Оборотні і необоротні реакції. Хімічна рівновага

Натрій реагує з водою згідно рівняння 2Na + 2H₂O = 2 NaOH + H₂. Це - необоротна реакція, оскільки протилежне перетворення неможливе.

Відомі і реакції іншого типу. Кальцій оксид в звичайних умовах повільно взаємодіє з вуглекислим газом:

CaO + CO₂ = CaCO₃

Якщо продукт цієї реакції - кальцій карбонат - сильно нагрівати, то він почне розкладатися на кальцій оксид і вуглекислий газ, тобто відбуватиметься

CaCO₃ = CaO + CO₂

У певному температурному інтервалі можливо як утворення кальцій карбонату, так і його розклад. У цих умовах обидві реакції не відбуваються до кінця, і в закритій посудині можна виявити суміш трьох сполук - кальцій оксиду, карбон (IV) оксиду і кальцій карбонату.

Хімічні реакції, що протікають за даних умов у взаємно протилежних напрямах, називають оборотними.

Швидкість хімічних реакцій залежить від концентрації реагуючих речовин, то спочатку швидкість прямої реакції максимальна, а швидкість зворотної реакції дорівнює нулю. Концентрація реагуючих речовин з часом зменшується, а швидкість зворотної реакції збільшується. У певний момент часу швидкість прямої і зворотної реакцій стають рівними.

Стан системи, за якого швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції, називають хімічною рівновагою.

Стан хімічної рівноваги зберігається до тих пір, доки залишаються незмінними умови реакції: концентрація, температура і тиск.

Багато хімічних продуктів отримують в результаті оборотних хімічних реакцій. Тому необхідно знати, за яких умов в стані рівноваги вихід продукту збільшується.

Багаточисельні дослідження показали, що зсув хімічної рівноваги підкоряється правилу, названому принципом Ле - Шателье: При зміні зовнішніх умов (температура Т, тиск Р, концентрацыя речовин С) прискорюється та з реакцій, що протидіє внесеній зміні.

При підвищенні температури рівновага зміщується у бік ендотермічної реакції. При підвищенні тиску рівновага зміщується у бік реакції, яка веде до зменшення об'єму.

Каталізатори в рівній мірі прискорюють як пряму, так і зворотну реакції і тому не зміщують рівновагу, але прискорюють настання рівноваги.

Приклад. У який бік зміщується рівновага при підвищенні температури і при збільшенні тиску в наступній схемі:

H_{2 (г)} + I_{2 (тв.)} ↔ 2 HI _(г); ∆H < 0.

1V 2V

Відповідь: при збільшенні температури хімічна рівновага зміститься вліво, тому що пряма реакція екзотермічна, при збільшенні тиску так само вліво, тому що пряма реакція відбувається із збільшенням об'єму(тверда для йоду речовина).

Вправа. Реакції, які відбуваються одночасно в двох напрямах називаються:

а) прямими;

б) зворотними;

в) оборотними;

г) поворотними.

Вправа. Чи зміниться стан рівноваги в наступній системі H₂ + Cl₂ ↔ 2 HCl, якщо суміш газів стискувати:

а) рівновага зміститься вправо;
б)рівновага зміститься вліво;
в) не зміниться;
г) викличе коливання.

Вправа. У який бік зміщуються рівноваги при підвищенні температури в наступних системах:

1) H2 + Cl2 ↔ 2 HCl; ∆H < 0		А) рівновага зміститься вправо;
2) 2 HBr ↔ H2 + Br2; ∆H > 0		Б) рівновага зміститься вліво.

Відповідь подайте у вигляді 1А2Б

Вправа. У який бік зміщуються рівноваги при підвищенні тиску:

1) N2 + 3 H2 ↔ 2 NH3		А) вправо;
2) N2O4 ↔ 2 NO2		Б) вліво.

Відповідь подайте у вигляді 1А2Б.

Вправа. Як вплинуть на рівновагу системи 2 СО + О₂ ↔ 2 СО₂; ∆Н < 0

1) підвищення тиску;		А) рівновага не зміниться;
2) підвищення температури;		Б) рівновага зміститься вправо;
3) збільшення концентрації кисню.		В) рівновага зміститься вліво.

Відповідь подайте у вигляді 1А2Б3В