2) Укажите, как смещается равновесия реакции N₂ (газ) + 3H₂ (газ) ⇌ 2NH₃ (газ) + Q: а) при понижении температуры; б) при уменьшении давления; в) при добавлении катализатора; г) при уменьшении концентрации аммиака, д) при уменьшении концентрации водорода.

Разбор задания:

Дано химическое равновесие:

• \[ N_2_{(газ)} + 3H_{2_{(газ)}} \rightleftharpoons 2NH_{3_{(газ)}} + Q \]

Это обратимая реакция синтеза аммиака. Q означает, что прямая реакция (синтез аммиака) является экзотермической (выделяется тепло), а обратная реакция (разложение аммиака) — эндотермической (поглощается тепло).

Рассмотрим влияние каждого фактора согласно принципу Ле Шателье:

а) при понижении температуры:

• Понижение температуры смещает равновесие в сторону экзотермической реакции.
• Прямая реакция (синтез аммиака) экзотермическая (выделение Q).
• Следовательно, равновесие сместится в сторону образования аммиака (NH₃).

б) при уменьшении давления:

• Уменьшение давления смещает равновесие в сторону большего числа молей газообразных веществ.
• Слева (реагенты): 1 моль N₂ + 3 моль H₂ = 4 моль газа.
• Справа (продукты): 2 моль NH₃.
• Число молей газов слева (4) больше, чем справа (2).
• Следовательно, при уменьшении давления равновесие сместится в сторону реагентов (в сторону образования N₂ и H₂).

в) при добавлении катализатора:

• Катализатор ускоряет как прямую, так и обратную реакции в одинаковой степени.
• Он НЕ смещает химическое равновесие, а лишь ускоряет достижение равновесного состояния.
• Следовательно, положение равновесия не изменится.

г) при уменьшении концентрации аммиака:

• Уменьшение концентрации продукта (аммиака) смещает равновесие в сторону образования этого продукта (в сторону прямой реакции).
• Следовательно, равновесие сместится в сторону образования аммиака (NH₃).

д) при уменьшении концентрации водорода:

• Уменьшение концентрации реагента (водорода) смещает равновесие в сторону расходования этого реагента (в сторону обратной реакции).
• Следовательно, равновесие сместится в сторону реагентов (в сторону образования N₂ и H₂).

Итоговые смещения:

• а) в сторону продуктов (NH₃)
• б) в сторону реагентов (N₂ и H₂)
• в) равновесие не смещается
• г) в сторону продуктов (NH₃)
• д) в сторону реагентов (N₂ и H₂)

Ответ:

• а) в сторону продуктов
• б) в сторону реагентов
• в) равновесие не смещается
• г) в сторону продуктов
• д) в сторону реагентов