Задание №22 — Теоретические основы химии
Установите соответствие между способом воздействия на равновесную систему
Fe2O3(тв.) + H2(г) ⇄ 2FeO(тв.) + H2O(г) – Q
и смещением химического равновесия в результате этого воздействия:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| А) | увеличение концентрации водорода |
| Б) | добавление катализатора |
| В) | понижение температуры |
| Г) | повышение давления |
| 1) | смещается в сторону прямой реакции |
| 2) | смещается в сторону обратной реакции |
| 3) | практически не смещается |
Правильный ответ
1323
Пояснение
Решение.
Для решения задачи проанализируем уравнение химической реакции:
Fe2O3(тв.) + H2(г) ⇄ 2FeO(тв.) + H2O(г) – Q
Это обратимая гетерогенная реакция (участвуют твердые вещества и газы). Реакция является эндотермической (поглощение тепла, –Q). Для определения направления смещения равновесия воспользуемся принципом Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится в сторону той реакции, которая ослабляет это воздействие.
А) Увеличение концентрации водорода.
Водород (H2) является исходным веществом (реагентом). Согласно принципу Ле Шателье, при увеличении концентрации реагента система стремится его израсходовать. Расход реагентов происходит в ходе прямой реакции (слева направо). Следовательно, равновесие смещается в сторону прямой реакции.
Соответствие: 1.
Б) Добавление катализатора.
Катализатор — это вещество, которое ускоряет и прямую, и обратную реакции в равной степени. Он помогает системе быстрее достичь состояния равновесия, но не влияет на положение самого равновесия. Таким образом, равновесие практически не смещается.
Соответствие: 3.
В) Понижение температуры.
Данная реакция является эндотермической (–Q). При понижении температуры система стремится компенсировать охлаждение и выделять тепло. Тепло выделяется в ходе экзотермической реакции (+Q). Так как прямая реакция эндотермическая (–Q), то обратная реакция будет экзотермической (+Q). Значит, равновесие сместится в сторону обратной реакции.
Соответствие: 2.
Г) Повышение давления.
Давление влияет на равновесие только в том случае, если в реакции участвуют газы и их количество (объем) в левой и правой частях уравнения различно. Посчитаем коэффициенты перед газообразными веществами:
Слева: 1 моль H2(г).
Справа: 1 моль H2O(г).
Твердые вещества (Fe2O3 и FeO) при расчете изменения давления не учитываются. Так как объем газов не меняется (1 = 1), изменение давления практически не влияет на смещение равновесия в данной системе.
Соответствие: 3.
Ответ: А → 1, Б → 3, В → 2, Г → 3.
Источник: ФИПИ