Для обратимой реакции 2P(тв) + 3H2(г) ↔ 2PH3(г) + Q определите, в какую сторону сместится равновесие реакции, если:
а) увеличить давление; б) увеличить температуру; в) уменьшить концентрацию PH3.
Рассчитайте константу равновесия данной реакции, если начальная концентрация водорода равна 3 моль/л, а к моменту наступления равновесия прореагировало 80% водорода.
Решение
1. При изменении условий: температуры, давления, концентрации реагирующих веществ – химическое равновесие смещается, происходит увеличение или уменьшение скорости прямой или обратной реакции.
Направление смещения равновесия определяется принципом Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, подействовать извне, то равновесие смещается в том направлении, которое ослабляет это воздействие.
а) увеличить давление
При увеличении давления равновесие смещается в сторону уменьшения количества вещества газа, т.е. в сторону понижения давления; при уменьшении давления равновесие смещается в сторону возрастания количества вещества газов, т.е. в сторону увеличения давления. Если реакция протекает без изменения числа моль газообразных веществ, то давление не влияет на положение равновесия в этой систем.
В нашей реакции: 2P(тв) + 3H2(г) ↔ 2PH3(г)
В левой части уравнения 3 моль газообразных веществ, а в правой – 2 моль, значит, при увеличении давления равновесие смещается вправо, в сторону образования PH3(г)
б) увеличить температуру
Для выяснения влияния температуры на химическое равновесие необходимо знать знак теплового эффекта реакции
. При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (- Q), при понижении температуры – в сторону экзотермической (+Q).
2P(тв) + 3H2(г) ↔ 2PH3(г) + Q
В нашем примере реакция идет с выделением тепла, экзотермическая, значит, при увеличении температуры равновесие смещается влево, в сторону обратной реакции.
в) уменьшить концентрацию PH3.
При увеличении концентрации какого-либо исходного реагента равновесие реакции смещается в сторону расходования его, т.е