Решени задачи по НЕОРГАНИЧНА ХИМИЯ Мардик БалджиянМУ София glukoza_666@abv.bg

Задача 218. При взаимодействието на въглерод с въглероден диоксид в затворен съд протича обратим процес, който в правата посока е ендотермичен. При определени условия се установява химично равновесие. В каква посока ще се измести равновесието: (а) при повишаване на температурата; (б) при повишаване на налягането; (в) при увеличаване на количеството на въглерода (два пъти); (г) при внасяне на катализатор; (д) при внасяне на натриев хлорид; (е) при внасяне на натриев оксид?

Какво трябва да си припомните за решаването на задачата:

☺ Химично равновесие – определение;☺ Какво представлява равновесната константа и как се изразява тя;☺ Принципа на подвижното равновесие – Принцип на Льо Шателие – Браун;☺ Кои са основните фактори влияещи върху равновесното състояние.

Схематично решение

Q(kJ )+C0

( s . )+C+4

O−2

2(g .)⏟1 mol

⇔2 C+2

O−2

(g .)⏟2mol

−Q (kJ )

red . C0

−2 e−окисление C

+2

2 12

ox . C+4

+2 e−редукция C

+2

2 1

Окислително – редукционен процес. Протича с промяна в степените на окисление на участващите частици (атоми или йони) в процеса, вследствие на пренос на електрони.

Редукторите с частици (атоми или йони), които отдават електрони (най – често валентни), повишават степента си на окисление. В хода на ОРП редуктора се окислява. Окислението е процес, при който се отдават електрони. В поочената реакция ролята на редуктор игаят ролята на атомите на химичния елемент въглерод.

Окислители са частици (атоми или йони), които приемат електрони и понижават степента си на окисление. В хода на ОРП окислителя се редуцира. Редукцията е процес, при който се приемат електрони. В реакцията ролята на окислители играят атомите на въглерода участващи в състава на СО2.

Будуардово равновесие, което се установява във високите пещи за получаване на чугун (650°).

Химично равновесие – определение.

Равновесната константа е величина която характеризира количествено равновесното състояние. Тя е израз на закона за действие на масите приложен към равновесните системи. Равновесната константа е равна на отношение между

Стр. 1 от 3

Решени задачи по НЕОРГАНИЧНА ХИМИЯ Мардик БалджиянМУ София glukoza_666@abv.bg

произведението от моларните равновесни концентрации на продуктите на реакцията и произведението на моларните равновесни концентрации на изходните вещества, повдигнати на степен, равна на броя на моловете, с които те участват в реакцията.Тя зависи от прирдата на реактантите, и от температурата. При дадена температура тя има постоянна стойност (реакционна изотерма). Равновесната константа не зависи от концентрациите на реагиращите вещества.

Извеждане на равновесната константа на посочения в задачата процес:

скорост на правата реакция: v1=k1 .c (CO2 )скорост на обратната реакция: v2=k2 .c2 (CO )

в състояние на равновесие v1=v2⇒k1 .c (CO2 )=k2 . c2(CO )

Откъдето:

k1

k2

=c2(CO )c (CO2 )

=Kc при t °=const .

Влиянието на факторите коцентрация, температура и налягане (обем на реакционната смес) върху химичното равновесие се обяснява с принципа на подвижното равновесие – принцип на Льо Шателие – Браун (дефинира се).

Влияние на температурата

Посочения в задачата процес е ендотермичен, т.е. протича с отрицателен топлинен ефект (-Q). При повишаване на температурата в равновесната система, съгласно принципа на подвижното равновесие, ще протече преимуществено правата реакция – синтез на въглероден оксид СО.

Влияние на налягането

При повишаване на налягането (намаляване на обема) на реакционната система ще протече обратната реакция – реакцията, която протича с намаляване на броя молове реакционно вещество(по – малкия обем). Кс не се влияе от налягането и няма да промени стойността си.

Влияние на концентрацията на въглерода

Увеличаването на количеството въглерод не влияе върху равновесното състояние.

Влияние на катализатор

Катализаторите са вещества, които влияят върху скороста на протичане на химичната реакция. Внасянето на катализатор, в система намираща се в състояние на химично равновесие, влияе еднакво върху скоростта на протичането на правата и обратната химична реакция, и няма да повлияе върху равновесното състояние. Катализаторите спомагат само за достигане на равновесното състояние т.е. кинетиката

Стр. 2 от 3

Решени задачи по НЕОРГАНИЧНА ХИМИЯ Мардик БалджиянМУ София glukoza_666@abv.bg

на процеса, но не и върху неговата термодинамика. Кс на процеса също не се влияе от внасянето на катализатор.

Внасяне на натриев хлорид

Натриевия хлорид е проста, нормална, безкислородна сол, която може да се разглежда като получена в резултат на пълна неутрализация между силната натриева основа и силната солна киселина. Той не реагира с нито едно от реакционните вещества, поради което не влияе върху равновесното състояние, респ. Върху стойността на равновесната константа.

Внасяне на натриев оксид

Натриевия оксид, е съединение с йоннокристална структура, и е основен оксид на елемент с ясно изразен метален характер. Поради склонността си да взаимодейства с оксиди с противоположен химичен характер, при внасянето му в реакционната система взаимодейства с едно от реакционните вещества СО2:

Na2 O+CO2 Na2 CO3

Това понижава неговата концентрация. Съгласно принципа на Льо Шателие – Браун, равновесието ще се изтегли по посока на обратната реакция. Кс намалява.

Предвид направените по – горе разсъждения, влиянието на факторите върху равновесния процес, и стойността на равновесната константа са както следва:

Kc посока на равновесието

повишаване на температурата ↑ повишаване на налягането не се влияе

увеличаване на количеството на въглерода (два пъти)

не влияе върху равновесието

внасяне на катализатор не влияе върху равновесиетовнасяне на натриев хлорид

NaCl не влияе върху равновесието

внасяне на натриев оксидNa2 O ↓

Na2 O+CO2 Na2 CO3

Стр. 3 от 3