Каков будет эффект на равновесие следующих изменений реакции 3Fe(s) + 2CO(g) ↔ Fe3C(s) + CO2(g) - q, если в объеме
Каков будет эффект на равновесие следующих изменений реакции 3Fe(s) + 2CO(g) ↔ Fe3C(s) + CO2(g) - q, если в объеме 5 л реактора при определенной температуре внесли железную массу и 1,05 моль CO и 0,05 моль CO2, при этом к моменту установления равновесия количество CO2 увеличилось до 0,5 моль: а) увеличить давление в системе; б) повысить температуру; в) измельчить железо; г) удалить реакционные продукты?
Сокол 54
Для того чтобы решить эту задачу, нам необходимо использовать принцип Ле-Шателье, который гласит: "если на равновесную систему оказывается воздействие, то равновесие смещается таким образом, чтобы этот эффект сгладить или компенсировать".Данная реакция представлена в виде химического уравнения: 3Fe(s) + 2CO(g) ↔ Fe3C(s) + CO2(g)
Перед тем, как рассмотреть каждый из вопросов по отдельности, давайте проанализируем, какие вещества присутствуют на левой стороне реакции (реагенты) и какие - на правой стороне (продукты).
Реагенты:
- 3Fe(s) - железо в твердом состоянии
- 2CO(g) - угарный газ
Продукты:
- Fe3C(s) - карбид железа в твердом состоянии
- CO2(g) - углекислый газ
Итак, теперь рассмотрим каждый из вопросов:
а) Если увеличить давление в системе, то равновесие сместится в сторону меньшего количества молекул газа. В данной реакции 2 молекулы CO газа переводятся в 1 молекулу CO2 газа. Таким образом, равновесие сместится вправо, в сторону образования CO2(g).
б) При повышении температуры равновесие реакции будет смещено в сторону эндотермического направления. Данная реакция является экзотермической, что означает, что она выделяет тепло при обратимой реакции. Увеличение температуры приведет к поглощению дополнительного количества тепла, чтобы компенсировать повышение температуры. Равновесие будет смещено влево, в сторону образования реагентов.
в) Измельчение железа не оказывает прямого воздействия на равновесие. Вместе с тем, измельчение увеличивает поверхность контакта между реагентами и продуктами, что ускоряет скорость реакции, но не меняет положение равновесия.
г) Удаление реакционных продуктов (CO2) смещает равновесие реакции вправо, в сторону образования CO2. Так как количество CO2 увеличилось до 0,5 моль, это означает, что текущее количество CO2 больше, чем равновесное количество в данной системе. Таким образом, равновесие сместится влево, чтобы компенсировать удаление CO2 и восстановить начальные условия равновесия.
Можно заметить, что ответ на каждый вопрос представлен в соответствии с принципом Ле-Шателье и основывается на понимании взаимодействия между реагентами и продуктами данной химической реакции.