2HI ↔ H2 + I2; ΔН0 < 0
На основании принципа смещения равновесия Ле Шателье определите, как влияют на смещение равновесия в реакции давление, температура и концентрации веществ, участвующих в реакции. Определите условия наиболее полного протекания реакции в прямом направлении.
Принцип смещения равновесия Ле Шателье гласит, что если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие (изменение давления, температуры или концентрации), то равновесие смещается в направлении, которое компенсирует это изменение.
Для реакции 2HI ↔ H2 + I2 с ΔН0 < 0 (эндотермическая реакция), увеличение давления приведет к смещению равновесия в сторону уменьшения объема газов, то есть в сторону образования меньшего числа молекул газа (H2 и I2), что в данном случае будет в сторону образования HI. Увеличение температуры также приведет к смещению равновесия в сторону образования HI, так как это поглощает теплоту. Увеличение концентрации HI также будет способствовать образованию H2 и I2.
Для наиболее полного протекания реакции в прямом направлении необходимо уменьшить давление, уменьшить температуру и увеличить концентрацию HI.
Давайте рассмотрим, как давление, температура и концентрации веществ влияют на смещение равновесия в данной реакции на основании принципа Ле Шателье.
Рассмотрим влияние давления на реакцию:
[ 2HI \leftrightarrow H_2 + I_2 ]
В данной реакции из двух молекул йодоводорода образуются две молекулы (одна молекула водорода и одна молекула йода). Общее количество молекул в газовой фазе не изменяется, то есть количество газообразных молекул до и после реакции одинаково (2 моль газа на левой стороне и 2 моль газа на правой стороне).
Согласно принципу Ле Шателье, изменение давления влияет на равновесие, если изменяется общее количество молекул газа. В этом случае, так как общее количество молекул газа не изменяется, изменение давления не оказывает значительного влияния на смещение равновесия в данной реакции.
Рассмотрим влияние температуры на реакцию:
[ 2HI \leftrightarrow H_2 + I_2 ]
Для данной реакции ∆H0 < 0, что указывает на экзотермический процесс (тепло выделяется). Согласно принципу Ле Шателье, повышение температуры сдвигает равновесие в сторону, которая поглощает тепло, то есть в сторону эндотермической реакции. В данном случае это будет обратная реакция (разложение H₂ и I₂ обратно в HI).
Соответственно, понижение температуры сдвинет равновесие в сторону прямой реакции (образование HI), так как система будет стремиться компенсировать потерю тепла. Таким образом, для наиболее полного протекания реакции в прямом направлении, необходимо понизить температуру.
Рассмотрим влияние изменения концентраций веществ на реакцию:
[ 2HI \leftrightarrow H_2 + I_2 ]
Согласно принципу Ле Шателье, если увеличить концентрацию йодоводорода (HI), равновесие сместится в сторону продуктов, чтобы уменьшить концентрацию добавленного вещества, то есть в сторону образования H₂ и I₂.
Если же уменьшить концентрацию одного из продуктов (например, H₂ или I₂), равновесие также сместится в сторону продуктов, чтобы компенсировать уменьшение концентрации. То есть реакция будет сдвигаться вправо для восполнения недостатка одного из продуктов.
Таким образом, для наиболее полного протекания реакции в прямом направлении, необходимо:
Для достижения наиболее полного протекания реакции в прямом направлении (образование H₂ и I₂) необходимо:
Эти условия будут способствовать максимальному смещению равновесия в прямом направлении.
Повышение давления смещает равновесие в сторону уменьшения объема газов. Повышение температуры смещает равновесие в сторону реакции, которая поглощает тепло. Увеличение концентрации продуктов смещает равновесие в сторону образования реагентов, и наоборот. Для наиболее полного протекания реакции в прямом направлении необходимо повышать давление, повышать температуру и/или увеличивать концентрацию реактивов.
