Question

Имеется следующее равновесие: N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(г) + Q. 1) В какую сторону сместится это равновесие при (а) увеличении температуры; (б) добавлении аммиака; (в) уменьшении давления; (г) добавлении железного катализатора? Ответ обоснуйте. 2) Как изменится скорость прямой реакции взаимодействия азота с водородом при (а) увеличении концентрации водорода; (б) увеличении концентрации аммиака; (в) уменьшении температуры; (г) уменьшении давления; (д) добавлении железного катализатора.

Answer 1

Ответ:

N₂(г)+3H₂(г)⇄2NH₃(г) + Q

Химическое равновесие зависит – от концентрации, давления, температуры.

Используем выводы, сделанные ученым ЛЕ-ШАТАЛЬЕ, который определил направление смешения равновесия:

Если на систему, находящуюся в равновесии оказали внешнее воздействие, то равновесие в системе сместится в сторону обратную этому воздействию.

1) Влияние концентрации – если увеличить концентрацию исходных веществ, то равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции.

И, наоборот, увеличить концентрацию образования продуктов реакции равновесие смещается в сторону исходных веществ:

N₂(г)+3H₂(г)←2NH₃(г) + Q

2) Влияние температуры – увеличение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции (реакция образования аммиака эндотермическая).

При повышении температуры равновесие сместится в сторону реакции разложения аммиака:

а) N₂(г)+3H₂(г)←2NH₃(г) + 92,4 кДж (экзотермическая – выделение тепла).

3) Влияние давления (только для газообразных веществ) – при увеличении давления, равновесие смещается в сторону образования веществ, занимающих меньший объём:

4 объема→2объема

N₂(г)+3H₂(г)→2NH₃(г) + 92,4 кДж

Answer 2

1. При увеличении температуры:

По принципу Ле-Шателье, увеличение температуры в этой экзотермической реакции (выделение тепла) будет способствовать движению равновесия в обратном направлении, чтобы поглотить дополнительное тепло. Таким образом, равновесие сместится влево (обратная реакция преобладает).

При добавлении аммиака:

Добавление аммиака (NH3) является продуктом этой реакции. По принципу Ле-Шателье, увеличение концентрации продукта будет способствовать смещению равновесия в обратном направлении. Таким образом, равновесие сместится влево.

При уменьшении давления:

Уменьшение давления в системе обычно способствует смещению равновесия в направлении увеличения числа молекул газа. В данной реакции это означает смещение равновесия вправо, в сторону образования большего количества газов (NH3). Таким образом, равновесие сместится вправо.

При добавлении железного катализатора:

Железный катализатор не изменяет положение равновесия, но может ускорить обе прямую и обратную реакции, облегчая достижение равновесия. Таким образом, положение равновесия не изменится, но скорость обеих реакций увеличится.

2. Изменения скорости прямой реакции (образования NH3) взаимодействия азота с водородом:

а) При увеличении концентрации водорода:

Увеличение концентрации водорода увеличит скорость прямой реакции, так как водород является реагентом в данной реакции, и увеличение его концентрации увеличивает частоту столкновений молекул, способствуя более быстрой реакции.

б) При увеличении концентрации аммиака:

Увеличение концентрации аммиака, как продукта реакции, не повлияет на скорость прямой реакции.

в) При уменьшении температуры:

Уменьшение температуры снизит скорость прямой реакции, так как реакции с низкой температурой происходят медленнее.

г) При уменьшении давления:

Уменьшение давления также снизит скорость прямой реакции, так как увеличение давления обычно способствует увеличению скорости газообразных реакций.

д) При добавлении железного катализатора:

Добавление железного катализатора увеличит скорость прямой реакции, так как катализаторы снижают энергию активации и облегчают ход реакции, не изменяя положение равновесия.