Задание №22 — Теоретические основы химии
Установите соответствие между способом воздействия на равновесную систему
C (тв.) + 2H2(г) ⇄ CH4(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) | повышение температуры |
| В) | понижение давления |
| Г) | добавление катализатора |
| 1) | смещается в сторону прямой реакции |
| 2) | смещается в сторону обратной реакции |
| 3) | практически не смещается |
Правильный ответ
1223
Пояснение
Решение.
Для решения данной задачи воспользуемся принципом Ле Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится в сторону той реакции, которая ослабляет это воздействие.
Уравнение реакции: C (тв.) + 2H2 (г) ⇄ CH4 (г) + Q
Разберем каждое воздействие по порядку:
А) Увеличение концентрации водорода.
Водород (H2) является исходным веществом (реагентом). Согласно принципу Ле Шателье, при увеличении концентрации реагентов система стремится их израсходовать. Расход реагентов происходит в ходе прямой реакции (образование метана). Следовательно, равновесие смещается в сторону прямой реакции.
Соответствие: 1.
Б) Повышение температуры.
Данная реакция является экзотермической (+Q), то есть протекает с выделением теплоты. При повышении температуры система стремится охладиться и поглотить избыточное тепло. Поглощение теплоты происходит в ходе обратной реакции (эндотермической). Следовательно, равновесие смещается в сторону обратной реакции.
Соответствие: 2.
В) Понижение давления.
Давление влияет только на газы. Посчитаем количество моль газов в левой и правой частях уравнения (углерод — твердое вещество, его не учитываем):
Слева: 2 моль газа (H2).
Справа: 1 моль газа (CH4).
При понижении давления система стремится его увеличить, смещаясь в сторону большего объема газов (где больше моль газа). В данной системе это левая сторона (обратная реакция).
Соответствие: 2.
Г) Добавление катализатора.
Катализатор ускоряет и прямую, и обратную реакции в равной степени. Он помогает системе быстрее достичь состояния равновесия, но не влияет на положение самого равновесия. Равновесие практически не смещается.
Соответствие: 3.
Ответ: А → 1, Б → 2, В → 2, Г → 3.
Источник: ФИПИ