Факторы, влияющие на смещение химического равновесия (концентрация реагентов, температура, давление и катализатор). Принцип Ле Шателье. Роль смещения химического равновесия в увеличении выхода продукта в химической промышленности презентация

Состояние химического равновесия обратимой реакции сохраняется при неизменных условиях (концентрация, температура и давление), но стоит только хотя изменить хотя бы одно из условий протекания реакции, как равновесие быстро перейдет в другое состояние, соответствующее новым условиям.

Переход реакции из одного равновесного состояния в другое равновесное состояние, отвечающее изменившимся условиям, называют смещением равновесия

Принцип Ле Шателье
Если изменить одно из условий, при которых реакция находится в состоянии равновесия (концентрация, температура или давление), то равновесие сместится в направлении той реакции, которая сместится в направлении той реакции, которая противодействует этому изменению

Ле Шателье Анри Луи
Французский физикохимик и металловед. Сформулировал (1884) общий закон смещения термодинамического равновесия (принцип Ле Шателье). Исследовал процессы, происходящие при высоких температурах, металлические сплавы, сконструировал металлографический микроскоп
(1850 - 1936)

Изменение концентрации
При увеличении концентрации одного из веществ (исходное или продукт) равновесие смещается в сторону его расходования
увеличении концентрации одного из веществ I2 или H2
I2(пары) + H2 2H I
увеличении концентрации H I

Изменение концентрации
При уменьшении концентрации вещества равновесие смещается в сторону его образования
уменьшение концентрации IH
I2(пары) + H2 2IH
уменьшение концентрации I2 или H2

В обратимых гетерогенных реакциях введение дополнительной массы твердого вещества не влияет на состояние равновесия
t
CaCO3(тв.) СaO(тв.) + CO2 (г)

Изменение температуры
Повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции (так как она протекает с поглощением теплоты), а понижение – в направлении экзотермической реакции (так как она протекает с выделением теплоты)
понижение температуры
Экзотерм.
N2 + 3H2 2NH3 + Q
Эндотерм.
повышение температуры

Изменение давления
Сжимаемы только газообразные вещества, поэтому изменением давления можно смещать равновесие в реакциях, где хотя бы одно вещество находится в газообразном состоянии и изменяется число молекул газообразных веществ

Изменение давления
Повышение давления смещает равновесие в сторону реакции, протекающей с образованием меньшего числа молекул газообразных веществ, а понижение давления – в сторону реакции, протекающей с образованием большего числа молекул газообразных веществ
повышение давления
N2 + 3H2 2NH3
1 молекула +3 молекулы > 2 молекулы
4 молекулы > 2 молекул
понижение давления

Изменение давления
Если реакция протекает без изменения числа молекул газообразных веществ, то изменение давления не влияет на состояние равновесия этой системы, так как давление в системе не изменяется
I2(пары) + H2 2IH
1 молекула +1 молекулы = 2 молекулы
2 молекулы = 2 молекул

Введение катализатора
Введение в реакцию катализатора не влияет на состояние химического равновесия, так как катализатор снижает энергию активации прямой и обратной реакций на одну и туже величину, следовательно он в одинаковой степени изменяет скорость как прямой, так и обратной реакции. Катализатор только ускоряет достижение химического равновесия

Роль смещения химического равновесия в увеличении выхода продукта в химической промышленности

Применение принципа
Ле Шателье к обратимым
химическим реакциям
позволяет управлять
химическими процессами

Производство серной кислоты
контактным способом
Химизм производства серной кислоты состоит из трех стадий:
Получение оксида серы (IV);
Каталитического окисления оксида серы (IV) до оксида серы (VI);
Образование серной кислоты из оксида серы (VI)

Рассмотрим вторую стадию получения серной кислоты: Каталитическое окисление оксида серы (IV) до оксида серы (VI)
Реакция между оксида серы (IV) и кислородом экзотермическая и равновесная.
2SO2 + O2 2SO3 + Q
Задание:
В соответствии с принципом Ле Шателье смещению равновесия в сторону образования SO3 способствует:
а) повышение температуры;
б) понижение температуры;
в) понижение давления;
г) повышение давления
Правильные ответы:
б) понижение температуры;
г) повышение давления

Рассмотрим Производство аммиака
Реакция синтеза NH3 экзотермическая, обратимая и протекает с уменьшение объема
N2 + 3H2 2NH3 + Q
Задание:
В соответствии с принципом Ле Шателье смещению равновесия в сторону образования NH3 способствует:
а) повышение температуры;
б) понижение температуры;
в) понижение давления;
г) повышение давления
Правильные ответы:
б) понижение температуры;
г) повышение давления

Л. О. №1 Смещение химического равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ
Влияние изменения концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие исследуем на примере реакции между хлоридом железа (III) и роданитом калия:
FeCL3 + 3KSCN Fe(SCN)3 + 3 KCL
3+ -
Fe + 3SCN Fe(SCN)3

Л. О. №1 Смещение химического равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ
Красное окрашивание роданида железа (III) позволяет следить за сдвигом химического равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ.

Описание опыта №1 Смещение химического равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ
1. Смешайте приблизительно по 3 см 0,5 - 1 % ный раствор хлорида железа(III) и радонида калия
2. Разлейте полученный раствор по четырем пробиркам
3. В первую пробирку добавьте 2-3 капли
концентрированного раствора хлорида железа(III);
во вторую - 2-3 капли концентрированного радонида калия;
в третью насыпьте немного твердого хлорида калия и
встряхните пробирку несколько раз, чтобы ускорить
растворение соли
4. Сравните окраску растворов в этих трех пробирках с
окраской исходного раствора в четвертой пробирке

Л. О. №1 Смещение химического равновесия при изменении
концентрации реагирующих веществ
Напишите выражение для константы химического равновесия данной реакции.
Укажите, как изменилась концентрация роданида железа (III) в каждой из трех пробирок, и объясните происходящие изменения, исходя из принципа Ле Шателье.
Укажите направление смещения равновесия, а также оформите результаты согласно предложенной таблице:

Л. О. №1 Смещение химического равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