р(О

Химический факультет
Химия
Химическое равновесие, принцип
Ле-Шателье
Лектор: доц. Баян Е.М.
1
Содержание лекции
Химическое равновесие и его признаки.
Равновесие истинное и заторможенное (ложное).
Принцип Ле-Шателье.
Константа равновесия и ее связь с термодинамическими функциями.
Химическое равновесие в гомогенных и гетерогенных системах.
Химические реакции
обратимые
Гомогенное
необратимые
Химическое равновесие
Константа
равновесия
Смещение
равновесия
Гетерогенное
Принцип ЛеШателье
2
Химическое равновесие – состояние системы, в
которой одновременно протекают два взаимно
противоположных процесса с равными скоростями. При
этом концентрации исходных компонентов и продуктов
реакции остаются постоянными при фиксированных
внешних условиях.
Признаки химического равновесия:
1.Неизменность параметров системы во времени
Но: 2Н2 (газ) +О2(газ) = 2Н2О(ж) ∆Н <0, ∆S <0
2.Vпр. = Vобр.
3.∆G = 0 – признак истинного
равновесия
3
Обратимые реакции – реакции, которые при
определенных условиях одновременно протекают в
двух взаимно противоположных направлениях.
Для реакции:
аА + bВ = сС + dD
Vпр. = kпр  [А]а  [В]b,
Vобр. = kобр  [С]с  [D]d
Vпр. = Vобр.
kпр  [А]а  [В]b = kобр  [С]с  [D]d
kпр
kобр
=
[С]с  [D]d
= КС
[А]а  [В]b
Применяется к
стехиометрическому
уравнению.
КС - концентрационная константа равновесия (зависит от
температуры и Еакт.)
[А], [В], [С], [D]… - молярные концентрации веществ.
4
Для газообразных реакций константа равновесия выражается через
парциальные давления:
рСс  рDd
=
рАа  рВb
Кр
где рА , рВ, рС, рD - парциальные давления газообразных веществ
Пример 1: S(т.) + О2 (г.) = SО2(г.)
[SО2]
Кс =
[ О2 ]
р(SО2)
Кр =
р(О2)
Пример 2: CO(г.) + 2H2(г.) = CH3OH(г.)
Кс
[CH3OH]
=
[СО][Н2]2
р(CH3OH)
Кр =
р(СО)р(Н2)2
Связь константы равновесия с изменением энергии Гиббса :
G = –R · T· lnK
5
Смещение химического равновесия – изменение
относительных количеств реагентов и продуктов реакции
под действием внешних сил.
Принцип Ле-Шателье:
Если на равновесную систему оказать
внешнее воздействие, то равновесие сместится
в сторону, уменьшающую это воздействие.
N2(г) + 3 H2(г)  2 NH3(г) + Q
6
Следствия из принципа Ле-Шателье
1. При увеличении температуры равновесие
смещается в сторону эндотермического процесса.
а) экзотермический процесс (∆Н <0): при увеличении температуры
равновесие смещается в сторону образования исходных веществ;
б) эндотермический процесс (∆Н >0): при увеличении температуры
равновесие смещается в сторону образования продуктов.
Задача: Как надо изменить температуру, чтобы сместить
равновесие в сторону прямой реакции?
PCl5(г.) = РСl3(г.) + Сl2(г.); ΔН = + 92,59 кДж.
7
Следствия из принципа Ле-Шателье
2. При увеличении концентрации веществ
равновесие смещается в сторону их расходования.
а) при увеличении концентрации исходных веществ равновесие
сместится в сторону образования продуктов реакции;
б) при увеличении концентрации продуктов реакции равновесие
сместится в сторону образования исходных веществ.
Задача: Как надо изменить концентрации веществ, чтобы
сместить равновесие в сторону прямой реакции?
PCl5(г.) = РСl3(г.) + Сl2(г.); ΔН = + 92,59 кДж.
8
Следствия из принципа Ле-Шателье
3. При увеличении давления равновесие смещается
в сторону с меньшим числом частиц.
Пример: Для реакции 2NO2  N2O4 увеличение давления приводит к
уменьшению объёма (из двух молей исходного газа получается 1 моль
димера N2O4), поэтому при повышении давления равновесие
смещается в сторону образования N2O4.
Задача: Как надо изменить давление, чтобы сместить
равновесие в сторону прямой реакции?
PCl5(г.) = РСl3(г.) + Сl2(г.); ΔН = + 92,59 кДж.
9
Тренируемся…
Задание 1: Чему равна Кравн. реакции дожига отхлдящих газов в
системах очистки воздуха 2SO2(г.) + O2(г.)  2SO3(г.)?
а) Кр = [SO3]/([SO2]·[O2]);
б) Кр = [SO3]2/([SO2]2·[O2]);
в) Кр = [SO2]·[O2] / [SO3];
г) Кр= [SO2]2·[O2] / [SO3]2.
Задание 2: Давление практически не влияет на состояние химического
равновесия химической реакции:
а) 2SO2 + O2  2SO3;
б) 3Н2 + N2  2NH3;
в) CO + Cl2  COCl2;
г) Н2 + Cl2  2HCl
10
ОПЫТЫ
Взаимодействие тиосульфата натрия с раствором серной кислоты:
Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + SO2 + S↓.
S2O32– + H+  S + HSO3–
Появление мелкокристаллической серы вызывает опалесценцию
(помутнение) раствора.
Смещение равновесия
Влияние концентрации реагирующих веществ на химическое
равновесие
Для этого опыта удобно использовать обpaтимую реакцию:
FeCl3 + 3 KCNS  3 Fe(CNS)3 + 3 KCl.
Влияние температуры на химическое равновесие: 2NO2  N2O4;
0ОС в смеси преобладает N2O4, 100ОС  бурый NO2.
Kp= pN2O4 / (pNO2)2
При увеличении температуры равновесие смещается в сторону
эндопроцесса.
11
Спасибо за внимание !
Вопросы и комментарии к лекции просьба
высылать на e-mail: [email protected]
(Баян Екатерина Михайловна)
12