В химии важно понимать, как различные факторы влияют на химическое равновесие и скорость реакций. Давайте подробно рассмотрим оба вопроса.
Вопрос №1: Влияние на смещение химического равновесия
Рассмотрим систему:
[ \text{Fe}_3\text{O}_4(\text{тв}) + \text{CO}(\text{г}) \rightleftharpoons 3 \text{Fe}(\text{тв}) + \text{CO}_2 (\text{г}) - Q ]
Вариант 1: Уменьшение концентрации CO
Согласно принципу Ле Шателье, если концентрация одного из реагентов уменьшается, равновесие сместится в сторону, компенсирующую это изменение, то есть в сторону образования большего количества этого реагента. В данном случае уменьшение концентрации CO сместит равновесие влево, чтобы образовать больше CO.
Вариант 2: Уменьшение концентрации CO2
Уменьшение концентрации продукта (CO2) также сместит равновесие в сторону продуктов (вправо) для компенсации уменьшения CO2.
Вариант 3: Повышение температуры
Реакция экзотермическая ((-Q)), поэтому повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермического процесса, то есть влево, чтобы поглотить избыточное тепло.
Вариант 4: Увеличение давления
Система включает газообразные вещества (CO и CO2). Увеличение давления сместит равновесие в сторону, где меньшее количество молекул газа. В данной реакции количество молекул газа одинаково с обеих сторон (1 молекула CO и 1 молекула CO2), поэтому изменение давления не окажет влияния на смещение равновесия.
Ответ: Вариант 4 (увеличение давления) не оказывает влияния на смещение химического равновесия.
Вопрос №2: Увеличение скорости химической реакции
Рассмотрим реакцию:
[ \text{ZnO}(\text{тв}) + \text{C}(\text{тв}) \rightarrow \text{Zn}(\text{тв}) + \text{CO}(\text{г}) - Q ]
Вариант 1: Повысить давление
Увеличение давления в системе с твёрдыми веществами и одним газообразным продуктом (CO) незначительно влияет на скорость реакции.
Вариант 2: Осуществлять охлаждение реакционной смеси
Охлаждение замедлит скорость реакции, особенно для экзотермических реакций, так как уменьшится кинетическая энергия реагентов.
Вариант 3: Увеличить количество кокса
Увеличение количества одного из твёрдых реагентов может увеличить вероятность столкновений и, следовательно, увеличить скорость реакции, хотя влияние будет менее значительным по сравнению с изменением условий, влияющих на энергию активации.
Вариант 4: Увеличить степень измельчения ZnO
Увеличение степени измельчения ZnO увеличивает площадь поверхности реагента, что в свою очередь увеличивает вероятность столкновений между реагирующими частицами, ускоряя реакцию.
Ответ: Вариант 4 (увеличить степень измельчения ZnO) наиболее эффективно увеличит скорость химической реакции.