17. Обратимость хим. реакций. 179

17. Обратимость химических реакций.

Определение: Обратимые химические реакции — это реакции, которые могут протекать одновременно в двух противоположных направлениях: прямом и обратном.

Признаки обратимости:

• Реакция может идти до конца только в одном направлении.
• В обратимой реакции устанавливается химическое равновесие.

Химическое равновесие — это состояние системы, в котором скорости прямой и обратной реакций равны, и концентрации всех реагирующих веществ остаются постоянными.

Смещение химического равновесия происходит при изменении внешних условий (температуры, давления, концентрации реагентов или продуктов).

Принцип Ле Шателье: Если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказывается внешнее воздействие (изменение температуры, давления, концентрации), то равновесие смещается в сторону, противодействующую этому воздействию.

Факторы, влияющие на смещение равновесия:

• Температура: При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (реакции, идущей с поглощением тепла). При понижении температуры — в сторону экзотермической реакции (реакции, идущей с выделением тепла).
• Давление: При увеличении давления равновесие смещается в сторону меньшего объёма газов (меньшего числа молей газов). При уменьшении давления — в сторону большего объёма газов. Если число молей газов в прямом и обратном направлении одинаково, давление не влияет на смещение равновесия.
• Концентрация: При увеличении концентрации реагентов равновесие смещается в сторону продуктов реакции. При увеличении концентрации продуктов — в сторону реагентов.
• Катализатор: Катализатор ускоряет как прямую, так и обратную реакцию в одинаковой степени, поэтому он не смещает равновесие, а лишь ускоряет его достижение.

Пример обратимой реакции: Синтез аммиака:

\[ \text{N}_2(\text{г}) + 3\text{H}_2(\text{г}) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(\text{г}) \quad (\Delta H < 0) \]

Смещение равновесия в реакции синтеза аммиака:

• Повышение температуры смещает равновесие влево (в сторону разложения аммиака), так как прямая реакция экзотермическая.
• Понижение температуры смещает равновесие вправо (в сторону образования аммиака).
• Повышение давления смещает равновесие вправо, так как число молей газов уменьшается (1+3=4 моль → 2 моль).
• Понижение давления смещает равновесие влево.
• Увеличение концентрации N₂ или H₂ смещает равновесие вправо.
• Увеличение концентрации NH₃ смещает равновесие влево.

Страница: 179

Ответ: Обратимые химические реакции могут протекать одновременно в прямом и обратном направлении, приводя к установлению химического равновесия, которое может быть смещено изменением температуры, давления или концентрации реагентов/продуктов согласно принципу Ле Шателье.