에 따르면 르 샤틀리에의 원리평형 상태에 있는 시스템에 외부 영향이 가해지면 평형은 이 영향을 약화시키는 반응 쪽으로 이동합니다.
예제 사용
3H 2 + N 2 2NH 3 – DH.
1. 집중의 효과. 농도를 높이면 출발 물질, 그러면 평형은 제품 형성 방향으로 이동하고 그 반대도 마찬가지입니다.
출발 물질 N 2 및 H 2의 농도가 감소하면 평형이 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하고 그 결과 분해로 인해 N 2 및 H 2의 농도가 다시 증가합니다. 암모니아.
2. 압력의 영향.이 경우 반응에 참여하는 기체 참가자만 고려됩니다. 압력이 증가함에 따라 평형은 더 적은 몰의 기체 물질로 구성된 시스템으로 이동합니다.
시스템 압력이 증가하면 평형이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하게 됩니다. 왼쪽에는 가스의 총 몰수가 4이고 오른쪽에는 2입니다.
3. 온도의 영향.반응의 열 효과에 따라 달라집니다.
화학 방정식, 반응의 열 효과가 표시됩니다. 열화학 방정식. 화학 반응의 열화학 방정식에서 열 효과는 DH라는 양을 사용하여 표시됩니다. 엔탈피 변화(열 함량) 반응. 엔탈피는 물질이 형성되는 동안 물질에 의해 축적된 에너지를 측정한 것입니다.
–DH, 열이 방출됩니다. 반응은 발열이다;
DH, 열이 흡수됩니다. 반응은 흡열이다;
직접적인 반응은 발열 반응입니다. 온도가 증가함에 따라 평형은 흡열 반응 방향으로 오른쪽에서 왼쪽으로 이동합니다.
4. 촉매의 효과. 촉매는 정반응과 역반응을 동일하게 가속하므로 화학 평형을 이동시키지 않고 평형 상태를 더 빠르게 달성하는 데에만 기여합니다.
운동.가스 시스템 A + B C – DH. 물질 C의 평형 농도에 어떤 영향을 미칠까요?
a) 압력 증가. 왼쪽에는 2몰의 물질이 있습니다. 오른쪽에는 1개의 두더지가 있습니다. 물질 C가 형성되는 방향으로 평형이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하고 C의 농도가 증가합니다.(®)
b) 물질 A의 농도 증가. 평형은 물질 C의 형성을 향해 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하고 C의 농도는 증가합니다.(®).
c) 온도가 상승합니다. 직접 엑소, 역 – 흡열. 균형은 오른쪽에서 왼쪽으로 이동합니다().
운동.압력의 증가는 시스템의 평형에 어떤 영향을 미칩니까?
Fe3O4(tv) + CO(g) 3FeO + CO2(g)
시스템의 평형은 이동하지 않습니다.
운동.평형을 직접 반응 쪽으로 이동시키려면 온도, 압력 및 농도를 어떻게 변경해야 합니까?
PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl 2(g) + 92.59 kJ
a) 반응은 흡열이므로 온도를 높여야 합니다.
b) 압력을 줄여야 한다
c) PCl 5 농도를 높이거나 PCl 3 및 Cl 2 농도를 줄입니다.
운동. 2SO 2 (g) + O 2 (g) Û 2SO 3 (l). 다음은 평형 상태에 어떤 영향을 미칠까요?
a) 압력 증가;
직접적인 반응이 일어나면 시스템 내 기체 물질의 양이 감소합니다 (SO 2 가스 2 mol과 O 2 가스 1 mol에서 SO 3 액체가 형성됨). 압력이 증가하면 평형이 더 적은 양의 기체 물질(예: SO 3)이 형성되는 방향으로 이동합니다. (®).
b) 황산화물(VI)의 농도를 낮추는가?
SO 3 농도가 감소하면(반응 시스템에서 생성물이 제거됨) SO 3 형성 방향으로 평형이 이동하게 됩니다. (®).
운동. A + B Û 2C –
평형 상태에 어떤 영향을 미칠까요?
1. 알려진 모든 반응 중에서 가역적 반응과 비가역적 반응이 구별됩니다. 이온 교환 반응을 연구할 때, 반응이 완료될 때까지 진행되는 조건이 나열되었습니다. ().
