22. Химическое равновесие

Рассмотрим влияние внешних воздействий на систему: 

А) разбавление водой вызовет ее концентративный избыток в левой части, вызывая нарушение равновесного баланса. И чтобы от этого избытка избавиться и привести систему в равновесие, нужно, чтобы лишняя вода прореагировала с нитритсодержащим веществом. Это поспособствует протеканию прямой реакции, следовательно, произойдет смещение в сторону прямой реакции.

Б) Нагревание вызывает ненормальное повышение температуры в системе, вызывая нарушение равновесного баланса. И чтобы нормализовать температуру, необходимо, чтобы эндотермическая сторона начала усиленней работать, дабы поглотить реакцией лишнее тепло. Знаки "- Q" показывают, что правая сторона - эндотермическая. Чтобы нормализовать температуру необходимо смещение в правую сторону, то есть в сторону прямой реакции. 

В) Добавление твердой щелочи. Твердая щелочь растворится при добавлении в систему, ведь в системе находятся вода и жидкие растворы. Растворение щелочи вызовет ее концентративный избыток в системе. Чтобы компенсировать этот избыток, будет происходить реакция, где расходуется щелочь (гидроксильные анионы, которая она дает). Гидроксильные анионы находятся в правой части системы, следовательно, реакция, где они расходуется - обратная. Таким образом, происходит смещение в сторону обратной реакции.

Г) Повышение давления на систему не влияет, так как в ней нет газообразных веществ.

Соотнося буквы и цифры, получаем следующий предварительный ответ: А) - 1; Б) - 1; В) - 2; Г) - 3. 

Переводим этот предварительный ответ в последовательность цифр, соответствующих нужным типам смещений химического равновесия. 

Рассмотрим равновесную систему: CO₂(г) + C(тв) ⇄ 2CO(г) - Q

А) Добавление углерода: Углерод находится в твердой фазе. Изменение количества твердого вещества не влияет на положение химического равновесия. Правильный ответ: 3) практически не смещается.

Б) Повышение давления: В системе присутствуют газы. При повышении давления равновесие смещается в сторону меньшего числа молей газообразных веществ. В прямой реакции 1 моль газа, а в обратной - 2 моля. Следовательно, повышение давления сместит равновесие 2) в сторону обратной реакции.

В) Удаление угарного газа (CO): При уменьшении концентрации продукта равновесие смещается в сторону его образования, то есть 1) в сторону прямой реакции.

Г) Нагревание системы: Реакция эндотермическая (теплота поглощается, Q со знаком минус). Нагревание смещает равновесие в сторону поглощения тепла, то есть 1) в сторону прямой реакции.

Ответ: 3211.

Рассмотрим влияние внешних воздействий на систему:
А) добавление твердого K₂CO₃. Т.к. в системе присутствует вода (из растворов), то возможно растворение этой соли в воде системы. Растворенная соль диссоциирует на катионы калия и карбонат-анион. Карбонат-анион присутствует в системе в правой части. Таким образом, добавление карбоната калия вскоре вызовет увеличение концентрации карбонат-анионов в системе, что нарушит равновесный баланс. Чтобы восстановить баланс, нужно избавиться от излишка карбонат-анионов. Этого можно добиться при соответствующей работе обратной реакции, которой тратит карбонат-анионы на создание карбоната цинка. Таким образом, равновесие сместится в сторону обратной реакции.

Б) добавление твердого ZnSO₄. Механизм аналогичен воздействию под буквой "А": сульфат цинка растворяется, диссоциирует на катионы цинка и сульфат-анионы, концентрация катионов цинка, присутствующих в правой части, растет, вызывая сдвиг равновесного баланса. Чтобы восстановить баланс, необходимо смещение равновесия в сторону обратной реакции.

В) увеличение давления. Не влияет на равновесный баланс, т.к. в системе отсутствуют газы.

Г) увеличение температуры вызывает ненормальный нагрев системы и сдвиг равновесного баланса. Для восстановления баланса необходимо потратить тепло. Тепло поглощается работой эндотермической реакции, а эндотермической реакцией у нас является прямая реакция. Таким образом, в этом случае равновесие смещается в сторону прямой реакции.

Соотнося буквы и цифры, получаем следующий предварительный ответ: А) - 2; Б) - 2; В) - 3; Г) - 1.

Переводим этот предварительный ответ в последовательность цифр, соответствующих реакционным смещениям. 

А) Разбавление раствора водой вызовет ее концентративный избыток в левой части, вызывая нарушение равновесного баланса. И чтобы от этого избытка избавиться и привести систему в равновесие нужно, чтобы лишняя вода прореагировала и ее концентрация стала нормальной. Это способствует протеканию прямой реакции, следовательно, происходит смещение в сторону прямой реакции.

