Зміщення рівноваги в реакції 2SO2 + O2 = 2SO3 + Q при підвищенні температури
Реакція 2SO2 + O2 = 2SO3 + Q є екзотермічною реакцією, що означає, що вона виділяє тепло. Згідно з принципом Ле Шательє, підвищення температури системи призведе до зміщення рівноваги в бік ендотермічної реакції, тобто вліво.
Для розуміння цього явища слід розглянути фактори, що впливають на рівновагу реакції:
* Зміна температури: Підвищення температури сприяє ендотермічним реакціям (реакціям, що поглинають тепло).
* Зміна концентрації реагентів: Збільшення концентрації реагентів зміщує рівновагу в бік утворення продуктів реакції.
* Зміна концентрації продуктів: Збільшення концентрації продуктів реакції зміщує рівновагу в бік реагентів.
* Зміна об’єму: Збільшення об’єму системи сприяє газоподібним реагентам і продуктам.
У наведеній реакції 2SO2 + O2 = 2SO3 + Q, підвищення температури призведе до наступних змін:
* Збільшення кінетичної енергії молекул
* Зіткнення молекул стають більш енергетичними
* Частота успішних зіткнень між молекулами SO2 та O2 збільшується
* Швидкість прямої реакції (утворення SO3) зростає
* Швидкість зворотної реакції (розкладання SO3) також зростає
Однак принцип Ле Шательє вказує, що система реагує протилежно зміні умов. Оскільки температура підвищується, система зміщується в бік ендотермічної реакції, тобто в бік розкладання SO3. Це призведе до:
* Зменшення концентрації SO3
* Збільшення концентрації SO2 та O2
* Зміщення рівноваги вліво
Узагальнюючи, якщо температуру реакції 2SO2 + O2 = 2SO3 + Q підвищити, рівновага зміститься вліво, що призведе до зменшення концентрації SO3 та збільшення концентрації SO2 та O2.
Запитання 1: У якому напрямку зміщується рівновага при підвищенні температури?
Відповідь: Зсувається вліво, в бік реагентів (SO2 і O2).
Запитання 2: Чому рівновага зсувається вліво?
Відповідь: Згідно з принципом Ле Шательє, коли систему, що знаходиться в рівновазі, піддають зміні одного з параметрів (в даному випадку температури), рівновага зміщується в напрямку, який протидіє цій зміні. Підвищення температури спричиняє збільшення кінетичної енергії молекул, і таким чином буде віддаватися перевага ендотермічній реакції розкладання (зсув вліво).
Запитання 3: Як впливає підвищена швидкість руху молекул при вищій температурі на реакцію?
Відповідь: Вища швидкість руху молекул при вищій температурі призводить до збільшення частоти зіткнень. Оскільки розкладання SO3 – це ендотермічна реакція, тобто вона потребує тепла, щоб відбутися, підвищена частота зіткнень дає молекулам SO3 більше можливостей отримати достатньо енергії для розкладання.
Запитання 4: Як впливає теплота реакції на зсув рівноваги?
Відповідь: Ендотермічна реакція потребує тепла, щоб відбутися. Підвищення температури надає тепло, необхідне для розкладання SO3, що призводить до зсуву рівноваги в сторону реагентів.
Запитання 5: Як використання каталізатора впливає на зсув рівноваги при підвищенні температури?
Відповідь: Каталізатор знижує активаційний енергію реакції, необхідну для того, щоб молекули досягли енергетичного рівня, необхідного для реакції. Це не впливає на напрям зсуву рівноваги, але прискорює встановлення рівноваги, дозволяючи реакціям відбуватися швидше при тій самій температурі.