주어진 조건에서 완료되지 않는 반응도 알려져 있습니다. 예를 들어 이산화황이 물에 용해되면 반응이 발생합니다. SO 2 + H 2 O→ H2SO3. 그러나 그것은 밝혀졌습니다 수용액일정량의 아황산만 형성될 수 있습니다. 이는 아황산이 취약하고 역반응이 발생한다는 사실로 설명됩니다. 황산화물과 물로 분해됩니다. 결과적으로, 이 반응은 두 가지 반응이 동시에 일어나기 때문에 완료되지 않습니다. 똑바로(황산화물과 물 사이) 및 뒤집다(아황산의 분해). SO2+H2O← H 2 SO 3 .
주어진 조건에서 서로 반대 방향으로 일어나는 화학 반응을 가역적이라고 합니다.
2. 화학 반응 속도는 반응물의 농도에 따라 달라지므로 처음에는 직접 반응 속도( υ pr)가 최대가 되어야 하며, 역반응 속도( υ arr.)은 0과 같습니다. 시간이 지남에 따라 반응물의 농도는 감소하고, 반응 생성물의 농도는 증가합니다. 따라서 정반응 속도는 감소하고 역반응 속도는 증가한다. 특정 시점에서 순방향 반응과 역방향 반응의 속도는 동일해집니다.
모든 가역 반응에서 정반응 속도는 감소하고 역반응 속도는 두 속도가 같아지고 평형 상태가 설정될 때까지 증가합니다.
υ 홍보 =υ 도착.
정반응의 속도와 역반응의 속도가 같은 계의 상태를 화학평형이라고 한다.
화학 평형 상태에서 반응물과 반응 생성물 사이의 정량적 비율은 일정하게 유지됩니다. 즉, 단위 시간당 반응 생성물의 분자 수는 얼마나 많이 형성되어 그 중 많은 분자가 분해됩니까? 그러나 국가는 화학 평형농도, 온도, 압력 등 반응 조건이 변하지 않는 한 지속됩니다.
화학 평형 상태는 정량적으로 설명됩니다. 대중행동의 법칙.
평형 상태에서 반응 생성물 농도의 곱(계수의 거듭제곱)과 반응물 농도의 곱(또한 계수의 거듭제곱)의 비율은 반응에서 물질의 초기 농도와 관계없이 일정한 값입니다. 혼합물.
이 상수는 평형 상수 - 케이
따라서 반응의 경우: N 2 (G) + 3 H 2 (G) ← 2 NH 3 (G) + 92.4 kJ 평형상수는 다음과 같이 표현된다.
υ 1 =υ 2
v 1 (직접반응) = 케이 1 [ N 2 ][ 시간 2 ] 3 , 여기서– 평형 몰 농도, = mol/l
υ 2 (백래시) = 케이 2 [ NH 3 ] 2
케이 1 [ N 2 ][ 시간 2 ] 3 = 케이 2 [ NH 3 ] 2
Kp = 케이 1 / 케이 2 = [ NH 3 ] 2 / [ N 2 ][ 시간 2 ] 3 – 평형 상수.
화학 평형은 농도, 압력, 온도에 따라 달라집니다.
원칙평형 혼합 방향을 결정합니다.
평형 상태에 있는 시스템에 외부 영향이 가해지면 시스템의 평형은 이 영향의 반대 방향으로 이동합니다.
1) 집중의 효과 – 출발 물질의 농도가 증가하면 평형은 반응 생성물 형성 쪽으로 이동합니다.
예를 들어,Kp = 케이 1 / 케이 2 = [ NH 3 ] 2 / [ N 2 ][ 시간 2 ] 3
예를 들어 반응 혼합물에 첨가하는 경우 질소, 즉. 시약의 농도가 증가하면 K 표현의 분모도 증가하지만 K는 상수이므로 이 조건을 충족하려면 분자도 증가해야 합니다. 따라서, 반응 혼합물 중 반응 생성물의 양이 증가한다. 이 경우 그들은 화학 평형이 제품을 향해 오른쪽으로 이동한다고 말합니다.
따라서 반응물(액체 또는 기체) 농도의 증가는 생성물 쪽으로 이동합니다. 직접적인 반응을 지향합니다. 생성물(액체 또는 기체)의 농도가 증가하면 평형이 반응물로 이동합니다. 반대 반응을 향해.
