3. Равновесие в системе Н2(г) + I2(г) = 2HI(г) + Q сместится в сторону продуктов реакции а) при повышении...

Рассмотрим химическое равновесие реакции:

[ \text{H}_2(\text{г}) + \text{I}_2(\text{г}) \rightleftharpoons 2\text{HI}(\text{г}) ]

и как различные факторы влияют на смещение равновесия в сторону продуктов реакции (образование HI).

а) При повышении температуры

Влияние температуры на химическое равновесие определяется принципом Ле Шателье. Для этого необходимо знать, является ли реакция экзотермической или эндотермической. Предположим, что реакция:

[ \text{H}_2(\text{г}) + \text{I}_2(\text{г}) \rightarrow 2\text{HI}(\text{г}) ]

является экзотермической, т.е., она выделяет тепло. Тогда повышение температуры будет смещать равновесие в сторону исходных веществ (H₂ и I₂), чтобы компенсировать увеличение тепла и уменьшить воздействие.

Если же реакция эндотермическая (поглощает тепло), повышение температуры сместит равновесие в сторону продуктов (HI), так как система будет поглощать избыточное тепло.

б) При повышении давления

Для газовых реакций повышение давления влияет на равновесие в зависимости от изменения количества молекул газа. В данной реакции:

[ \text{H}_2(\text{г}) + \text{I}_2(\text{г}) \rightarrow 2\text{HI}(\text{г}) ]

из одной молекулы H₂ и одной молекулы I₂ образуются две молекулы HI. Общее количество молекул до и после реакции одинаково (2 молекулы), поэтому изменение давления не окажет значительного влияния на смещение равновесия в данной системе.

в) В присутствии катализатора

Катализатор ускоряет как прямую, так и обратную реакции, не смещая химическое равновесие. Он снижает энергию активации, тем самым увеличивая скорость достижения равновесия, но не изменяет положение равновесия. Следовательно, равновесие не будет смещаться ни в сторону продуктов, ни в сторону исходных веществ.

г) При понижении температуры

Опять же, влияние температуры зависит от теплового эффекта реакции. Если реакция экзотермическая, понижение температуры сместит равновесие в сторону продуктов (образование HI), так как система будет стремиться компенсировать потерю тепла. Если же реакция эндотермическая, понижение температуры сместит равновесие в сторону исходных веществ.

Заключение

Для экзотермической реакции (предположительно):

• а) При повышении температуры равновесие смещается в сторону исходных веществ.
• б) Повышение давления не влияет на равновесие.
• в) Катализатор не смещает равновесие.
• г) Понижение температуры смещает равновесие в сторону продуктов.

Для эндотермической реакции (если бы она была такой):

• а) При повышении температуры равновесие смещается в сторону продуктов.
• б) Повышение давления не влияет на равновесие.
• в) Катализатор не смещает равновесие.
• г) Понижение температуры смещает равновесие в сторону исходных веществ.

Без точной информации о тепловом эффекте реакции можно только сделать предположения. Обычно реакция образования HI из элементов является слегка экзотермической, что соответствует первому сценарию.

а) При повышении температуры равновесие в системе будет смещаться в сторону продуктов реакции. Это происходит потому, что реакция Н2(г) + I2(г) = 2HI(г) является экзотермической, то есть выделение тепла при образовании продуктов. Повышение температуры будет способствовать уменьшению количества тепла в системе, и чтобы компенсировать это, равновесие будет смещаться в сторону образования продуктов.

б) При повышении давления равновесие в системе также будет смещаться в сторону продуктов реакции. Это происходит потому, что образование молекул газа HI(г) приводит к уменьшению общего объема газов в системе, что позволяет снизить давление, смещая равновесие в сторону продуктов.

в) В присутствии катализатора равновесие также будет смещаться в сторону продуктов реакции. Катализатор ускоряет обратимую реакцию, что значит, что скорость образования продуктов увеличивается, и равновесие будет смещаться в сторону продуктов для компенсации увеличения скорости.

г) При понижении температуры равновесие будет смещаться в сторону обратимой реакции, то есть в сторону реагентов. Так как реакция образования HI(г) является экзотермической, понижение температуры приведет к увеличению количества тепла в системе. Равновесие будет смещаться в сторону образования реагентов, чтобы компенсировать увеличение тепла.

а) при повышении температуры;