>> Kimia: Kesetimbangan kimia dan cara untuk menggesernya Dalam proses reversibel, laju reaksi langsung awalnya maksimum, dan kemudian menurun karena fakta bahwa konsentrasi zat awal yang dikonsumsi dan pembentukan produk reaksi berkurang. Sebaliknya, laju reaksi balik, yang minimal di awal, meningkat dengan meningkatnya konsentrasi produk reaksi. Akhirnya, tiba saatnya ketika laju reaksi maju dan reaksi balik menjadi sama.
Keadaan proses kimia reversibel disebut kesetimbangan kimia jika laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik.
Kesetimbangan kimia bersifat dinamis (bergerak), karena ketika itu terjadi, reaksi tidak berhenti, hanya konsentrasi komponen yang tidak berubah, yaitu, untuk satuan waktu, jumlah produk reaksi yang sama terbentuk yang berubah menjadi zat awal. Pada suhu dan tekanan konstan, kesetimbangan reaksi reversibel dapat dipertahankan tanpa batas.
Dalam produksi, mereka paling sering tertarik pada aliran dominan reaksi langsung. Misalnya, dalam produksi amonia, sulfur oksida (VI). oksida nitrat (II). Bagaimana cara menurunkan sistem dari keadaan setimbang? Bagaimana perubahan kondisi eksternal di mana proses kimia reversibel tertentu terjadi mempengaruhinya?
Isi pelajaran ringkasan pelajaran mendukung bingkai pelajaran presentasi metode akselerasi teknologi interaktif Praktik tugas dan latihan ujian mandiri lokakarya, pelatihan, kasus, pencarian pekerjaan rumah pertanyaan diskusi pertanyaan retoris dari siswa Ilustrasi audio, klip video, dan multimedia foto, gambar grafik, tabel, skema humor, anekdot, lelucon, perumpamaan komik, ucapan, teka-teki silang, kutipan Add-on abstrak artikel chip untuk boks ingin tahu buku teks dasar dan glosarium tambahan istilah lainnya Memperbaiki buku pelajaran dan pelajaranmengoreksi kesalahan dalam buku teks memperbarui fragmen dalam buku teks elemen inovasi dalam pelajaran menggantikan pengetahuan usang dengan yang baru Hanya untuk guru pelajaran yang sempurna rencana kalender untuk tahun rekomendasi metodologis dari program diskusi Pelajaran TerintegrasiTopik Pengkode: reaksi reversibel dan ireversibel. keseimbangan kimia. Perpindahan kesetimbangan kimia di bawah pengaruh berbagai faktor.
Menurut kemungkinan reaksi balik, reaksi kimia dibagi menjadi reversibel dan ireversibel.
Reaksi kimia reversibel adalah reaksi yang produknya, dalam kondisi tertentu, dapat berinteraksi satu sama lain.
reaksi ireversibel Ini adalah reaksi yang produknya dalam kondisi tertentu tidak dapat berinteraksi satu sama lain.
Lebih detail tentang klasifikasi reaksi kimia bisa dibaca.
Probabilitas interaksi produk tergantung pada kondisi proses.
Jadi jika sistem membuka, yaitu pertukaran materi dan energi dengan lingkungan, maka reaksi kimia di mana, misalnya, gas terbentuk, akan menjadi ireversibel. Misalnya , ketika mengkalsinasi natrium bikarbonat padat:
2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O
gas karbon dioksida akan dilepaskan dan menguap dari zona reaksi. Oleh karena itu, reaksi seperti itu akan ireversibel di bawah kondisi ini. Jika kita mempertimbangkan sistem tertutup , yang tidak bisa pertukaran materi dengan lingkungan (misalnya, kotak tertutup tempat reaksi berlangsung), maka karbon dioksida tidak akan dapat keluar dari zona reaksi, dan akan berinteraksi dengan air dan natrium karbonat, maka reaksi akan reversibel di bawah kondisi ini:
2NaHCO 3 Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O
Mempertimbangkan reaksi reversibel. Biarkan reaksi reversibel berjalan sesuai dengan skema:
aA + bB = cC + dD
Laju reaksi maju menurut hukum aksi massa ditentukan oleh ekspresi: v 1 =k 1 ·C A a ·C B b , laju reaksi balik: v 2 =k 2 ·C C c ·C D d . Jika pada saat awal reaksi tidak ada zat C dan D dalam sistem, maka partikel A dan B terutama bertabrakan dan berinteraksi, dan reaksi dominan langsung terjadi. Secara bertahap, konsentrasi partikel C dan D juga akan mulai meningkat, oleh karena itu, laju reaksi balik akan meningkat. Dalam beberapa kasus laju reaksi maju menjadi sama dengan laju reaksi balik. Keadaan ini disebut kesetimbangan kimia .
Dengan demikian, kesetimbangan kimia adalah keadaan sistem dimana laju reaksi maju dan reaksi balik adalah sama .
Karena laju reaksi maju dan reaksi balik sama, laju pembentukan zat sama dengan laju konsumsinya, dan arus konsentrasi zat tidak berubah . Konsentrasi seperti itu disebut seimbang .