Б) Добавление кислоты вызовет ее концентративный избыток в правой части (H⁺ - это кислота), вызывая нарушение равновесного баланса. И чтобы от этого избытка избавиться и привести систему в равновесие нужно, чтобы лишняя кислота прореагировала и ее концентрация стала нормальной. Это способствует протеканию обратной реакции, следовательно, происходит смещение в сторону обратной реакции.

В) Повышение температуры вызывает ненормальный нагрев системы, вызывая нарушение равновесного баланса. И чтобы нормализовать температуру необходимо чтобы эндотермическая сторона системы начала усиленней работать, дабы поглотить реакцией лишнее тепло. Знаки "- Q" показывают, что правая сторона - эндотермическая, следовательно, автоматически левая сторона в этой системе является экзотермической. И чтобы нормализовать температуру необходимо смещение в правую сторону, то есть в сторону прямой реакции.

Г) Понижение давления на систему не влияет, так как в ней нет газообразных веществ.

Таким образом, А) - 1; Б) - 2; В) - 1; Г) - 3.

Переводим этот предварительный ответ в последовательность цифр, соответствующих реакционным смещениям. 

По правилу Ле-Шателье, при увеличении давления в системе равновесие сдвинется в сторону реакции с меньшим количеством моль газов в качестве продукта, значит:
А) N_2(г)+3H_2(г) ⇄ 2NH_3(г) — 1) смещается в сторону продуктов реакции.
Б) 2H_2(г)+O_2(г) ⇄ 2H₂O_(г) — 1) смещается в сторону продуктов реакции.
В) H_2(г)+Cl_2(г) ⇄ 2HCl(г) — 3) не происходит смещения равновесия.
Г) SO_2(г)+Cl_2(г) ⇄ SO₂Cl2(г)  — 1) смещается в сторону продуктов реакции.

Если на систему, находящуюся в равновесии оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится в сторону, ослабляющую это воздействие. Если внешним воздействием является уменьшение давления, то система будет стремиться увеличить давление, а значит, равновесие будет смещаться в сторону большего количества газообразных частиц.
А) 1 моль ↔ 4 моль, равновесие сместится в сторону продуктов реакции (1).
Б) 2 моль ↔ 3 моль, равновесие сместится в сторону продуктов реакции (1).
В) 4 моль ↔ 2 моль, равновесие сместится в сторону исходных веществ (2).
Г) 2 моль ↔ 2 моль, равновесие практически не смещается (3).

Если на систему, находящуюся в равновесии оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится в сторону, ослабляющую это воздействие. Если внешним воздействием является увеличение давления, то система будет стремиться уменьшить давление, а значит, равновесие будет смещаться в сторону меньшего количества газообразных частиц.
А) 2 моль ↔ 1 моль, равновесие сместится в сторону продуктов реакции (1).
Б) 3 моль ↔ 2 моль, равновесие сместится в сторону продуктов реакции (1).
В) 1 моль ↔ 2 моль (учитываем только газы), равновесие сместится в сторону исходных веществ (2).
Г) 2 моль ↔ 1 моль, равновесие сместится в сторону продуктов реакции (1).

А) N₂O_4(г) ⇄ 2NO_2(г)-Q — эндотермическая реакция, поэтому при нагревании равновесие сместится вправо.
Б) S_(тв)+H_2(г) ⇄ H₂S_(г)+Q — экзотермическая реакция, поэтому при нагревании равновесие сместится влево.
В) C₂H_4(г)+H₂O_(г) ⇄ C₂H₅OH_(г)+Q — экзотермическая реакция, поэтому при нагревании равновесие сместится влево.
Г) C_(тв)+H₂O_(г) ⇄ CO_(г)+H_2(г)-Q — эндотермическая реакция, поэтому при нагревании равновесие сместится вправо.

Это экзотермическая реакция в которой происходит уменьшение количества газообразных веществ, поэтому:
А) уменьшение температуры приведет к смещению химического равновесия в сторону прямой реакции (1).
Б) уменьшение концентрации углекислого газа приведет к смещению химического равновесия в сторону обратной реакции (2).
В) уменьшение давления приведет к смещению химического равновесия в сторону обратной реакции (2).
Г) добавление катализатора влияет лишь на скорость реакций, а не на состояние химического равновесия, поэтому практически не смещается (3).

Увеличение температуры смещает равновесие экзотермической реакции в сторону обратной реакции.
Увеличение концентрации реагентов смещает равновесие в сторону прямой реакции.
Понижение давления смещает равновесие в сторону реакции, ведущей к увеличению числа молекул газа в системе.