Обратимость химических реакций. Химическое равновесие. Тепловой эффект химических реакций.

Обратимость химических реакций. Химическое равновесие

Необратимые реакции Химические реакции с участием органических и неорганических веществ делятся на обратимые и необратимые. Необратимыми называются реакции, протекающие только в одном направлении и завершающиеся полным превращением исходных веществ в конечные продукты реакции.

Необратимые реакции Необратимыми являются такие реакции, при протекании которых: - образующиеся продукты уходят из сферы реакции в виде осадка или газа; - образуются малодиссоциирующие вещества; - выделяется большое количество энергии (горение, взрыв) Например, реакции S + O2 = SO2 NaCl + AgNO3 = AgCl↓+ NaNO3 Необратимые реакции доходят до конца.

Обратимые реакции Рассмотрим реакцию окисления оксида серы (IV) кислородом: 2SO2 + O2 → 2SO3 Эта реакция при определенной температуре, в присутствии катализатора, начинает протекать, как обычно: из оксида серы (IV) и кислорода образуется новое вещество оксид серы (VI). Но, в какой-то определенный момент времени, когда реакция окисления оксида серы (IV) ещё не закончилась, в этой же системе, при тех же условиях, начинается самопроизвольно другая реакция - разложение оксида серы (VI): 2SO3 → 2SO2 + O2

Обратимые реакции Обе реакции начинают происходить одновременно: образование SO3 и разложение SO3 Первую реакцию называют прямой 2SO2 + O2 → 2SO3 → Вторую реакцию называют обратной 2SO3 → 2SO2 + O2 ← Писать два уравнения реакций не обязательно, достаточно написать одно уравнение и поставить знак обратимости (⇆) 2SO2 + O2 ⇆ 2SO3 Такая химическая реакция и будет являться обратимой.

Обратимые реакции Обратимыми называют химические реакции, протекающие при одних и тех же условиях в двух взаимно противоположных направлениях одновременно. Обратимые реакции не доходят до конца, т.к. в таких реакциях неизбежно наступает момент химического равновесия. Сначала концентрации исходных веществ SO2 и O2 постепенно уменьшаются, поэтому скорость прямой реакции тоже постепенно уменьшается. Концентрация продукта реакции SO3, наоборот, увеличивается, поэтому постепенно увеличивается скорость обратной реакции. Момент, когда скорости прямой и обратной реакции сравниваются, и называют химическим равновесием. В момент равновесия столько же одних веществ образуется, сколько других веществ расходуется.

Факторы, влияющие на смещение химического равновесия Для того, чтобы довести обратимую реакцию до конца с целью получить продукты реакции, необходимо вывести систему из состояния химического равновесия с помощью внешних факторов. Поскольку химическое равновесие является динамичным, т.е. подвижным, на его смещение влияют следующие факторы: концентрация реагирующих или образующихся веществ, температура, давление.

Факторы, влияющие на смещение химического равновесия Концентрация реагирующих или образующихся веществ: - при увеличении концентрации любого из исходных веществ (кроме твёрдых) химическое равновесие смещается в сторону прямой реакции. Например, в реакции 2SO2 (газ) + O2 (газ) ⇆ 2SO3 (газ) равновесие смещается в сторону образования SO3 при увеличении концентрации SO2 или O2, либо обоих исходных веществ; - при увеличении концентрации любого из продуктов реакции (кроме твёрдых) химическое равновесие смещается в сторону обратной реакции. Например, в реакции 2SO2 (газ) + O2 (газ) ⇆ 2SO3 (газ) равновесие смещается в сторону образования SO2 и O2 при увеличении концентрации SO3

Факторы, влияющие на смещение химического равновесия 2. Температура 2SO2 (газ) + O2 (газ) ⇆ 2SO3 (газ) + Q В экзотермических реакциях при увеличении температуры равновесие смещается в сторону обратной реакции, при уменьшении температуры – в сторону прямой реакции. В эндотермических реакциях при увеличении температуры равновесие смещается в сторону прямой реакции, при уменьшении температуры – в сторону обратной реакции.

Факторы, влияющие на смещение химического равновесия 3.Давление Если в системе среди веществ, участвующих в реакции, есть газы, то на смещение хим. равновесия может влиять давление. 2SO2 (газ) + O2 (газ) ⇆ 2SO3 (газ) Например, в реакции окисления оксида серы (IV) все вещества являются газообразными. Судя по уравнению, в реакцию вступают два объёма оксида серы (IV) и один объём кислорода (объёмы газов определяют по стехиометрическим коэффициентам). После реакции образуется два объёма оксида серы (VI). Т.е., до реакции было три объёма газа, а после реакции – два, следовательно, с течением прямой реакции давление в системе падает, поэтому, для смещения равновесия вправо, давление надо повышать. При понижении давления в такой реакции равновесие сместится влево, в сторону обратной реакции. Если в системе равное количество объёмов газов до и после реакции, то давление не будет влиять на смещение хим. равновесия.

Факторы, влияющие на смещение химического равновесия Катализатор или ингибитор не влияют на смещение химического равновесия в обратимых реакциях.

Факторы, влияющие на смещение химического равновесия Влияние внешних факторов на смещение хим. равновесия подчиняется принципу Ле Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии хим. равновесия, подействовать каким-либо из внешних факторов (изменить концентрацию вещества, температуру, давление), то равновесие сместится в ту сторону, которая способствует ослаблению этого действия.

Задание

Классификация химических реакций по тепловому эффекту Тепловой эффект реакции(Q) – это количество теплоты(энергии), которая выделяется или поглощается в результате химической реакции. По тепловому эффекту реакции делятся на экзотермические (с выделением энергии) + Q и эндотермические (с поглощением энергии) – Q

Термохимические уравнения Уравнения химических реакций, в которых указан тепловой эффект реакций, называются термохимическими

Термохимические уравнения На какие группы делят химические реакции по тепловому эффекту? CaCO3 = CaO + CO2 – 157 кДж 4P + 5O2 = 2P2O5 + 3010 кДж CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O + 63,6 кДж 2C2H2 + 5O2 = 4CO2 + 2H2O + 2610 кДж H2O + C = CO + H2 – 132 кДж H2 + I2 = 2HI – 52 кДж N2 + 3H2 – 92 кДж = 2NH3 C + O2 = CO2 + 393 кДж

Вычисления по термохимическим уравнениям Задача Дано: а) n(P) = 3 моль б) m(P) = 28,4г в) m(P) = 15,5кг Найти: Q -?

Вычисления по термохимическим уравнениям Решение: 3 моль х кДж а) 4P + 5O2 = 2P2O5 + 3010 кДж 4 моль Q = 3моль*3010 кДж = 2257,5 кДж 4 моль б) 24,8Г х кДж а) 4P + 5O2 = 2P2O5 + 3010 кДж 124 Г Q = 24,8Г*3010 кДж = 602 кДж 124Г В) 15500Г х кДж 4P + 5O2 = 2P2O5 + 3010 кДж 124 Г Q = 15500Г*3010 кДж = 376250 кДж 124Г

Вычисления по термохимическим уравнениям Задача 2 Дано: m(Na) = 18,4г Q1 = 328,88 кДж Q2 =?