия.

Химическим равновесием называется такое состояние обратимого процесса, при котором скорости прямой и обратной реакций равны.

Выполнение опыта:

1. Смешайте в химическом стакане по 5 мл раствора хлорида железа (III) и раствора тиоцианата калия.

3KNCS + FeCl₃  Fe(NCS)₃ + 3KCl

2. Полученный раствор тиоцианата железа (III) ярко-красного цвета разбавьте в несколько раз до прозрачного красного раствора и разлейте в 3 пробирки ( ~по 2 мл).

3. Одну из пробирок с раствором оставьте для сравнения, в другую добавьте 1мл насыщенного раствора хлорида железа (III), в третью – 1 мл насыщенного раствора тиоцианата калия.

4. Отметьте, как изменилась интенсивность окраски в пробирках. Сделайте вывод о направлении смещения химического равновесия в двух пробирках.

5. Напишите выражение для константы равновесия этой реакции и объясните, чем вызвано смещение химического равновесия.

Контрольные вопросы и задачи

1. Константа скорости реакции CH₃COOC₂H₅+KOH = CH₃COOK+C₂H₅OH равна 2,38. Вычислить скорость реакции в начальный момент, если смешать 3 л 0,5М спиртового этилацетата с 2 л 1М раствора КОН. Уменьшение объема при смешивании растворов не учитывать.

Решение. Напишем выражение для скорости реакции:

 = k[CH₃COOC₂H₅]^.[KOH].

Вычислим концентрации исходных компонентов в момент смешения:

[CH₃COOC₂H₅] = = 0,3 моль/л;

[KOH] = = 0,4 моль/л;

 = 2,38^.0,3^.0,4=0,29 моль/(л^.с)

Ответ: v=0,29 моль/(лс)

2. При некоторой температуре равновесные концентрации обратимой реакции 2NO_(г) + O_2(г)  2NO_2(г) составляли NO – 0,04 моль/л, O₂ - 0,06 моль/л, NO₂ – 0,02 моль/л. Вычислить константу равновесия и начальные концентрации NO и O₂.

Решение. Константа химического равновесия данной реакции выражается уравнением. Подставляя в него данные, получим:

[NO₂] ² 0,02²

K = = = 4,16

[O₂] [NO]² 0,04^2.0,06

Для нахождения начальных концентраций NO и NO₂ необходимо учесть, что согласно уравнению реакции из 2 моль NO и 1 моль O₂ образуется 2 моль NO₂, следовательно, в результате реакции для образования 0,02 моль NO₂ израсходовано 0,02 моль NO и моль О₂.

Таким образом, начальные концентрации равны:

[ NO]_нач = 0,04+0,02=0,06 моль/л

[O₂]_нач = 0,06+0,01=0,07 моль/л

3. Вычислить температурный коэффициент скорости реакции, если скорость ее при 45 ^оС составляет 8,4^.10^-2 моль/(л^.с), а при 22 ^оС – 9,1^.10^-3 моль/(л^.с).

Решение. Температурный коэффициент реакции найдем из выражения _t’’ = _t' ^. , откуда = _t’’/ _t'

Подставив в это выражение числовые значения, получим

, или 2,3 lg γ = lg 9,23. Откуда lg γ = 0,9638 / 2,3 = 0,419 и γ = 2,6.

Ответ: =2,6

4. Каков физический смысл константы скорости? Перечислить факторы, влияющие на константу скорости химической реакции.

5. Константа скорости химической реакции 2NO_(г) + O_2(г)  2NO_2(г) равна 8,9^.10^-2. При какой концентрации кислорода скорость реакции составит 1,2^.10^-3 моль/(л^.с), если концентрация оксида азота (II) равна 0,3 моль/л?

Ответ:0,15 моль/л.

4. Константа равновесия реакции CO + Н₂О  CO₂ + Н₂ равна 0,51. Найти равновесные концентрации участвующих в реакции веществ, если в реакцию были введены 1 моль СО и 1 моль водяного пара.

Ответ:[CO]=[Н₂О]=0,582 моль/л; [CO₂]=[Н₂]=0.418 моль/л.

4. В сосуде вместимостью 10 л находится 10 г водорода и 254 г иода. Какова будет концентрация этих веществ через 4 сек, если средняя скорость реакции H_2(г) + I_2(г)  2HI_(г) равна 0,02 моль/(л^.с).

Ответ: [H₂]= 0,42 моль/л; [I₂]=0,02 моль/л.