Perhatikan bahwa dalam kesetimbangan baik reaksi maju maupun reaksi balik, yaitu, reaktan berinteraksi satu sama lain, tetapi produk juga berinteraksi pada tingkat yang sama. Pada saat yang sama, faktor eksternal dapat mempengaruhi menggeser kesetimbangan kimia dalam satu arah atau yang lain. Oleh karena itu, kesetimbangan kimia disebut mobile, atau dinamis.
Penelitian di bidang keseimbangan bergerak dimulai pada abad ke-19. Dalam tulisan-tulisan Henri Le Chatelier, dasar-dasar teori diletakkan, yang kemudian digeneralisasikan oleh ilmuwan Karl Brown. Prinsip keseimbangan bergerak, atau prinsip Le Chatelier-Brown, menyatakan:
Jika sistem, yang berada dalam keadaan setimbang, dipengaruhi oleh faktor eksternal yang mengubah salah satu kondisi keseimbangan, maka proses yang ditujukan untuk mengkompensasi dampak eksternal diintensifkan dalam sistem.
Dengan kata lain: di bawah pengaruh eksternal pada sistem, keseimbangan akan bergeser sedemikian rupa untuk mengimbangi pengaruh eksternal ini.
Prinsip ini, yang sangat penting, bekerja untuk setiap fenomena kesetimbangan (bukan hanya reaksi kimia). Namun, sekarang kita akan mempertimbangkannya dalam kaitannya dengan interaksi kimia. Dalam kasus reaksi kimia, aksi eksternal menyebabkan perubahan konsentrasi kesetimbangan zat.
Tiga faktor utama yang dapat mempengaruhi reaksi kimia pada kesetimbangan: suhu, tekanan, dan konsentrasi reaktan atau produk.
1. Seperti yang Anda ketahui, reaksi kimia disertai dengan efek termal. Jika reaksi langsung berlangsung dengan pelepasan panas (eksoterm, atau + Q), maka reaksi sebaliknya berlangsung dengan penyerapan panas (endotermik, atau -Q), dan sebaliknya. Jika Anda meningkatkan suhu dalam sistem, kesetimbangan akan bergeser untuk mengimbangi kenaikan ini. Adalah logis bahwa dengan reaksi eksotermik, kenaikan suhu tidak dapat dikompensasikan. Jadi, ketika suhu naik, kesetimbangan dalam sistem bergeser ke arah penyerapan panas, yaitu. menuju reaksi endoterm (-Q); dengan penurunan suhu - ke arah reaksi eksotermik (+ Q).
2. Dalam kasus reaksi kesetimbangan, ketika setidaknya salah satu zat berada dalam fase gas, kesetimbangan juga dipengaruhi secara signifikan oleh perubahan tekanan dalam sistem. Ketika tekanan ditingkatkan, sistem kimia mencoba untuk mengkompensasi efek ini, dan meningkatkan laju reaksi, di mana jumlah zat gas berkurang. Ketika tekanan dikurangi, sistem meningkatkan laju reaksi, di mana lebih banyak molekul zat gas terbentuk. Jadi: dengan peningkatan tekanan, kesetimbangan bergeser ke arah penurunan jumlah molekul gas, dengan penurunan tekanan - ke arah peningkatan jumlah molekul gas.
Catatan! Sistem di mana jumlah molekul gas reaktan dan produk sama tidak dipengaruhi oleh tekanan! Juga, perubahan tekanan praktis tidak mempengaruhi kesetimbangan dalam larutan, mis. dalam reaksi di mana tidak ada gas.
3. Juga, keseimbangan dalam sistem kimia dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi reaktan dan produk. Ketika konsentrasi reaktan meningkat, sistem mencoba menggunakannya dan meningkatkan laju reaksi maju. Dengan penurunan konsentrasi reagen, sistem mencoba mengumpulkannya, dan laju reaksi balik meningkat. Dengan peningkatan konsentrasi produk, sistem juga mencoba menggunakannya, dan meningkatkan laju reaksi balik. Dengan penurunan konsentrasi produk, sistem kimia meningkatkan laju pembentukannya, mis. laju reaksi maju.
Jika dalam sistem kimia laju reaksi maju meningkat Baik , menuju pembentukan produk dan konsumsi reagen . Jika sebuah laju reaksi balik meningkat, kita katakan bahwa keseimbangan telah bergeser ke kiri , terhadap konsumsi makanan dan meningkatkan konsentrasi reagen .
Misalnya, dalam reaksi sintesis amonia:
N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3 + Q
peningkatan tekanan menyebabkan peningkatan laju reaksi, di mana sejumlah kecil molekul gas terbentuk, yaitu. reaksi langsung (jumlah molekul gas reaktan adalah 4, jumlah molekul gas dalam produk adalah 2). Ketika tekanan meningkat, kesetimbangan bergeser ke kanan, ke arah produk. Pada kenaikan suhu keseimbangan akan bergeser menuju reaksi endoterm, yaitu ke kiri, menuju reagen. Peningkatan konsentrasi nitrogen atau hidrogen akan menggeser kesetimbangan ke arah konsumsinya, yaitu ke kanan, menuju produk.