고체의 질량을 변경해도 평형 위치는 변경되지 않습니다.
2) 온도의 영향 – 온도가 증가하면 평형이 흡열 반응 쪽으로 이동합니다.
에이)N 2 (그) + 3시간 2 (라) ⇔ 2NH 3 (G) + 92.4 kJ (발열 - 열 방출)
온도가 증가함에 따라 평형은 암모니아 분해 반응 방향으로 이동합니다(←).
비)N 2 (그) +영형 2 (라) ⇔ 2아니요(G) – 180.8 kJ (흡열 - 열흡수)
온도가 증가함에 따라 평형은 형성 반응 쪽으로 이동합니다. 아니요 (→)
3) 압력의 영향(기체 물질에만 해당) – 압력이 증가함에 따라 평형은 지층쪽으로 이동합니다.I 물질이 덜 차지하는 O나는 먹는다.
N 2 (그) + 3시간 2 (라) ⇔ 2NH 3 (G)
1 다섯 - N 2
3 다섯 - 시간 2
2 다섯 – NH 3
압력이 증가함에 따라 ( 피): 반응 전4 다섯 기체 물질 → 반응 후2 다섯기체 물질이므로 평형이 오른쪽으로 이동합니다 ( → )
예를 들어 압력이 2배 증가하면 기체의 부피는 같은 양만큼 감소하므로 모든 기체 물질의 농도는 2배 증가합니다. Kp = 케이 1 / 케이 2 = [ NH 3 ] 2 / [ N 2 ][ 시간 2 ] 3
이 경우 K에 대한 식의 분자는 4만큼 증가합니다. 번이고 분모는 16입니다. 시간, 즉 평등이 침해됩니다. 회복하려면 농도를 높여야 합니다. 암모니아농도도 감소하고 질소그리고물친절한. 균형이 오른쪽으로 이동합니다.
따라서 압력이 증가하면 평형은 부피가 감소하는 방향으로 이동하고, 압력이 감소하면 부피가 증가하는 방향으로 평형이 이동합니다.
압력 변화는 고체 및 액체 물질의 부피에 사실상 영향을 미치지 않습니다. 농도는 변하지 않습니다. 결과적으로 가스가 참여하지 않는 반응의 평형은 실질적으로 압력과 무관합니다.
! 현재 화학 반응물질 영향 - 촉매.그러나 촉매를 사용하면 정반응과 역반응의 활성화 에너지가 같은 양만큼 감소하므로 균형은 바뀌지 않습니다.
문제 해결:
1위. 가역 반응에서 CO 및 O 2 의 초기 농도
2CO(g) + O 2 (g)← 2 CO 2 (g)
각각 6mol/l와 4mol/l에 해당합니다. 평형 순간의 CO 2 농도가 2 mol/l일 때 평형 상수를 계산하십시오.
2번. 반응은 방정식에 따라 진행됩니다
2SO 2 (g) + O 2 (g) = 2SO 3 (g) + Q
다음과 같은 경우 평형이 어디로 이동하는지 표시하십시오.
a) 압력을 높이십시오
b) 온도를 높이세요
c) 산소 농도를 증가시킨다
d) 촉매 도입?
출발 물질을 생성물로 더욱 완벽하게 전환하려면 평형을 직접 반응 쪽으로 전환할 필요가 있습니다. 이는 반응 조건(농도, 온도 및 가스의 경우 압력)을 변경하여 시스템을 한 평형 상태에서 새로운 조건을 충족하는 다른 상태로 전환하는 것이 가능합니다.
변화하는 조건이 순방향 반응과 역방향 반응의 속도에 다르게 영향을 미치기 때문에 화학 평형이 이동합니다. 잠시 후 이러한 속도가 다시 비교되고 새로운 조건을 충족하는 평형 상태가 발생합니다. 어떤 조건의 변화로 인해 발생하는 반응 물질의 평형 농도 변화를 호출합니다. 배수량 , 또는균형의 변화 .
조건이 변하면 형성된 물질의 농도가 증가합니다. 공식이 방정식의 오른쪽에 있는 물질은 평형이 오른쪽으로 이동한다고 말합니다. 조건의 변화로 인해 출발 물질의 농도가 증가하고 공식이 방정식의 왼쪽에 있으면 이는 평형이 왼쪽으로 이동하는 것으로 간주됩니다.
