Как изменятся скорости прямой и обратной реакций для системы N2(г) + 3 H2(г) 2 NH3(г), если объем системы...

В данной системе происходит химическая реакция, описываемая уравнением:

[ \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) ]

Когда объем системы увеличивается в шесть раз, давление газов в системе уменьшается, поскольку давление обратно пропорционально объему при постоянной температуре (в соответствии с законом Бойля-Мариотта: ( PV = \text{const} )).

Согласно принципу Ле Шателье, если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, например, изменение давления, система будет стремиться минимизировать это воздействие. В данном случае, уменьшение давления (увеличение объема) будет способствовать смещению равновесия в сторону увеличения числа молекул газа. В данной реакции:

• Левая часть уравнения содержит 4 молекулы газа (1 молекула (\text{N}_2) и 3 молекулы (\text{H}_2)).
• Правая часть уравнения содержит 2 молекулы газа ((2 \text{NH}_3)).

Таким образом, при увеличении объема система будет стремиться сместить равновесие влево, то есть в сторону образования большего количества молекул газа ((\text{N}_2) и (\text{H}_2)).

Теперь рассмотрим, как изменяются скорости прямой и обратной реакций:

1. Скорость прямой реакции ((\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{NH}_3)):**

   • Скорость прямой реакции пропорциональна концентрациям реагентов ((\text{N}_2) и (\text{H}_2)). При увеличении объема концентрации всех газов уменьшаются, следовательно, скорость прямой реакции уменьшится.

2. Скорость обратной реакции ((2\text{NH}_3 \rightarrow \text{N}_2 + 3\text{H}_2)):**

   • Аналогично, скорость обратной реакции зависит от концентрации (\text{NH}_3). При увеличении объема концентрация (\text{NH}_3) также уменьшается, что приводит к снижению скорости обратной реакции.

В итоге, обе скорости — как прямая, так и обратная — уменьшатся из-за снижения концентраций реагентов и продуктов. Однако, поскольку равновесие смещается влево, относительное снижение скорости прямой реакции может быть более значительным, чем снижение скорости обратной реакции. Это приведет к изменению концентраций газов до достижения нового равновесия.

При увеличении объема системы в шесть раз концентрации всех реагентов и продуктов уменьшатся в шесть раз, так как их количество останется постоянным, но размазано по большему объему.

Для реакции N2(г) + 3 H2(г) 2 NH3(г) прямая реакция уравновесится за счет образования продуктов, так как уменьшение концентрации реагентов способствует протеканию реакции в прямом направлении. Поэтому скорость прямой реакции увеличится при увеличении объема системы.

С другой стороны, обратная реакция будет замедляться, так как уменьшение концентрации продуктов приведет к снижению вероятности обратной реакции. Следовательно, скорость обратной реакции уменьшится при увеличении объема системы.

Таким образом, увеличение объема системы в шесть раз повлияет на скорости прямой и обратной реакций в данной системе, ускоряя прямую реакцию и замедляя обратную.