Katalisator tidak mempengaruhi keseimbangan, karena mempercepat reaksi maju dan reaksi balik.
Kesetimbangan kimia dan prinsip perpindahannya (prinsip Le Chatelier)
Dalam reaksi reversibel, dalam kondisi tertentu, keadaan kesetimbangan kimia dapat terjadi. Ini adalah keadaan di mana laju reaksi balik menjadi sama dengan laju reaksi maju. Tetapi untuk menggeser kesetimbangan ke satu arah atau lainnya, perlu untuk mengubah kondisi reaksi. Prinsip kesetimbangan bergeser adalah prinsip Le Chatelier.
Ketentuan dasar:
1. Dampak eksternal pada sistem yang berada dalam keadaan setimbang menyebabkan pergeseran keseimbangan ini ke arah di mana efek dari dampak yang dihasilkan melemah.
2. Dengan peningkatan konsentrasi salah satu zat yang bereaksi, kesetimbangan bergeser ke arah konsumsi zat ini, dengan penurunan konsentrasi, kesetimbangan bergeser ke arah pembentukan zat ini.
3. Dengan peningkatan tekanan, kesetimbangan bergeser ke arah penurunan jumlah zat gas, yaitu ke arah penurunan tekanan; ketika tekanan berkurang, kesetimbangan bergeser ke arah peningkatan jumlah zat gas, yaitu ke arah peningkatan tekanan. Jika reaksi berlangsung tanpa mengubah jumlah molekul zat gas, maka tekanan tidak mempengaruhi posisi kesetimbangan dalam sistem ini.
4. Dengan kenaikan suhu, kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endoterm, dengan penurunan suhu - menuju reaksi eksoterm.
Untuk prinsip-prinsipnya, kami berterima kasih kepada manual "Permulaan Kimia" Kuzmenko N.E., Eremin V.V., Popkov V.A.
GUNAKAN tugas untuk kesetimbangan kimia (sebelumnya A21)
Tugas nomor 1.
H2S(g) H2(g) + S(g) - Q
1. Bertekanan
2. Kenaikan suhu
3. pengurangan tekanan
Penjelasan: untuk memulai, perhatikan reaksinya: semua zat adalah gas dan di sisi kanan ada dua molekul produk, dan di sisi kiri hanya ada satu, reaksinya juga endotermik (-Q). Oleh karena itu, perhatikan perubahan tekanan dan suhu. Kita membutuhkan kesetimbangan untuk bergeser ke arah produk reaksi. Jika kita meningkatkan tekanan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah penurunan volume, yaitu ke arah reagen - ini tidak cocok untuk kita. Jika kita menaikkan suhu, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi endotermik, dalam kasus kita ke arah produk, yang diperlukan. Jawaban yang benar adalah 2.
Tugas nomor 2.
Kesetimbangan kimia dalam sistem
SO3(g) + NO(g) SO2(g) + NO2(g) - Q
akan bergeser ke arah pembentukan reagen pada:
1. Meningkatkan konsentrasi NO
2. Meningkatkan konsentrasi SO2
3. Kenaikan suhu
4. Meningkatkan tekanan
Penjelasan: semua zat adalah gas, tetapi volume di sisi kanan dan kiri persamaan adalah sama, sehingga tekanan tidak akan mempengaruhi keseimbangan dalam sistem. Pertimbangkan perubahan suhu: ketika suhu naik, kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endotermik, hanya ke arah reaktan. Jawaban yang benar adalah 3.
Tugas nomor 3.
Dalam sistem
2NO2(g) N2O4(g) + Q
pergeseran keseimbangan ke kiri akan berkontribusi pada
1. Peningkatan tekanan
2. Meningkatkan konsentrasi N2O4
3. Menurunkan suhu
4. Pengenalan katalis
Penjelasan: Mari kita perhatikan fakta bahwa volume zat gas di bagian kanan dan kiri persamaan tidak sama, oleh karena itu, perubahan tekanan akan mempengaruhi keseimbangan dalam sistem ini. Yaitu, dengan peningkatan tekanan, kesetimbangan bergeser ke arah penurunan jumlah zat gas, yaitu ke kanan. Itu tidak cocok untuk kita. Reaksi bersifat eksoterm, oleh karena itu, perubahan suhu juga akan mempengaruhi kesetimbangan sistem. Ketika suhu menurun, kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi eksoterm, yaitu juga ke kanan. Dengan peningkatan konsentrasi N2O4, kesetimbangan bergeser ke arah konsumsi zat ini, yaitu ke kiri. Jawaban yang benar adalah 2.
Tugas nomor 4.
Dalam reaksi
2Fe(t) + 3H2O(g) 2Fe2O3(t) + 3H2(g) - Q
kesetimbangan akan bergeser ke arah produk reaksi
1. Bertekanan
2. Menambahkan katalis
3. Penambahan zat besi
4. Menambahkan air
Penjelasan: jumlah molekul pada ruas kanan dan kiri sama, sehingga perubahan tekanan tidak akan mempengaruhi kesetimbangan dalam sistem ini. Pertimbangkan peningkatan konsentrasi besi - keseimbangan harus bergeser ke arah konsumsi zat ini, yaitu ke kanan (menuju produk reaksi). Jawaban yang benar adalah 3.