변화하는 조건에 따른 화학 평형의 변화는 다음과 같은 규칙을 따릅니다. 르 샤틀리에-브라운 원리:
화학 평형 상태(온도, 압력, 물질 농도 변화)에 있는 화학 반응에 영향을 미치는 경우 해당 반응 속도(직접 또는 역방향)가 약화되고, 그 발생으로 인해 다음이 약화됩니다. 이 효과는 증가할 것입니다.
르 샤틀리에-브라운 원리는 화학 반응뿐만 아니라 증발, 응축, 용융, 결정화 등 본질적으로 순수한 화학적이 아닌 많은 공정에도 적용할 수 있다는 점에 유의해야 합니다.
화학 평형의 이동에 대한 온도 변화의 영향.열 효과의 부호에 따라 결정됩니다. 실험적으로 찾을 수도 있고 헤스의 법칙을 기반으로 계산할 수도 있습니다. 크기가 클수록 온도의 영향이 강해집니다. 0에 가까우면 온도 변화가 평형에 사실상 영향을 미치지 않습니다.
르 샤틀리에-브라운 원리에 따르면, 온도가 증가함에 따라 평형은 흡열 반응 방향으로 이동합니다(즉 속도가 증가합니다). 온도가 감소함에 따라 평형은 열을 방출하는 발열 반응 방향으로 이동합니다(즉, 속도가 증가합니다).
예를 들어 N 2 O 4 2NO 2 공정의 경우 – 56.84 kJ
직접적인 반응은 열 흡수로 발생하며 흡열입니다. 역반응은 열 방출과 함께 진행되며 발열 반응입니다. 온도가 증가하면 흡열 반응 속도가 증가하고 평형이 오른쪽으로 이동합니다. N 2 O 4 의 분해가 가속화됩니다(Vdirect, Vrev.↓). 온도가 감소하면 발열 반응 속도가 증가하고 평형이 왼쪽으로 이동합니다. N 2 O 4 의 형성이 가속화됩니다(Vdirect ↓, Vrev.).
농도(부분압) 변화가 화학 평형 이동에 미치는 영향.평형 시스템(반응)에 추가 양의 반응 물질을 도입하면 해당 물질이 소비되는 반응이 가속화됩니다. 따라서 출발 물질의 농도가 증가하면 평형이 반응 생성물 형성 방향으로 이동합니다. 반응 생성물의 농도가 증가하면 평형이 출발 물질의 형성 방향으로 이동합니다. 주어진 양의 시약에 대한 평형 이동 정도는 화학량론적 계수에 따라 달라집니다. 평형 시스템의 경우
CO + H 2 O 증기 CO 2 + H 2
CO 또는 H 2 O(수증기)의 농도를 증가시키면 평형이 오른쪽으로 이동될 수 있습니다. CO 2 또는 H 2 농도가 감소하면 평형이 오른쪽으로 이동합니다. CO 2 또는 H 2 농도가 증가하고 CO 또는 H 2 O 농도가 감소함에 따라 평형은 왼쪽으로 이동합니다. 이종 평형의 경우 고체상의 농도를 변경해도 평형 이동에 영향을 미치지 않습니다..
화학 평형의 이동에 대한 압력 변화의 영향.르 샤틀리에-브라운 원리에 따르면, 압력이 증가하면 평형이 반응 방향으로 이동하여 전체 분자 수가 감소합니다. 가스 혼합물, 결과적으로 시스템의 압력이 감소합니다. 반대로, 압력이 감소하면 평형은 총 가스 분자 수가 증가하는 반응쪽으로 이동하여 시스템의 압력이 증가합니다. 따라서 프로세스 방정식은
3H 2 + N 2 2NH 3
질소 1분자와 수소 3분자로부터 암모니아 2분자가 생성된다는 것을 보여줍니다. 분자 수의 감소로 인해 압력이 증가하면 반응의 평형이 오른쪽으로 이동하여 시스템의 압력이 감소하는 암모니아 형성 방향으로 이동합니다. 반대로, 시스템의 압력이 감소하면 평형이 왼쪽으로 이동하여 암모니아 분해 방향으로 이동하여 시스템의 압력이 증가합니다.
반응의 결과로 기체 물질의 분자 수가 일정하게 유지되는 경우 압력이 변하면 정반응과 역반응의 속도가 동일하게 변하므로 평형이 이동하지 않습니다. 이러한 반응에는 예를 들어 다음이 포함됩니다.
CO + H 2 O 증기 CO 2 + H 2 N 2 + O 2 2NO
Le Chatelier-Brown 원칙은 실질적으로 매우 중요합니다. 이를 통해 원하는 물질의 최대 수율을 제공하는 조건을 찾을 수 있습니다. 가장 중요한 화학 제품 생산 기술은 르 샤틀리에-브라운 원리의 적용과 대량 행동 법칙에 따른 계산을 기반으로 합니다.
예시 1.반응 생성물 N 2 + 3H 2 2NH 3, 의 수율을 높이기 위해 취할 수 있는 조치는 무엇입니까? N 
=
-92,4
.
해결책
문제의 조건에 따라 평형을 직접 반응 쪽으로 이동해야 하므로 다음과 같습니다.
질소와 수소의 농도를 높이십시오. 즉, 시약의 새로운 부분을 시스템에 지속적으로 도입하십시오.
암모니아 농도를 줄입니다. 즉 반응 공간에서 제거하십시오.
직접 반응은 발열이므로 온도를 낮추십시오(그러나 N 2가 활성화될 수 있도록).
순방향으로 기체 물질의 몰 수가 감소하기 때문에 압력을 높이십시오 (부피 감소). (4 몰의 가스에서 2 몰의 가스가 형성됨).
예시 2.일정한 온도에서 2Csolv + O 2 2CO 시스템에서 CO 농도가 3배 증가하면 평형 산소 농도는 어떻게 변합니까?
해결책
이 이질적인 과정의 평형상수에 대한 표현을 써봅시다. 
. 문제의 조건에 따라 
. 평형상수는 반응물의 농도에 의존하지 않으므로 등식을 만족해야 한다.
또는 
.
따라서 CO 농도가 3배 증가하면 산소의 평형 농도는 9배 증가해야 합니다.
화학 반응은 가역적일 수도 있고 비가역적일 수도 있습니다.
저것들. 어떤 반응 A + B = C + D가 비가역적이라면 이는 역반응 C + D = A + B가 발생하지 않음을 의미합니다.
즉, 예를 들어 특정 반응 A + B = C + D가 가역적이라면 이는 A + B → C + D(직접) 반응과 C + D → A + B(역) 반응이 동시에 발생함을 의미합니다. ).
본질적으로 왜냐하면 직접 반응과 역반응이 모두 발생합니다. 가역 반응의 경우 방정식의 왼쪽에 있는 물질과 방정식의 오른쪽에 있는 물질을 모두 시약(시작 물질)이라고 부를 수 있습니다. 제품도 마찬가지다.
가역 반응의 경우 정반응과 역반응의 속도가 동일한 상황이 가능합니다. 이 조건을 균형 상태.
평형 상태에서는 모든 반응물과 모든 생성물의 농도가 일정합니다. 평형 상태에서의 생성물과 반응물의 농도를 다음과 같이 부른다. 평형 농도.
다양한 요인의 영향으로 화학 평형의 이동
온도, 압력, 출발 물질이나 생성물의 농도 변화 등 시스템에 대한 외부 영향으로 인해 시스템의 평형이 깨질 수 있습니다. 그러나 이러한 외부 영향이 중단된 후 시스템은 일정 시간이 지나면 새로운 균형 상태로 이동합니다. 한 평형 상태에서 다른 평형 상태로의 시스템 전이를 호출합니다. 화학 평형의 변위(이동) .
특정 유형의 영향 하에서 화학 평형이 어떻게 이동하는지 결정하려면 르 샤틀리에의 원리를 사용하는 것이 편리합니다.
평형 상태에 있는 시스템에 외부 영향이 가해지면 화학 평형의 이동 방향은 영향의 효과를 약화시키는 반응 방향과 일치합니다.
평형 상태에 대한 온도의 영향
온도가 변하면 모든 화학 반응의 평형이 이동합니다. 이는 모든 반응에 열 효과가 있기 때문입니다. 더욱이 정반응과 역반응의 열 효과는 항상 정반대입니다. 저것들. 정반응이 발열이고 +Q와 같은 열 효과로 진행되면 역반응은 항상 흡열이고 열 효과가 -Q와 같습니다.