Tugas nomor 5.
Kesetimbangan kimia
H2O(g) + C(t) H2(g) + CO(g) - Q
akan bergeser ke arah pembentukan produk dalam kasus
1. Peningkatan tekanan
2. Kenaikan suhu
3. Meningkatkan waktu proses
4. Aplikasi Katalis
Penjelasan: perubahan tekanan tidak akan mempengaruhi kesetimbangan dalam sistem tertentu, karena tidak semua zat berwujud gas. Ketika suhu naik, kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endotermik, yaitu ke kanan (ke arah pembentukan produk). Jawaban yang benar adalah 2.
Tugas nomor 6.
Ketika tekanan meningkat, kesetimbangan kimia akan bergeser ke arah produk dalam sistem:
1. CH4(g) + 3S(t) CS2(g) + 2H2S(g) - Q
2. C(t) + CO2(g) 2CO(g) - Q
3. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + Q
4. Ca(HCO3)2(t) CaCO3(t) + CO2(g) + H2O(g) - Q
Penjelasan: perubahan tekanan tidak mempengaruhi reaksi 1 dan 4, oleh karena itu tidak semua zat yang terlibat adalah gas, pada persamaan 2 jumlah molekul di sisi kanan dan kiri adalah sama, sehingga tekanan tidak akan terpengaruh. Tetap persamaan 3. Mari kita periksa: dengan peningkatan tekanan, keseimbangan harus bergeser ke arah penurunan jumlah zat gas (4 molekul di sebelah kanan, 2 molekul di sebelah kiri), yaitu, ke arah produk reaksi. Jawaban yang benar adalah 3.
Tugas nomor 7.
Tidak mempengaruhi keseimbangan shift
H2(g) + I2(g) 2HI(g) - Q
1. Menekan dan menambahkan katalis
2. Meningkatkan suhu dan menambahkan hidrogen
3. Menurunkan suhu dan menambahkan hidrogen yodium
4. Penambahan yodium dan penambahan hidrogen
Penjelasan: di bagian kanan dan kiri, jumlah zat gas adalah sama, oleh karena itu, perubahan tekanan tidak akan mempengaruhi kesetimbangan dalam sistem, dan penambahan katalis juga tidak akan mempengaruhi, karena segera setelah kita menambahkan katalis , reaksi langsung akan dipercepat, dan kemudian segera kebalikannya dan kesetimbangan dalam sistem akan dipulihkan . Jawaban yang benar adalah 1.
Tugas nomor 8.
Untuk menggeser kesetimbangan ke kanan dalam reaksi
2NO(g) + O2(g) 2NO2(g); H°<0
diperlukan
1. Pengenalan katalis
2. Menurunkan suhu
3. Pengurangan tekanan
4. Penurunan konsentrasi oksigen
Penjelasan: penurunan konsentrasi oksigen akan menyebabkan pergeseran kesetimbangan ke arah reaktan (ke kiri). Penurunan tekanan akan menggeser kesetimbangan ke arah penurunan jumlah zat gas, yaitu ke kanan. Jawaban yang benar adalah 3.
Tugas nomor 9.
Hasil produk dalam reaksi eksotermik
2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)
dengan peningkatan suhu dan penurunan tekanan secara bersamaan
1. Tingkatkan
2. Kurangi
3. Tidak akan berubah
4. Pertama naikkan, lalu turunkan
Penjelasan: ketika suhu naik, kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endotermik, yaitu ke arah produk, dan ketika tekanan berkurang, kesetimbangan bergeser ke arah peningkatan jumlah zat gas, yaitu juga ke kiri. Oleh karena itu, hasil produk akan menurun. Jawaban yang benar adalah 2.
Tugas nomor 10.
Meningkatkan hasil metanol dalam reaksi
CO + 2H2 CH3OH + Q
mempromosikan
1. Kenaikan suhu
2. Pengenalan katalis
3. Pengenalan inhibitor
4. Peningkatan tekanan
Penjelasan: ketika tekanan meningkat, kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endoterm, yaitu ke arah reaktan. Peningkatan tekanan menggeser kesetimbangan ke arah penurunan jumlah zat gas, yaitu menuju pembentukan metanol. Jawaban yang benar adalah 4.