따라서 르 샤틀리에의 원리에 따라 평형 상태에 있는 일부 시스템의 온도를 높이면 평형은 온도가 감소하는 반응 쪽으로 이동합니다. 흡열 반응쪽으로. 마찬가지로 평형 상태에서 시스템의 온도를 낮추면 평형이 반응 방향으로 이동하여 결과적으로 온도가 증가합니다. 발열 반응쪽으로.
예를 들어, 다음 가역 반응을 고려하고 온도가 감소함에 따라 평형이 어디로 이동하는지 표시해 보십시오.
위의 방정식에서 볼 수 있듯이 순방향 반응은 발열 반응입니다. 발생 결과 열이 방출됩니다. 결과적으로 역반응은 흡열반응, 즉 열 흡수와 함께 발생합니다. 조건에 따라 온도가 감소하므로 평형은 오른쪽으로 이동합니다. 직접적인 반응을 지향합니다.
농도가 화학 평형에 미치는 영향
르 샤틀리에의 원리에 따라 시약 농도가 증가하면 반응 방향으로 평형이 이동하여 결과적으로 시약이 소비됩니다. 직접적인 반응을 지향합니다.
반대로, 반응물의 농도가 감소하면 평형은 반응물이 형성되는 반응쪽으로 이동합니다. 역반응 쪽(←).
반응 생성물의 농도 변화도 비슷한 효과를 갖습니다. 생성물의 농도가 증가하면 평형은 생성물이 소비되는 반응 방향으로 이동합니다. 역반응 방향(←) 반대로 생성물의 농도가 감소하면 평형은 직접 반응(→) 방향으로 이동하여 생성물의 농도가 증가합니다.
화학 평형에 대한 압력의 영향
온도 및 농도와 달리 압력 변화는 모든 반응의 평형 상태에 영향을 미치지 않습니다. 압력 변화가 화학 평형의 이동으로 이어지기 위해서는 방정식의 왼쪽과 오른쪽에 있는 기체 물질 계수의 합이 달라야 합니다.
저것들. 두 가지 반응 중:
압력 변화는 두 번째 반응의 경우에만 평형 상태에 영향을 미칠 수 있습니다. 왼쪽과 오른쪽의 첫 번째 방정식의 경우 기체 물질의 공식 앞의 계수의 합이 동일하고(2와 같음), 두 번째 방정식의 경우 서로 다르기 때문에(4의 왼쪽) 왼쪽, 오른쪽 2개).
특히 여기에서 반응물과 생성물 모두에 기체 물질이 없으면 압력 변화는 어떤 식으로든 현재 평형 상태에 영향을 미치지 않습니다. 예를 들어 압력은 반응의 평형 상태에 영향을 미치지 않습니다.
왼쪽과 오른쪽에서 기체 물질의 양이 다른 경우 압력이 증가하면 기체량이 감소하는 반응쪽으로 평형이 이동하고 압력이 감소하면 평형으로 인해 가스의 부피가 증가합니다.
화학 평형에 대한 촉매의 효과
촉매는 정반응과 역반응을 균등하게 가속시키기 때문에 촉매의 유무는 효과가 없다평형 상태로.
촉매가 영향을 미칠 수 있는 유일한 것은 시스템이 비평형 상태에서 평형 상태로 전환되는 속도입니다.
위의 모든 요소가 화학 평형에 미치는 영향은 아래의 치트 시트에 요약되어 있으며, 평형 작업을 수행할 때 처음에 확인할 수 있습니다. 하지만 시험에서는 사용할 수 없으므로 도움을 받아 여러 예를 분석한 후 이를 학습하고 보지 않고 평형 문제를 해결하는 연습을 해야 합니다.