Tugas untuk keputusan independen (jawaban di bawah)
1. Dalam sistem
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) + Q
pergeseran kesetimbangan kimia ke arah produk reaksi akan berkontribusi
1. Kurangi tekanan
2. Meningkatkan suhu
3. Meningkatkan konsentrasi karbon monoksida
4. Meningkatkan konsentrasi hidrogen
2. Dalam sistem mana, dengan meningkatnya tekanan, kesetimbangan bergeser ke arah produk reaksi?
1. 2CO2(g) 2CO(g) + O2(g)
2. 2Н4 (g) 2Н2 (g) + 2 (g)
3. PCl3(g) + Cl2(g) PCl5(g)
4. H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)
3. Kesetimbangan kimia dalam sistem
2HBr(g) H2(g) + Br2(g) - Q
akan bergeser ke arah produk reaksi pada
1. Bertekanan
2. Kenaikan suhu
3. pengurangan tekanan
4. Menggunakan katalis
4. Kesetimbangan kimia dalam sistem
C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2O + Q
bergeser ke arah produk reaksi pada
1. Menambahkan air
2. Mengurangi konsentrasi asam asetat
3. Meningkatkan konsentrasi eter
4. Saat mengeluarkan ester
5. Kesetimbangan kimia dalam sistem
2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) + Q
bergeser ke arah pembentukan produk reaksi pada
1. Bertekanan
2. Kenaikan suhu
3. pengurangan tekanan
4. Aplikasi katalis
6. Kesetimbangan kimia dalam sistem
CO2 (g) + C (tv) 2CO (g) - Q
akan bergeser ke arah produk reaksi pada
1. Bertekanan
2. Menurunkan suhu
3. Meningkatkan konsentrasi CO
4. Kenaikan suhu
7. Perubahan tekanan tidak akan mempengaruhi keadaan kesetimbangan kimia dalam sistem
1. 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)
2. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
3. 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)
4. N2(g) + O2(g) 2NO(g)
8. Dalam sistem manakah, dengan peningkatan tekanan, kesetimbangan kimia akan bergeser ke arah zat awal?
1. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + Q
2. N2O4(g) 2NO2(g) - Q
3. CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) - Q
4. 4HCl(g) + O2(g) 2H2O(g) + 2Cl2(g) + Q
9. Kesetimbangan kimia dalam sistem
C4H10(g) C4H6(g) + 2H2(g) - Q
akan bergeser ke arah produk reaksi pada
1. Kenaikan suhu
2. Menurunkan suhu
3. Menggunakan katalis
4. Mengurangi konsentrasi butana
10. Pada keadaan kesetimbangan kimia dalam sistem
H2(g) + I2(g) 2HI(g) -Q
tidak mempengaruhi
1. Peningkatan tekanan
2. Meningkatkan konsentrasi yodium
3. Meningkatkan suhu
4. Penurunan suhu
Tugas untuk 2016
1. Tetapkan korespondensi antara persamaan reaksi kimia dan pergeseran kesetimbangan kimia dengan peningkatan tekanan dalam sistem.
Persamaan reaksi Pergeseran kesetimbangan kimia
A) N2 (g) + O2 (g) 2NO (g) - Q 1. Bergeser ke arah reaksi langsung
B) N2O4 (g) 2NO2 (g) - Q 2. Bergeser ke arah reaksi sebaliknya
C) CaCO3 (tv) CaO (tv) + CO2 (g) - Q 3. Tidak ada pergeseran kesetimbangan
D) Fe3O4(s) + 4CO(g) 3Fe(s) + 4CO2(g) + Q
2. Menetapkan korespondensi antara pengaruh eksternal pada sistem:
CO2 (g) + C (tv) 2CO (g) - Q
dan pergeseran kesetimbangan kimia.
A. Meningkatkan konsentrasi CO 1. Bergeser ke arah reaksi langsung
B. Penurunan tekanan 3. Tidak ada pergeseran kesetimbangan
3. Menetapkan korespondensi antara pengaruh eksternal pada sistem
HCOOH(l) + C5H5OH(l) HCOOC2H5(l) + H2O(l) + Q
Pengaruh eksternal Perpindahan kesetimbangan kimia
A. Adisi HCOOH 1. Pergeseran ke arah reaksi maju
B. Pengenceran dengan air 3. Tidak terjadi pergeseran kesetimbangan
D. Kenaikan suhu
4. Tetapkan korespondensi antara pengaruh eksternal pada sistem
2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) + Q
dan pergeseran kesetimbangan kimia.
Pengaruh eksternal Perpindahan kesetimbangan kimia
A. Penurunan tekanan 1. Pergeseran ke arah reaksi langsung
B. Peningkatan suhu 2. Pergeseran ke arah reaksi sebaliknya
B. Kenaikan suhu NO2 3. Tidak terjadi pergeseran kesetimbangan
D. Penambahan O2
5. Menetapkan korespondensi antara pengaruh eksternal pada sistem
4NH3(g) + 3O2(g) 2N2(g) + 6H2O(g) + Q
dan pergeseran kesetimbangan kimia.
Pengaruh eksternal Perpindahan kesetimbangan kimia
A. Penurunan suhu 1. Pergeseran ke arah reaksi langsung
B. Peningkatan tekanan 2. Pergeseran ke arah reaksi sebaliknya
B. Peningkatan konsentrasi amonia 3. Tidak ada pergeseran kesetimbangan
D. Penghapusan uap air
6. Tetapkan korespondensi antara pengaruh eksternal pada sistem
WO3(s) + 3H2(g) W(s) + 3H2O(g) + Q
dan pergeseran kesetimbangan kimia.
Pengaruh eksternal Perpindahan kesetimbangan kimia
A. Kenaikan suhu 1. Pergeseran ke arah reaksi langsung
B. Peningkatan tekanan 2. Pergeseran ke arah reaksi sebaliknya
B. Penggunaan katalis 3. Tidak terjadi pergeseran kesetimbangan
D. Penghapusan uap air
7. Menetapkan korespondensi antara pengaruh eksternal pada sistem
4Н8(g) + 2(g) 4Н10(g) + Q
dan pergeseran kesetimbangan kimia.
Pengaruh eksternal Perpindahan kesetimbangan kimia
A. Meningkatkan konsentrasi hidrogen 1. Bergeser ke arah reaksi langsung
B. Peningkatan suhu 2. Pergeseran ke arah reaksi sebaliknya
B. Peningkatan tekanan 3. Tidak ada pergeseran kesetimbangan
D. Penggunaan katalis
8. Tetapkan korespondensi antara persamaan reaksi kimia dan perubahan simultan dalam parameter sistem, yang mengarah ke pergeseran kesetimbangan kimia menuju reaksi langsung.
Persamaan reaksi Mengubah parameter sistem
A. H2(g) + F2(g) 2HF(g) + Q 1. Peningkatan suhu dan konsentrasi hidrogen
B. H2(g) + I2(tv) 2HI(g) -Q 2. Penurunan suhu dan konsentrasi hidrogen
B. CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) + Q 3. Kenaikan suhu dan penurunan konsentrasi hidrogen
D. C4H10(g) C4H6(g) + 2H2(g) -Q 4. Temperatur turun dan konsentrasi hidrogen meningkat
9. Tetapkan korespondensi antara persamaan reaksi kimia dan pergeseran kesetimbangan kimia dengan peningkatan tekanan dalam sistem.
Persamaan reaksi Arah perpindahan kesetimbangan kimia
A. 2HI(g) H2(g) + I2(tv) 1. Pergeseran ke arah reaksi langsung
B. C(g) + 2S(g) CS2(g) 2. Bergeser ke arah reaksi sebaliknya
B. C3H6(g) + H2(g) C3H8(g) 3. Tidak ada pergeseran kesetimbangan
H. H2(g) + F2(g) 2HF(g)
10. Tetapkan korespondensi antara persamaan reaksi kimia dan perubahan simultan dalam kondisi pelaksanaannya, yang mengarah pada pergeseran kesetimbangan kimia menuju reaksi langsung.
Persamaan reaksi Mengubah kondisi
A. N2(g) + H2(g) 2NH3(g) + Q 1. Peningkatan suhu dan tekanan
B. N2O4 (g) 2NO2 (g) -Q 2. Penurunan suhu dan tekanan
B. CO2 (g) + C (padat) 2CO (g) + Q 3. Peningkatan suhu dan penurunan tekanan
D. 4HCl(g) + O2(g) 2H2O(g) + 2Cl2(g) + Q 4. Temperatur turun dan tekanan naik
Jawaban: 1 - 3, 2 - 3, 3 - 2, 4 - 4, 5 - 1, 6 - 4, 7 - 4, 8 - 2, 9 - 1, 10 - 1
1. 3223
2. 2111
3. 1322
4. 2221
5. 1211
6. 2312
7. 1211
8. 4133
9. 1113
10. 4322
Untuk tugas-tugasnya kami mengucapkan terima kasih kepada kumpulan latihan untuk tahun 2016, 2015, 2014, 2013 penulis:
Kavernina A.A., Dobrotina D.Yu., Snastina M.G., Savinkina E.V., Zhiveinova O.G.
Konsep kesetimbangan kimia
Keadaan ekuilibrium dianggap sebagai keadaan sistem, yang tetap tidak berubah, dan keadaan ini bukan karena aksi gaya eksternal apa pun. Keadaan sistem reaktan di mana laju reaksi maju menjadi sama dengan laju reaksi balik disebut kesetimbangan kimia. Keseimbangan ini disebut juga seluler m atau dinamis keseimbangan.
Tanda-tanda kesetimbangan kimia
1. Keadaan sistem tetap tidak berubah dalam waktu sambil mempertahankan kondisi eksternal.
2. Kesetimbangan bersifat dinamis, yaitu karena aliran reaksi langsung dan reaksi balik pada kecepatan yang sama.
3. Setiap pengaruh eksternal menyebabkan perubahan keseimbangan sistem; jika pengaruh eksternal dihilangkan, sistem kembali ke keadaan semula lagi.
4. Keadaan kesetimbangan dapat didekati dari dua sisi - baik dari sisi zat awal, dan dari sisi produk reaksi.
5. Pada kesetimbangan, energi Gibbs mencapai nilai minimumnya.
Prinsip Le Chatelier
Pengaruh perubahan kondisi eksternal pada posisi kesetimbangan ditentukan oleh: Prinsip Le Chatelier (prinsip keseimbangan bergerak): jika ada pengaruh luar yang diberikan pada suatu sistem dalam keadaan setimbang, maka dalam sistem salah satu arah proses yang memperlemah pengaruh pengaruh ini akan meningkat, dan posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah yang sama.
Prinsip Le Chatelier tidak hanya berlaku untuk proses kimia, tetapi juga untuk proses fisik, seperti perebusan, kristalisasi, pembubaran, dll.