명칭: 티 - 온도, 피 - 압력, 와 함께 – 농도, – 증가, ↓ – 감소
|
티 |
티 - 평형은 흡열 반응 쪽으로 이동한다. |
| ↓T - 발열반응 쪽으로 평형이 이동한다. | |
|
피 |
피 - 평형은 기체 물질 앞에서 계수의 합이 더 작은 반응쪽으로 이동합니다. |
| ↓p - 평형은 기체 물질 앞에서 계수의 합이 더 큰 반응쪽으로 이동합니다. | |
|
기음 |
기음 (시약) – 평형이 직접 반응 쪽으로 이동합니다(오른쪽). |
| ↓c (시약) – 평형이 역반응 방향으로 이동합니다(왼쪽). | |
| 기음 (생성물) – 평형이 역반응 방향으로 이동합니다(왼쪽). | |
| ↓c (생성물) – 평형이 직접 반응 쪽으로 이동합니다(오른쪽). | |
| 밸런스에는 영향을 주지 않습니다!!! |
화학 평형의 개념
평형 상태는 시스템이 변하지 않고 유지되는 상태로 간주되며, 이 상태는 외부 힘의 작용으로 인해 발생하지 않습니다. 정반응 속도와 역반응 속도가 같아지는 반응 물질 계의 상태를 호출합니다. 화학 평형. 이 평형이라고도 함 이동하는 m 또는 동적균형.
화학적 균형의 징후
1. 저장 시 시스템 상태는 시간이 지나도 변하지 않습니다. 외부 조건.
2. 평형은 동적입니다. 즉, 동일한 속도로 정방향 및 역방향 반응이 발생하기 때문에 발생합니다.
3. 외부 영향으로 인해 시스템 평형이 변경됩니다. 외부 영향이 제거되면 시스템은 원래 상태로 돌아갑니다.
4. 평형 상태는 출발 물질 측면과 반응 생성물 측면 모두에서 두 가지 측면에서 접근할 수 있습니다.
5. 평형 상태에서 깁스 에너지는 최소값에 도달합니다.
르 샤틀리에의 원리
평형 위치에 대한 외부 조건 변화의 영향이 결정됩니다. 르 샤틀리에의 원리 (이동 평형의 원리): 평형 상태에 있는 시스템에 외부 영향이 가해지면 시스템에서 이 영향의 효과를 약화시키는 프로세스 방향이 강화되고 평형 위치도 같은 방향으로 이동합니다.
르 샤틀리에의 원리는 다음에만 적용되는 것이 아닙니다. 화학 공정, 뿐만 아니라 비등, 결정화, 용해 등과 같은 물리적인 현상에도 적용됩니다.
NO 산화 반응의 예를 사용하여 화학 평형에 대한 다양한 요인의 영향을 고려해 보겠습니다.
2 아니요 (g) + O 2(g) 2 아니오 2(g); 호 298 = - 113.4kJ/mol.
온도가 화학 평형에 미치는 영향
온도가 증가하면 평형은 흡열 반응 방향으로 이동하고, 온도가 감소하면 발열 반응 방향으로 이동합니다.
평형 이동 정도는 열 효과의 절대값에 의해 결정됩니다. 절대값반응 엔탈피 H, 평형 상태에 대한 온도의 영향이 커집니다.
산화질소(IV)의 합성을 위해 고려 중인 반응에서 ) 온도가 증가하면 평형이 출발 물질쪽으로 이동합니다.
화학 평형에 대한 압력의 영향
압축은 기체 물질의 부피 감소를 동반하는 공정 방향으로 평형을 이동시키고, 압력의 감소는 평형을 반대 방향으로 이동시킵니다. 고려 중인 예에서는 방정식의 왼쪽에 세 권이 있고 오른쪽에 두 권이 있습니다. 압력 증가는 부피 감소와 함께 발생하는 과정을 선호하므로 압력이 증가하면 평형이 오른쪽으로 이동합니다. 반응 생성물 쪽으로 – NO 2 . 압력이 감소하면 평형이 다음으로 이동합니다. 뒷면. 가역 반응 방정식에서 오른쪽과 왼쪽의 기체 물질 분자 수가 동일하면 압력 변화가 평형 위치에 영향을 미치지 않습니다.
농도가 화학 평형에 미치는 영향
고려중인 반응의 경우 평형 시스템에 추가 양의 NO 또는 O 2 도입 이러한 물질의 농도가 감소하는 방향으로 평형 이동이 발생하므로 평형이 형성쪽으로 이동합니다.아니오 2 . 집중력 증가아니오 2 평형을 출발 물질쪽으로 이동시킵니다.
촉매는 정반응과 역반응을 동일하게 가속하므로 화학 평형의 변화에 영향을 미치지 않습니다.
평형 시스템에 도입되면(P = const에서) ) 불활성 가스의 경우 시약의 농도(부분압)가 감소합니다. 고려중인 산화 공정 이후아니요 볼륨 감소와 함께 진행된 다음 추가할 때
화학 평형 상수
화학 반응의 경우:
2 아니요 (g) + O 2 (g) 2 NO 2(g)
화학 반응 상수 Kc는 다음 비율입니다.
(12.1)
이 방정식에서 대괄호 안에는 화학 평형에서 확립되는 반응 물질의 농도가 있습니다. 물질의 평형 농도.
화학 평형 상수는 다음 방정식에 의해 Gibbs 에너지의 변화와 관련됩니다.
G T o = – RTlnK . (12.2).
문제 해결의 예
특정 온도에서 시스템의 평형 농도는 2CO(g) + O 2(g)2CO 2(g)는 다음과 같습니다: = 0.2 mol/l, = 0.32 mol/l, = 0.16 정부. 이 온도에서 평형 상수와 CO 및 O의 초기 농도를 결정하십시오. 2 , 원래 혼합물에 CO가 포함되어 있지 않은 경우 2 .
.
2CO (g) + O 2(g) 2CO 2(d).
두 번째 줄에서 "proreact"는 반응된 출발 물질의 농도와 생성된 CO 2 의 농도를 나타냅니다. , 그리고 초기 = 반응 + 동일 .
참조 데이터를 사용하여 공정의 평형 상수를 계산합니다.3시간 2 (지) + 엔 298K에서 2(G)2NH3(G).
G 298o = 2·( - 16.71) kJ = -33.42 10 3 J.
G T o = -RTlnK.
lnK = 33.42 10 3 /(8.314 × 298) = 13.489. K = 7.21× 10 5 .
시스템 내 HI의 평형 농도 결정시간 2(g) + I 2(g) 2HI (G) ,
특정 온도에서 평형 상수가 4이고 H 2, I 2의 초기 농도 및 HI는 각각 1, 2 및 0 mol/l와 같습니다.
해결책. x mol/l H2가 어느 시점에서 반응한다고 가정합니다.
.
이 방정식을 풀면 x = 0.67을 얻습니다.
이는 HI의 평형 농도가 2 × 0.67 = 1.34 mol/L임을 의미합니다.
참조 데이터를 사용하여 공정의 평형 상수가 H 2 (g) + HCOH인 온도를 결정합니다. (d)CH3OH (d)는 1과 같아진다. H o T » H o 298 및 S o T "에스 아 298.K = 1이면 G o T = - RTlnK = 0;
갖다 » N 약 298 - T 디그래서 298 . 그 다음에 ;
N 약 298 = -202 – (- 115.9) = -86.1kJ = - 86.1×103J;
에스 o 298 = 239.7 – 218.7 – 130.52 = -109.52J/K;
에게.
해결책. x mol/l SO 2 가 어떤 시점에서 반응한다고 가정합니다.
그래서 2(G) + Cl 2(G) SO 2 Cl 2(G)
그러면 우리는 다음을 얻습니다:
.
이 방정식을 풀면 x 1 = 3 및 x 2 = 1.25가 됩니다. 하지만 1개 = 3은 문제의 조건을 만족하지 않습니다.
따라서 = 1.25 + 1 = 2.25mol/l입니다.
독립적으로 해결해야 할 문제
12.1. 다음 중 압력이 증가하면 평형이 오른쪽으로 이동하는 반응은 무엇입니까? 대답을 정당화하십시오.
1) 2NH 3(g)3H2(g) + N 2 (디)
2) 아연CO 3(k) ZnO(k) + CO 2 (디)
3) 2HBr (g) H2(g) + Br 2 (w)
4) CO 2 (g) + C (흑연)2CO(g)
12.2.특정 온도에서 시스템의 평형 농도
2HBr (g) H2(g) + Br 2 (디)
= 0.3 mol/l, = 0.6 mol/l, = 0.6 mol/l. 평형 상수와 HBr의 초기 농도를 결정하십시오.
12.3.H 2(g) 반응의 경우+에스 (d) H2S (d) 특정 온도에서 평형 상수는 2입니다. H 2 의 평형 농도를 결정하십시오. S, H의 초기 농도인 경우 2, S 및 H 2 S는 각각 2, 3, 0 mol/l와 같습니다.