Pertimbangkan pengaruh berbagai faktor pada kesetimbangan kimia menggunakan reaksi oksidasi NO sebagai contoh:
2 TIDAK (d) + O 2(d) 2 TIDAK 2 (d); H sekitar 298 = - 113,4 kJ / mol.
Pengaruh Suhu pada Kesetimbangan Kimia
Saat suhu naik, kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endoterm, dan saat suhu turun, kesetimbangan bergeser ke reaksi eksoterm.
Derajat pergeseran kesetimbangan ditentukan oleh nilai absolut efek termal: semakin besar nilai absolut entalpi reaksi H, yang lebih signifikan adalah pengaruh suhu pada keadaan setimbang.
Dalam reaksi sintesis yang dipertimbangkan dari oksida nitrat (IV ) kenaikan suhu akan menggeser kesetimbangan ke arah zat awal.
Pengaruh tekanan pada kesetimbangan kimia
Kompresi menggeser kesetimbangan ke arah proses, yang disertai dengan penurunan volume zat gas, dan penurunan tekanan menggeser kesetimbangan ke arah yang berlawanan. Dalam contoh ini, ada tiga volume di sisi kiri persamaan, dan dua di sisi kanan. Karena peningkatan tekanan mendukung proses yang berlangsung dengan penurunan volume, peningkatan tekanan akan menggeser kesetimbangan ke kanan, yaitu. menuju produk reaksi - NO 2 . Penurunan tekanan akan menggeser kesetimbangan ke arah yang berlawanan. Perlu dicatat bahwa jika dalam persamaan reaksi reversibel jumlah molekul zat gas di bagian kanan dan kiri sama, maka perubahan tekanan tidak mempengaruhi posisi kesetimbangan.
Pengaruh konsentrasi pada kesetimbangan kimia
Untuk reaksi yang sedang dipertimbangkan, pengenalan jumlah tambahan NO atau O2 ke dalam sistem kesetimbangan menyebabkan pergeseran kesetimbangan ke arah penurunan konsentrasi zat-zat tersebut, sehingga terjadi pergeseran kesetimbangan ke arah pembentukan. TIDAK 2 . Meningkatkan konsentrasi TIDAK 2 menggeser kesetimbangan ke arah bahan awal.
Katalis sama-sama mempercepat reaksi maju dan reaksi balik dan karena itu tidak mempengaruhi pergeseran kesetimbangan kimia.
Ketika dimasukkan ke dalam sistem kesetimbangan (pada = const ) dari gas inert, konsentrasi reaktan (tekanan parsial) berkurang. Karena proses oksidasi sedang dipertimbangkan TIDAK berjalan dengan penurunan volume, maka ketika menambahkan dalam
Konstanta kesetimbangan kimia
Untuk reaksi kimia:
2 TIDAK (d) + O 2(d) 2 NO 2 (d)
konstanta reaksi kimia K dengan perbandingan :
(12.1)
Dalam persamaan ini, dalam tanda kurung siku adalah konsentrasi reaktan yang ditetapkan pada kesetimbangan kimia, yaitu. kesetimbangan konsentrasi zat.
Konstanta kesetimbangan kimia terkait dengan perubahan energi Gibbs dengan persamaan:
G T o = - RTlnK . (12.2).
Contoh pemecahan masalah
Pada suhu tertentu, konsentrasi kesetimbangan dalam sistem 2CO (g) + O 2 (d) 2CO 2 (d) adalah: = 0,2 mol/l, = 0,32 mol/l, = 0,16 perempuan jalang. Tentukan konstanta kesetimbangan pada suhu ini dan konsentrasi awal CO dan O 2 jika campuran awal tidak mengandung CO 2 .
.
2CO (g) + O 2(g) 2CO 2 (d).
Pada baris kedua, c proreakter berarti konsentrasi zat awal yang bereaksi dan konsentrasi CO 2 . yang terbentuk , selain itu, c awal = c proreact + c sama .
Dengan menggunakan data referensi, hitung konstanta kesetimbangan dari proses3H 2 (G) + N 2 (G) 2 NH 3 (G) pada 298 K.
G 298 o \u003d 2 ( - 16,71) kJ = -33,42 10 3 J.
G T o = - RTlnK.
lnK \u003d 33,42 10 3 / (8,314 × 298) \u003d 13,489. K \u003d 7,21 × 10 5.
Tentukan konsentrasi kesetimbangan HI dalam sistemH 2(d) + I 2(d) 2HI (G) ,
jika pada suhu tertentu konstanta kesetimbangan adalah 4, dan konsentrasi awal H 2 , I 2 dan HI berturut-turut adalah 1, 2, dan 0 mol/l.
Keputusan. Misalkan x mol/l H2 telah bereaksi pada titik waktu tertentu.
.
Memecahkan persamaan ini, kita mendapatkan x = 0,67.
Jadi, konsentrasi kesetimbangan HI adalah 2 × 0,67 = 1,34 mol / l.
Dengan menggunakan data referensi, tentukan suhu di mana konstanta kesetimbangan dari proses: H 2 (g) + HCOH (d) CH3OH (d) menjadi sama dengan 1. Asumsikan bahwa H o T » H o 298 dan S o T " S sekitar 298.Jika K = 1, maka G o T = - RTlnK = 0;
Telah mendapatkan » H o 298 - T D S sekitar 298 . Kemudian ;
H o 298 \u003d -202 - (- 115,9) = -86,1 kJ = - 86,1×103 J;
S sekitar 298 \u003d 239,7 - 218,7 - 130,52 \u003d -109,52 J / K;
KE.
Keputusan. Misalkan x mol/l SO2 telah bereaksi pada titik waktu tertentu.
JADI 2(G) + Cl 2(G) SO 2 Cl 2(G)
Kemudian kita mendapatkan:
.
Memecahkan persamaan ini, kami menemukan: x 1 \u003d 3 dan x 2 \u003d 1,25. Tapi x 1 = 3 tidak memenuhi kondisi masalah.
Oleh karena itu, \u003d 1,25 + 1 \u003d 2,25 mol / l.
Tugas untuk solusi independen
12.1. Manakah dari reaksi berikut yang akan menyebabkan peningkatan tekanan menggeser kesetimbangan ke kanan? Membenarkan jawabannya.
1) 2NH 3 (d) 3 H 2 (d) + N 2 (g)
2) ZnCO 3 (c) ZnO (c) + CO 2 (g)
3) 2HBr (g) H2 (g) + Br 2 (w)
4) CO2 (d) + C (grafit) 2CO (g)
12.2.Pada suhu tertentu, konsentrasi kesetimbangan dalam sistem
2HBr (g) H2 (g) + Br 2 (g)
adalah: = 0,3 mol/l, = 0,6 mol/l, = 0,6 mol/l. Tentukan konstanta kesetimbangan dan konsentrasi awal HBr.
12.3.Untuk reaksi H 2 (g)+S (d) H2S (d) pada suhu tertentu, konstanta kesetimbangannya adalah 2. Tentukan konsentrasi kesetimbangan H2 dan S jika konsentrasi awal H 2 , S dan H 2 S masing-masing adalah 2, 3, dan 0 mol/l.
Semua reaksi kimia, pada prinsipnya, dapat dibalik.
Ini berarti bahwa baik interaksi reaktan maupun interaksi produk berlangsung dalam campuran reaksi. Dalam pengertian ini, perbedaan antara reaktan dan produk adalah sewenang-wenang. Arah reaksi kimia ditentukan oleh kondisi pelaksanaannya (suhu, tekanan, konsentrasi zat).
Banyak reaksi memiliki satu arah dominan dan kondisi ekstrim diperlukan untuk melakukan reaksi tersebut dalam arah yang berlawanan. Dalam reaksi seperti itu, konversi hampir lengkap reaktan menjadi produk terjadi.Contoh. Besi dan belerang bereaksi satu sama lain di bawah pemanasan sedang untuk membentuk besi (II) sulfida, FeS stabil dalam kondisi seperti itu dan praktis tidak terurai menjadi besi dan belerang:
Pada 200 atm dan 400 0C, kandungan NH3 maksimum dan sama dengan 36% (berdasarkan volume) dalam campuran reaksi tercapai. Dengan peningkatan suhu lebih lanjut karena peningkatan aliran reaksi balik, fraksi volume amonia dalam campuran berkurang.
Reaksi maju dan reaksi mundur berlangsung secara bersamaan dalam arah yang berlawanan.
Dalam semua reaksi reversibel, laju reaksi maju menurun dan laju reaksi balik meningkat hingga kedua laju menjadi sama dan keadaan kesetimbangan tercapai.
Dalam keadaan setimbang, laju reaksi maju dan reaksi balik menjadi sama.
PRINSIP LE CHATELIER PERGESERAN KESETIMBANGAN KIMIA.
Posisi kesetimbangan kimia tergantung pada parameter reaksi berikut: suhu, tekanan dan konsentrasi. Pengaruh faktor-faktor ini terhadap reaksi kimia tunduk pada pola yang diungkapkan secara umum pada tahun 1884 oleh ilmuwan Prancis Le Chatelier. Rumusan modern dari prinsip Le Chatelier adalah sebagai berikut:
1. Pengaruh suhu. Dalam setiap reaksi reversibel, salah satu arah sesuai dengan proses eksotermik, dan yang lain sesuai dengan proses endoterm.
2. Pengaruh tekanan. Dalam semua reaksi yang melibatkan zat gas, disertai dengan perubahan volume karena perubahan jumlah zat ketika bergerak dari zat awal ke produk, tekanan dalam sistem mempengaruhi posisi kesetimbangan.
Pengaruh tekanan pada posisi kesetimbangan mengikuti aturan berikut:Jadi, selama transisi dari zat awal ke produk, volume gas berkurang setengahnya. Artinya dengan kenaikan tekanan, kesetimbangan bergeser ke arah pembentukan NH3, sebagaimana dibuktikan oleh data berikut untuk reaksi sintesis amonia pada 400 0C:
3. Pengaruh konsentrasi. Pengaruh konsentrasi pada keadaan kesetimbangan mengikuti aturan berikut:
