Principio di Le Chatelier. Reazioni chimiche reversibili e irreversibili. Equilibrio chimico. Fattori che influenzano lo spostamento dell'equilibrio chimico Cosa sono le reazioni reversibili e irreversibili
Le reazioni reversibili sono reazioni che avvengono simultaneamente in due direzioni opposte.
Le reazioni irreversibili sono reazioni in cui le sostanze prelevate vengono completamente convertite in prodotti di reazione che non reagiscono tra loro in determinate condizioni, ad esempio la decomposizione di esplosivi, la combustione di idrocarburi, la formazione di composti scarsamente dissocianti, la formazione di sedimenti , la formazione di sostanze gassose.
32. Equilibrio chimico. Principio di Le Chatelier.
L'equilibrio chimico è uno stato di un sistema chimico in cui una o più reazioni chimiche avvengono in modo reversibile e le velocità in ciascuna coppia di reazioni avanti-inverse sono uguali. Per un sistema in equilibrio chimico, le concentrazioni di reagenti, temperatura e altri parametri del sistema non cambiano nel tempo.
33. Principio di Le Chatelier. Condizioni per uno spostamento dell'equilibrio chimico.
Principio di Le Chatelier: se un'influenza esterna viene esercitata su un sistema in uno stato di equilibrio, allora l'equilibrio si sposta nella direzione di indebolire l'influenza esterna.
Fattori che influenzano l’equilibrio chimico:
1) temperatura
All'aumentare della temperatura l'equilibrio chimico si sposta verso la reazione endotermica (assorbimento) e quando diminuisce verso la reazione esotermica (rilascio).
CaCO3 =CaO+CO2 -Q t →, t↓ ←
N2 +3H2 ↔2NH3 +Q t ←, t↓ →
2) pressione
All’aumentare della pressione, l’equilibrio chimico si sposta verso un volume minore di sostanze, mentre quando la pressione diminuisce verso un volume maggiore. Questo principio si applica solo ai gas, ad es. Se nella reazione sono coinvolti dei solidi, questi non vengono presi in considerazione.
CaCO3 =CaO+CO2 P ←, P↓ →
1mol=1mol+1mol
3) concentrazione delle sostanze di partenza e dei prodotti di reazione
Quando la concentrazione di una delle sostanze di partenza aumenta, l'equilibrio chimico si sposta verso i prodotti di reazione, e quando la concentrazione dei prodotti di reazione diminuisce, verso le sostanze di partenza.
S2+2O2 =2SO2 [S],[O] →, ←
I catalizzatori non influenzano lo spostamento dell’equilibrio chimico!
Fine del lavoro -
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Cos'è una reazione reversibile? Questo è un processo chimico che avviene in due direzioni reciprocamente opposte. Consideriamo le caratteristiche principali di tali trasformazioni, nonché i loro parametri distintivi.
Qual è l'essenza dell'equilibrio?
Le reazioni chimiche reversibili non producono prodotti specifici. Ad esempio, quando l'ossido di zolfo (4) viene ossidato contemporaneamente alla produzione di ossido di zolfo (6), si formano nuovamente i componenti originali.
I processi irreversibili comportano la completa trasformazione delle sostanze interagenti; tale reazione è accompagnata dalla produzione di uno o più prodotti di reazione.
Esempi di interazioni irreversibili sono le reazioni di decomposizione. Ad esempio, quando il permanganato di potassio viene riscaldato, si forma un manganato metallico, l'ossido di manganese (4), e viene rilasciato anche ossigeno gassoso.
Una reazione reversibile non comporta la formazione di precipitazioni né il rilascio di gas. È proprio qui la sua principale differenza rispetto all'interazione irreversibile.
L'equilibrio chimico è uno stato di un sistema interagente in cui è possibile il verificarsi reversibile di una o più reazioni chimiche, a condizione che le velocità dei processi siano uguali.
Se il sistema è in equilibrio dinamico, non vi è alcun cambiamento nella temperatura, nella concentrazione dei reagenti o in altri parametri in un dato periodo di tempo.
Condizioni per spostare l'equilibrio
L'equilibrio di una reazione reversibile può essere spiegato utilizzando la regola di Le Chatelier. La sua essenza sta nel fatto che quando viene esercitata un'influenza esterna su un sistema inizialmente in equilibrio dinamico, si osserva un cambiamento nella reazione nella direzione opposta all'influenza. Qualsiasi reazione reversibile che utilizza questo principio può essere spostata nella direzione desiderata in caso di cambiamenti di temperatura, pressione e concentrazione di sostanze interagenti.
Il principio di Le Chatelier “funziona” solo per i reagenti gassosi non presi in considerazione; Esiste una relazione reciprocamente inversa tra pressione e volume, determinata dall'equazione di Mendeleev-Clapeyron. Se il volume dei componenti gassosi iniziali è maggiore dei prodotti della reazione, per spostare l'equilibrio a destra è importante aumentare la pressione della miscela.
Ad esempio, quando il monossido di carbonio (2) viene trasformato in anidride carbonica, entrano nella reazione 2 moli di monossido di carbonio e 1 mole di ossigeno. Questo produce 2 moli di monossido di carbonio (4).
Se, a seconda delle condizioni del problema, questa reazione reversibile dovesse spostarsi verso destra, è necessario aumentare la pressione.
Anche la concentrazione delle sostanze reagenti ha un'influenza significativa sull'andamento del processo. Secondo il principio di Le Chatelier, se aumenta la concentrazione dei componenti iniziali, l'equilibrio del processo si sposta verso il prodotto della loro interazione.
In questo caso la riduzione (allontanamento dalla miscela di reazione) del prodotto risultante favorisce l'avvenimento del processo diretto.
Oltre alla pressione e alla concentrazione, anche le variazioni di temperatura hanno un impatto significativo sul verificarsi di una reazione inversa o diretta. Quando la miscela iniziale viene riscaldata, si osserva uno spostamento dell'equilibrio verso il processo endotermico.
Esempi di reazioni reversibili
Consideriamo, utilizzando un processo specifico, i modi per spostare l'equilibrio verso la formazione di prodotti di reazione.
2СО+О 2 -2СО 2
Questa reazione è un processo omogeneo, poiché tutte le sostanze si trovano nello stesso stato (gassoso).
Sul lato sinistro dell'equazione ci sono 3 volumi di componenti, dopo l'interazione questo indicatore diminuisce, si formano 2 volumi. Perché avvenga il processo diretto è necessario aumentare la pressione della miscela di reazione.
Dato che la reazione è esotermica, la temperatura viene abbassata per produrre anidride carbonica.
L'equilibrio del processo si sposterà verso la formazione del prodotto di reazione con un aumento della concentrazione di una delle sostanze di partenza: ossigeno o monossido di carbonio.
Conclusione
Le reazioni reversibili e irreversibili svolgono un ruolo importante nella vita umana. I processi metabolici che si verificano nel nostro corpo sono associati a uno spostamento sistematico dell'equilibrio chimico. Nella produzione chimica, vengono utilizzate condizioni ottimali per dirigere la reazione nella giusta direzione.
Piano di presentazione.
1. Le reazioni sono reversibili e irreversibili. Segni di irreversibilità.
2. Equilibrio chimico. Costante di equilibrio chimico.
3. Fattori che causano uno spostamento dell'equilibrio chimico. Principio di Le Chatelier. Sperimentare.
4. Applicazione del principio di Le Chatelier.
5. Risoluzione dei compiti dell'Esame di Stato Unificato.
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Anteprima:
Avanzamento della lezione
I. Momento organizzativo.
II Aggiornamento delle conoscenze degli studenti(Diapositiva 4).
1 . Determinazione della velocità di una reazione chimica.
2 . Formule per esprimere la velocità e unità di velocità: a) reazione omogenea; b) reazione eterogenea.
3 . Elencare i fattori che influenzano la velocità di una reazione chimica.
4. In che modo la velocità di una reazione chimica dipende dalla concentrazione?
5 . Quali sostanze sono chiamate catalizzatori? Inibitori? Qual è la differenza tra il loro effetto sulla velocità di una reazione chimica? L'importanza dei catalizzatori e degli inibitori nella produzione e nella vita degli organismi viventi.
6. Cosa devi sapere su una reazione chimica per determinarne la velocità?
III. Imparare nuovo materiale(Diapositiva 5).
Piano di presentazione.
1. Le reazioni sono reversibili e irreversibili. Segni di irreversibilità.
2. Equilibrio chimico. Costante di equilibrio chimico.
3. Fattori che causano uno spostamento dell'equilibrio chimico. Principio di Le Chatelier. Sperimentare.
4. Applicazione del principio di Le Chatelier.
5. Risolvere i compiti dell'esame di stato unificato.
Tutte le reazioni chimiche si dividono in reversibili e irreversibili.
(Diapositiva 6).
- Le reazioni chimiche irreversibili sono reazioni che procedono in una direzione finché i reagenti non vengono completamente convertiti in prodotti di reazione.
Per esempio:
Na2SO4 + BaCl2 a BaSO4 ↓ + 2NaCl
Una reazione irreversibile termina quando almeno una delle sostanze di partenza è completamente consumata. Le reazioni di combustione sono irreversibili; molte reazioni di decomposizione termica di sostanze complesse; la maggior parte delle reazioni che comportano la formazione di precipitazioni o il rilascio di sostanze gassose, ecc. ( Diapositiva 7).
CuCl2 + 2KOH= Cu(OH)2 ↓ +2KOH – si è formato il precipitato
Na2CO3 + 2HCl=2NaCl + H2O + CO2 – si forma un elettrolita debole, che si decompone in acqua e anidride carbonica.
H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O – si è formata acqua – un elettrolita molto debole.
- Le reazioni chimiche reversibili sono reazioni che si verificano simultaneamente in direzioni avanti e indietro nelle stesse condizioni.
Per esempio:
H2 + I2 ↔ 2HI (1)
CaCO3 ↔ CaO + CO2 (2)
Consideriamo l'equazione di reazione per la sintesi dell'idrogeno ioduro da idrogeno e iodio (Eq. 1).
Qualche tempo dopo l'inizio di una reazione chimica, nella miscela di gas non è possibile rilevare solo i prodotti finali della reazione CIAO , ma anche i materiali di partenza – H2 e I2. Non importa quanto dura la reazione chimica, la miscela di reazione a 350°C conterrà sempre circa 80% HI, 10% H 2 e 10% I 2. Se prendi HI come sostanza di partenza e lo riscaldi alla stessa temperatura, scoprirai che dopo un po' di tempo il rapporto tra le quantità di tutte e tre le sostanze sarà lo stesso. Pertanto, durante la formazione di acido iodidrico da idrogeno e iodio, si verificano simultaneamente reazioni dirette e inverse.
Se l'idrogeno e lo iodio in concentrazione vengono presi come sostanze di partenza, la velocità della reazione diretta nel momento iniziale era pari a:
Vpr =kpr. Velocità di feedback
Varr =k arr² nell'istante iniziale è pari a zero, poiché nella miscela di reazione non è presente acido iodidrico. A poco a poco, la velocità della reazione diretta diminuisce, perché idrogeno e iodio reagiscono e la loro concentrazione diminuisce.In questo caso, la velocità della reazione inversa aumenta perché la concentrazione di acido iodidrico formato aumenta gradualmente. Quando le velocità delle reazioni dirette e inverse diventano uguali, si verifica l’equilibrio chimico. In uno stato di equilibrio, in un certo periodo di tempo si forma lo stesso numero di molecole di HI, quanti di loro si dividono in e .
Lo stato di un processo reversibile, in cui la velocità delle reazioni dirette e inverse è uguale, è chiamato equilibrio chimico.(Diapositiva 8, 9).
dinamico uguale - siem. In uno stato di equilibrio, continuano a verificarsi sia le reazioni dirette che quelle inverse, ma poiché le loro velocità sono uguali, le concentrazioni di tutte le sostanze nel sistema di reazione non cambiano. Queste concentrazioni sono chiamate concentrazioni di equilibrio.
Lo stato di equilibrio chimico è caratterizzato da un valore speciale:costante di equilibrio. Nel nostro esempio, la costante di equilibrio ha la forma:
Kravn =²/
- La costante di equilibrio k è uguale al rapporto tra le costanti di velocità delle reazioni diretta e inversa, o il rapportoil prodotto delle concentrazioni di equilibrio di prodotti e reagenti elevate a potenze pari ai coefficienti nell'equazione di reazione.Il valore della costante di equilibrio è determinato dalla natura delle sostanze reagenti e dipende dalla temperatura. (Diapositiva 10).
Il valore della costante di equilibrio caratterizza la completezza della reazione reversibile. Se Kravn1, non ci sono praticamente reagenti iniziali rimasti nel sistema di equilibrio, l'equilibrio viene spostato a destra. (Diapositiva 11).
L'equilibrio chimico è mobile e può essere conservato a lungo in condizioni esterne costanti:temperatura, concentrazione delle sostanze di partenza o dei prodotti finali, pressione(se nella reazione sono coinvolti gas).
Se si modificano queste condizioni, è possibile trasferire il sistema da uno stato di equilibrio a un altro che soddisfa le nuove condizioni.
Questa transizione si chiama spostamento o spostamento dell’equilibrio. (Diapositiva 12).
Il controllo dello spostamento può essere previsto utilizzando il principio Le Chatelier, 1884
Informazioni storiche.
Henri Louis Le Chatelier (1850-1936), un chimico francese, studiò i processi delle reazioni chimiche.
Il principio dello spostamento degli equilibri è il più famoso, ma lungi dall'essere l'unico risultato scientifico di Le Chatelier.
Le sue ricerche scientifiche lo hanno reso ampiamente conosciuto in tutto il mondo. Ha vissuto fino a 86 anni.(Diapositiva13).
- Henri Louis De Chatelier è conosciuto in tutto il mondo. Non era un re né un principe, ma scoprì un principio meraviglioso utile ai chimici Per spostamenti di tutti gli equilibri.
- Se un'influenza esterna viene esercitata su un sistema in uno stato di equilibrio chimico (cambiamento di pressione, concentrazione di sostanze o temperatura), allora l'equilibrio si sposterà verso il verificarsi preferenziale del processo che indebolisce l'effetto prodotto.
Il principio di Le Chatelier è il principio della “nocività”, il principio del “viceversa”. (Diapositiva 14).
I fattori esterni più importanti che possono portare ad uno spostamento dell'equilibrio chimico sono: a) la concentrazione delle sostanze reagenti;
b) temperatura;
c) pressione.
Effetto della concentrazione dei reagenti.
Se una qualsiasi delle sostanze partecipanti alla reazione viene introdotta nel sistema di equilibrio, l'equilibrio si sposta verso la reazione durante la quale questa sostanza viene consumata. Se una sostanza viene rimossa da un sistema in equilibrio, l'equilibrio si sposta verso la reazione durante la quale si forma questa sostanza.
Per esempio , consideriamo quali sostanze dovrebbero essere introdotte e quali dovrebbero essere rimosse dal sistema di equilibrio per spostare verso destra la reazione reversibile della sintesi dell’ammoniaca:
N2(g) + H2(g) ↔ 2NH3(g)
Per spostare l'equilibrio a destra (verso la reazione diretta della formazione di ammoniaca), è necessario introdurre azoto e idrogeno nella miscela di equilibrio (cioè aumentare la loro concentrazione) e rimuovere l'ammoniaca dalla miscela di equilibrio (cioè ridurne la concentrazione) .
Conclusioni: (Diapositiva 15).
A) se aumentiamo la concentrazione dei prodotti finali, l’equilibrio si sposta verso la formazione dei prodotti iniziali, cioè prevale la reazione inversa.
B) aumentiamo la concentrazione dei prodotti di partenza, l'equilibrio si sposta verso la formazione dei prodotti finali, predomina la reazione diretta.
C) con una diminuzione della concentrazione dei prodotti finali, la reazione di equilibrio si sposta verso la loro formazione, predomina la reazione diretta.
D) quando la concentrazione dei prodotti della reazione iniziale diminuisce, prevale la reazione inversa.
(Esperimento (video esperimento) "L'influenza della concentrazione di reagenti sullo spostamento dell'equilibrio chimico") ( Diapositiva 16)).
Effetto della temperatura.
Le reazioni dirette e inverse hanno effetti termici opposti: se la reazione diretta è esotermica, allora la reazione inversa è endotermica (e viceversa).
Quando il sistema si riscalda (cioè la sua temperatura aumenta), l’equilibrio si sposta verso la reazione endotermica; con il raffreddamento (temperatura più bassa), l'equilibrio si sposta verso la reazione esotermica.
Per esempio , la reazione di sintesi dell'ammoniaca è esotermica:
N 2(g) + H 2(g) → 2 NH 3(g) + 92 kJ,
e la reazione di decomposizione dell'ammoniaca lo è(inversione reazione) è endotermica:
2 NH 3 (g) → N 2 (g) + H 2 (g) - 92 kJ. Pertanto, un aumento della temperatura sposta l'equilibrio verso la reazione inversa di decomposizione dell'ammoniaca.
Conclusioni: (Diapositiva 17).
A) all'aumentare della temperatura l'equilibrio chimico si sposta verso una reazione endotermica.
B) al diminuire della temperatura l'equilibrio chimico si sposta verso la reazione esotermica.
(Esperimento (video esperimento) “L'influenza della temperatura sullo spostamento dell'equilibrio chimico”) ( Diapositiva 19)).
Effetto della pressione.
La pressione influenza l'equilibrio delle reazioni a cui prendono parte le sostanze gassose. Se la pressione esterna aumenta, l'equilibrio si sposta verso la reazione durante la quale il numero di molecole di gas diminuisce. Al contrario, l’equilibrio si sposta verso la formazione di più molecole gassose al diminuire della pressione esterna. Se la reazione procede senza modificare il numero di sostanze gassose, la pressione non influisce sull'equilibrio in questo sistema.
Ad esempio: per aumento della resa di ammoniaca(sposta a destra) è necessario aumentare la pressionein un sistema di reazione reversibile
N 2 (g) + H 2 (g) ↔ 2 NH 3 (g), perché quando si verifica una reazione diretta numero molecole gassose
diminuisce (da quattro molecole di gas di azoto e idrogeno si formano due molecole di gas di ammoniaca). Conclusioni: (Diapositiva 17).
- A) all'aumentare della pressione l'equilibrio si sposta verso la reazione in cui diminuisce il volume dei prodotti gassosi formati.
- B) al diminuire della pressione l'equilibrio si sposta verso la reazione in cui aumenta il volume dei prodotti gassosi formati.
Esempio: 3H2 + N2 ↔ 2NH3
- c) se i volumi dei prodotti gassosi sono gli stessi sia nella reazione diretta che in quella inversa, una variazione di pressione non sposta l'equilibrio.
Esempio: H2 + Cl2 = 2HCl
2V=2V
(Esperimento (video esperimento) “L'influenza della pressione sullo spostamento dell'equilibrio chimico”) ( Diapositiva 18)).
Il principio di Le Chatelier è applicabile non solo alle reazioni chimiche, ma anche a molti altri processi: evaporazione, condensazione, fusione, cristallizzazione, ecc. Nella produzione dei prodotti chimici più importanti, il principio di Le Chatelier e i calcoli derivanti dalla legge dell'azione di massa consentire di trovare condizioni tali per effettuare un processo chimico che fornisca la massima resa della sostanza desiderata.(Diapositiva 20,21).
IV. Consolidamento (Diapositiva 22).
- Il chimico spinge indietro la reazione: “Lascia che ti muova un po’!” Lei risponde: “Mi conosci: non posso vivere senza fuoco per un’ora o un giorno! E per migliorare il mio umore, chiedo, addirittura esigo: pressione sanguigna più alta! Inoltre, tieni presente: sono così reattivo che per me è importante la concentrazione dei reagenti. E il chimico pensò: “Adesso mi è tutto chiaro. Assorbi il calore - ed è meraviglioso! Non appena i bruciatori si accendono sotto la fiaschetta, vai avanti, reazione, proprio lungo la freccia. Questi sono fiori, ma ci saranno anche frutti: la resa del prodotto aumenterà la pressione! Più concentrazione… Sì, hai ragione: ti darò più sostanze”. La reazione iniziò a funzionare obbedientemente, formando un prodotto utile e necessario. Questo è il sogno del chimico. Quali conclusioni trarrà?
V. Generalizzazione e conclusioni.
Pertanto, in questa lezione abbiamo studiato più approfonditamente l'equilibrio chimico, che può formarsi nelle reazioni chimiche reversibili, e abbiamo anche compreso i fattori che causano uno spostamento dell'equilibrio chimico verso una reazione diretta o inversa, e ne siamo stati convinti sperimentalmente .
VI . Risoluzione dei compiti dell'Esame di Stato Unificato (Parte A).(Diapositiva 23,24).
1. Condizione di irreversibilità di una trasformazione chimica.
A) formazione di un elettrolita debole
B) assorbimento di una grande quantità di calore
B) interazione di elettroliti deboli e forti
D) indebolimento del colore della soluzione.
2. Per spostare l’equilibrio nel sistema
CaCO 3(t) ↔ CaO (t) + CO 2(t) – Q
Nella direzione dei prodotti di reazione è necessario
A) aumentare la pressione b) aumentare la temperatura
C) introdurre un catalizzatore d) abbassare la temperatura
3. All’aumentare della pressione, l’equilibrio chimico nel sistema non cambia
A) 2H 2 S (g) + 3O 2 (g) = 2H 2 O (g) + 2SO 2 (g)
B) 2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g)
B) H2(g) + I2(g) = 2HI (g)
D) SO 2(g) + CL 2(g) = SO 2 CL 2(g)
4. I seguenti giudizi sullo spostamento dell’equilibrio chimico nel sistema sono corretti?
2CO (g) + O 2 (g) ↔ 2CO 2 (g) + Q ?
R. Quando la pressione diminuisce, l'equilibrio chimico in questo sistema si sposterà verso il prodotto della reazione.
B. All'aumentare della concentrazione di anidride carbonica, l'equilibrio chimico del sistema si sposterà verso il prodotto della reazione.
a) solo A è vero c) entrambi i giudizi sono veri
b) solo B è vero d) entrambi i giudizi sono errati
5. Nel sistema
2SO 2 (g) + O 2 (g) ↔ 2SO 3 (g) + Q
Uno spostamento dell'equilibrio chimico verso le sostanze di partenza sarà facilitato da
a) diminuzione della pressione
b) diminuzione della temperatura
c) aumento della concentrazione di SO 2
d) diminuzione della concentrazione di SO 3
6. Equilibrio chimico nel sistema
C4H10 (g) ↔ C4H6 (g) + 2H2 (g) -Q
lato della reazione inversa, se
A) aumentare la temperatura
B) ridurre la concentrazione di H 2
B) aggiungere un catalizzatore
D) aumentare la pressione sanguigna
Ora controlla la correttezza delle tue risposte. (Diapositiva 25).
1 – a
2 – b
3 – pollici
4 – a
5 – a
6 – g
VII. § 14, ex. 1-8. (Diapositiva 26).
Reversibilità delle reazioni chimiche.Equilibrio chimico.
11° grado
(livello profilo)
Insegnante di chimica, scuola secondaria MBOU, villaggio di Kadgaron Khetagurova F.A.
Anno accademico 2012-2013 anno.
Letteratura utilizzata.
1. O.S. Gabrielyan, G.G. Lysova “Chimica” - M.: “Drofa”, 2009.
2. O.S. Gabrielyan, I.G. Ostroumov "Chimica generale" - Libro di testo Olma, 2008.
3. O.S.Gabrielyan, G.G.Lysova, A.G.Vvedenskaya "Manuale per un insegnante di chimica", parte I, grado 11. -M.: “Drofa”, 2009.
4.T.P. Troegubov “Sviluppi basati sulla lezione in chimica” - M.: “Vako”, 2009.
5. A.S. Egorov “Tutor di chimica” - “Phoenix”, 2008.
6. S.A. Litvinova, N.V. Mankevich “Chimica inorganica. L'intero corso scolastico è strutturato in tabelle" - Minsk: "Scuola moderna: Kuzma", 2009.
7. A.N. Levkin, A.A. Kartsova, S.E. Dombrovskaya, E.D Krutetskaya “Chimica: esame di stato unificato: materiali didattici e di riferimento. (Serie “Controllo finale: esame di stato unificato”) - M. San Pietroburgo: Istruzione, 2011.
8. G.P. Khomchenko “Un manuale di chimica per chi entra nelle università” - M.: “New Wave”., 2004.
9.V.N.Doronkin, A.G.Berezhnaya, T.V.Sazhneva, V.A.Fevraleva “Prove tematiche di chimica Preparazione per l'esame di stato unificato” - Rostov-sul-Don “Legion”, 2010.
10. D. M. Dobrotin, A. A. Kaverina, M. G. Snastina “Esame di Stato unificato-2011. Chimica: opzioni dell'esame standard: 30 opzioni. - FIPI, M.; "Educazione nazionale". 2011.
Reversibilità delle reazioni chimiche. Equilibrio chimico.
11° grado
Concetti di base: Reazioni chimiche reversibili e irreversibili, equilibrio chimico, concentrazioni all'equilibrio, costante di equilibrio, velocità di reazione, principio di Le Chatelier. Attrezzatura: soluzione F eCl 3; KNCS; KCl; pasta di amido; provette, acqua, lampada ad alcool, supporto.
Avanzamento della lezione. Indagine frontale 1. Determinazione della velocità di una reazione chimica. 2. Formule per esprimere la velocità e unità di velocità: a) reazione omogenea; b) reazione eterogenea. 3. Elencare i fattori che influenzano la velocità di una reazione chimica. 4. In che modo la velocità di una reazione chimica dipende dalla concentrazione? 5. Quali sostanze sono chiamate catalizzatori? Inibitori? Qual è la differenza tra il loro effetto sulla velocità di una reazione chimica? L'importanza dei catalizzatori e degli inibitori nella produzione e nella vita degli organismi viventi. 6. Cosa devi sapere su una reazione chimica per determinarne la velocità?
Imparare nuovo materiale. Piano di presentazione. 1. Le reazioni sono reversibili e irreversibili. Segni di irreversibilità 2. Equilibrio chimico. Costante di equilibrio chimico. 3. Fattori che causano uno spostamento dell'equilibrio chimico. Principio di Le Chatelier. Sperimentare. 4. Applicazione del principio di Le Chatelier. 5. Risoluzione dei compiti dell'Esame di Stato Unificato.
Reazioni reversibili e irreversibili. Le reazioni chimiche reversibili sono reazioni che si verificano simultaneamente in direzioni avanti e indietro nelle stesse condizioni. Ad esempio: H 2 + I 2 ↔ 2HI CaCO 3 ↔ CaO + CO 2 Le reazioni chimiche irreversibili sono reazioni che procedono in una direzione finché i reagenti non vengono completamente convertiti in prodotti di reazione. Ad esempio: Na 2 SO 4 + BaCl 2 BaSO 4 ↓ + 2NaCl
Segni di irreversibilità. CuCl 2 + 2KOH= Cu(OH) 2 ↓ +2KOH – si è formato un precipitato Na 2 CO 3 + 2HCl=2NaCl + H 2 O + CO 2 – si è formato un elettrolita debole, che si decompone in acqua e anidride carbonica. H 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + 2H 2 O - si formò acqua - un elettrolita molto debole.
Equilibrio chimico. Torniamo alla reazione reversibile dell'idrogeno con il vapore di iodio. Secondo la legge dell'azione di massa, l'equazione cinetica della reazione diretta ha la forma: V pr = k pr Nel tempo, la velocità della reazione diretta diminuisce, perché i materiali di partenza vengono consumati. Allo stesso tempo, con l’accumulo di acido iodidrico nel sistema, la velocità della sua reazione di decomposizione aumenta: V arr = k arr [HI] ² In ogni reazione reversibile, prima o poi arriverà il momento in cui le velocità della reazione diretta e i processi inversi diventano uguali. Lo stato di un processo reversibile, in cui la velocità delle reazioni dirette e inverse è uguale, è chiamato equilibrio chimico.
Costante di equilibrio chimico. Lo stato di equilibrio chimico è caratterizzato da un valore speciale: la costante di equilibrio. Nel nostro esempio, la costante di equilibrio ha la forma: K uguale = ² / La costante di equilibrio k è uguale al rapporto tra le costanti di velocità delle reazioni dirette e inverse, o il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni di equilibrio di prodotti e reagenti elevato a potenze pari ai coefficienti dell'equazione di reazione. Il valore della costante di equilibrio è determinato dalla natura delle sostanze reagenti e dipende dalla temperatura.
Il valore della costante di equilibrio caratterizza la completezza della reazione reversibile. Se K è uguale a 1, nel sistema in equilibrio non rimangono praticamente più reagenti iniziali e l'equilibrio viene spostato a destra.
Fattori che causano uno spostamento dell'equilibrio chimico. Lo stato di equilibrio chimico può essere mantenuto a lungo in condizioni esterne costanti: temperatura, concentrazione delle sostanze di partenza o dei prodotti finali, pressione (se i gas sono coinvolti nella reazione). Se si modificano queste condizioni, è possibile trasferire il sistema da uno stato di equilibrio a un altro che soddisfa le nuove condizioni. Questa transizione è chiamata spostamento o spostamento dell’equilibrio. Il controllo dello spostamento può essere previsto utilizzando il principio di Le Chatelier, 1884.
Informazioni storiche. Henri Louis Le Chatelier (1850-1936), un chimico francese, studiò i processi delle reazioni chimiche. Il principio dello spostamento dell'equilibrio è il più famoso, ma lungi dall'essere l'unico risultato scientifico di Le Chatelier. Le sue ricerche scientifiche lo hanno reso ampiamente conosciuto in tutto il mondo. Ha vissuto fino a 86 anni.
Principio di Le Chatelier. Henri Louis De Chatelier è conosciuto in tutto il mondo. Non era un re né un principe, ma scoprì un principio meraviglioso, utile ai chimici per spostare tutti i tipi di equilibri. Se un'influenza esterna viene esercitata su un sistema in uno stato di equilibrio chimico (cambiamento di pressione, concentrazione di sostanze o temperatura), allora l'equilibrio si sposterà verso il verificarsi preferenziale del processo che indebolisce l'effetto prodotto. Il principio di Le Chatelier è il principio della “nocività”, il principio del “viceversa”.
Variazione di concentrazione: A) se aumentiamo la concentrazione dei prodotti finali, l'equilibrio si sposta verso la formazione dei prodotti iniziali, cioè prevale la reazione inversa. B) aumentiamo la concentrazione dei prodotti di partenza, l'equilibrio si sposta verso la formazione dei prodotti finali, predomina la reazione diretta. C) con una diminuzione della concentrazione dei prodotti finali, la reazione di equilibrio si sposta verso la loro formazione, predomina la reazione diretta. D) quando la concentrazione dei prodotti della reazione iniziale diminuisce, prevale la reazione inversa.
Effetto delle variazioni di pressione. A) all'aumentare della pressione l'equilibrio si sposta verso la reazione in cui diminuisce il volume dei prodotti gassosi formati. B) al diminuire della pressione l'equilibrio si sposta verso la reazione in cui aumenta il volume dei prodotti gassosi formati. Esempio: 3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 c) se i volumi dei prodotti gassosi sono gli stessi sia nella reazione diretta che in quella inversa, una variazione di pressione non sposta l'equilibrio. Esempio: H2 + Cl2 =2HCl2V=2V
Effetto del cambiamento di temperatura. A) all'aumentare della temperatura l'equilibrio chimico si sposta verso una reazione endotermica. B) al diminuire della temperatura l'equilibrio chimico si sposta verso la reazione esotermica. Esempio: N 2 (g) + H 2 (g) → 2 NH 3 (g) +92 kJ, 2 NH 3 (g) → N 2 (g) + H 2 (g) - 92 kJ.
Il significato del principio di Le Chatelier.
Produzione di ammoniaca e metanolo.
Consolidamento. Il chimico spinge indietro la reazione: “Lascia che ti muova un po’!” “Lei risponde: “Mi conosci: non posso vivere senza fuoco per un’ora o un giorno!” E per migliorare il mio umore, chiedo, addirittura esigo: pressione sanguigna più alta! Inoltre, tieni presente: sono così reattivo che per me è importante la concentrazione dei reagenti. E il chimico pensò: “Adesso mi è tutto chiaro. Assorbi il calore - ed è meraviglioso! Non appena i bruciatori si accendono sotto la fiaschetta, vai avanti, reazione, proprio lungo la freccia. Questi sono fiori, ma ci saranno anche frutti: la resa del prodotto aumenterà la pressione! Più concentrazione… Sì, hai ragione: ti darò più sostanze”. La reazione iniziò a funzionare obbedientemente, formando un prodotto utile e necessario. Questo è il sogno del chimico. Quali conclusioni trarrà?
Compiti dell'Esame di Stato Unificato. 1. Condizione di irreversibilità di una trasformazione chimica. a) formazione di un elettrolita debole b) assorbimento di una grande quantità di calore c) interazione di elettroliti deboli e forti d) indebolimento del colore della soluzione. 2. Per spostare l'equilibrio nel sistema CaCO 3(s) ↔ CaO (s) + CO 2(s) – Q verso i prodotti di reazione è necessario a) aumentare la pressione b) aumentare la temperatura c) introdurre un catalizzatore d) ridurre la temperatura 3. Con un aumento della pressione, l'equilibrio chimico nel sistema non si sposta a) 2H 2 S (g) + 3O 2 (g) = 2H 2 O (g) + 2SO 2 (g) b ) 2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) c) H 2 (g) + I 2 (g) = 2HI (g) g) SO 2 (g) + CL 2 (g) = SO2CL2 (g)
4. I seguenti giudizi sullo spostamento dell'equilibrio chimico nel sistema 2CO (g) + O 2 (g) ↔ 2CO 2 (g) + Q sono corretti? R. Quando la pressione diminuisce, l'equilibrio chimico in questo sistema si sposterà verso il prodotto della reazione. B. All'aumentare della concentrazione di anidride carbonica, l'equilibrio chimico del sistema si sposterà verso il prodotto della reazione. a) solo A è vero c) entrambi i giudizi sono corretti b) solo B è vero d) entrambi i giudizi sono errati 5. Nel sistema 2 SO 2 (g) + O 2 (g) ↔ 2SO 3 (g) + Q il gli spostamenti dell'equilibrio chimico verso le sostanze originali contribuiranno a a) una diminuzione della pressione c) un aumento della concentrazione di SO 2 b) una diminuzione della temperatura d) una diminuzione della concentrazione di SO 3 6. Equilibrio chimico nel sistema C 4 H 10 (g) ↔ C 4 H 6 (g) + 2H 2 ( d) lato -Q della reazione inversa, se a) aumentare la temperatura c) aggiungere un catalizzatore b) ridurre la concentrazione di H 2 d) aumentare la pressione
Mettiti alla prova! 1 – a 2 – b 3 – c 4 – a 5 – a 6 – d
Compiti a casa. § 14, ex. 1-8.
>> Chimica: Reazioni reversibili e irreversibili
CO2+H2O = H2CO3
Lasciare riposare la soluzione acida risultante su un supporto. Dopo qualche tempo vedremo che la soluzione è diventata nuovamente viola, poiché l'acido si è decomposto nelle sue sostanze originarie.
Questo processo può essere effettuato molto più velocemente se la soluzione è un terzo di acido carbonico. Di conseguenza, la reazione per produrre acido carbonico avviene sia in senso diretto che inverso, cioè è reversibile. La reversibilità di una reazione è indicata da due frecce dirette in senso opposto:
Tra le reazioni reversibili alla base della produzione dei più importanti prodotti chimici ricordiamo ad esempio la reazione di sintesi (composto) dell'ossido di zolfo (VI) da ossido di zolfo (IV) e ossigeno.
1. Reazioni reversibili e irreversibili.
2. Regola di Berthollet.
Annotare le equazioni delle reazioni di combustione discusse nel testo del paragrafo, notando che come risultato di queste reazioni si formano ossidi di quegli elementi da cui sono costituite le sostanze di partenza.
Caratterizzare le ultime tre reazioni effettuate alla fine del paragrafo secondo lo schema: a) la natura e il numero dei reagenti e dei prodotti; b) stato di aggregazione; c) direzione: d) presenza di un catalizzatore; e) rilascio o assorbimento di calore
Quale inesattezza è stata fatta nella stesura dell'equazione per la reazione di cottura del calcare proposta nel testo del paragrafo?
Quanto è vero che le reazioni composte saranno generalmente reazioni esotermiche? Giustifica il tuo punto di vista utilizzando i fatti forniti nel testo del libro di testo.
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La maggior parte dei processi chimici lo sono reversibile. Ciò significa che nelle stesse condizioni si verificano sia reazioni dirette che inverse (soprattutto se parliamo di sistemi chiusi). 
Per esempio:
a) reazione
in un sistema aperto irreversibile;
b) la stessa reazione
in un sistema chiuso reversibile.
Equilibrio chimico
Consideriamo più in dettaglio i processi che si verificano durante reazioni reversibili, ad esempio, per una reazione condizionale:
Basato sulla legge dell’azione di massa velocità di reazione diretta:
Poiché le concentrazioni delle sostanze A e B diminuiscono nel tempo, diminuisce anche la velocità della reazione diretta.
La comparsa di prodotti di reazione significa la possibilità di una reazione inversa e nel tempo aumentano le concentrazioni delle sostanze C e D, il che significa che velocità di reazione inversa.
Prima o poi verrà raggiunto uno stato in cui le velocità delle reazioni dirette e inverse diventeranno uguali = .
Viene chiamato lo stato del sistema in cui la velocità della reazione diretta è uguale alla velocità della reazione inversa equilibrio chimico.
In questo caso le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti di reazione rimangono invariate. Si chiamano concentrazioni di equilibrio. A livello macro, sembra che nel complesso nulla stia cambiando. Ma in realtà, sia il processo in avanti che quello inverso continuano a verificarsi, ma alla stessa velocità. Pertanto, tale equilibrio nel sistema è chiamato mobile e dinamico.
Indichiamo le concentrazioni di equilibrio delle sostanze [A], [B], [C], [D]. Allora poiché = , k 1 [A] α [B] β = k2[C] γ [D] δ , Dove
dove α, β, γ, δ sono esponenti, uguali ai coefficienti della reazione reversibile; K uguale - costante di equilibrio chimico.
L'espressione risultante descrive quantitativamente stato di equilibrio ed è un'espressione matematica della legge dell'azione di massa per i sistemi di equilibrio.
A temperatura costante la costante di equilibrio è valore costante per una data reazione reversibile. Mostra la relazione tra le concentrazioni dei prodotti di reazione (numeratore) e delle sostanze di partenza (denominatore), che si stabilisce all'equilibrio.
Le costanti di equilibrio vengono calcolate da dati sperimentali, determinando le concentrazioni di equilibrio delle sostanze di partenza e dei prodotti di reazione ad una determinata temperatura.
Il valore della costante di equilibrio caratterizza la resa dei prodotti della reazione e la completezza del suo avanzamento. Se otteniamo K » 1, ciò significa che all'equilibrio [C] γ [D] δ "[UN] α [B] β , cioè le concentrazioni dei prodotti di reazione prevalgono sulle concentrazioni delle sostanze di partenza e la resa dei prodotti di reazione è elevata.
Per K pari a « 1 la resa in prodotti di reazione è corrispondentemente bassa. Ad esempio, per la reazione di idrolisi dell'estere etilico dell'acido acetico
costante di equilibrio:
a 20 °C ha valore 0,28 (cioè inferiore a 1).
Ciò significa che una parte significativa dell'estere non è stata idrolizzata.
Nel caso di reazioni eterogenee, l'espressione della costante di equilibrio comprende le concentrazioni solo di quelle sostanze che si trovano nella fase gassosa o liquida. Ad esempio, per la reazione
La costante di equilibrio è espressa come segue:
Il valore della costante di equilibrio dipende dalla natura dei reagenti e dalla temperatura.
La costante non dipende dalla presenza di un catalizzatore, poiché modifica l'energia di attivazione sia della reazione diretta che di quella inversa della stessa quantità. Il catalizzatore può solo accelerare l'inizio dell'equilibrio senza influenzare il valore della costante di equilibrio.
Lo stato di equilibrio viene mantenuto indefinitamente in condizioni esterne costanti: temperatura, concentrazione delle sostanze di partenza, pressione (se i gas partecipano alla reazione o si formano).
Modificando queste condizioni, è possibile trasferire il sistema da uno stato di equilibrio a un altro che soddisfi le nuove condizioni. Questa transizione si chiama spostamento O spostamento dell’equilibrio.
Consideriamo diversi modi per spostare l'equilibrio usando l'esempio della reazione tra azoto e idrogeno per formare ammoniaca:
Effetto della modifica della concentrazione delle sostanze
Quando alla miscela di reazione vengono aggiunti azoto N2 e idrogeno H2, la concentrazione di questi gas aumenta la velocità della reazione diretta aumenta. L'equilibrio si sposta a destra, verso il prodotto della reazione, cioè verso l'ammoniaca NH 3.
N2+3H2 → 2NH3
La stessa conclusione si può trarre analizzando l'espressione della costante di equilibrio. All'aumentare della concentrazione di azoto e idrogeno, aumenta il denominatore e poiché K è uguale. - il valore è costante, il numeratore deve aumentare. Pertanto, la quantità del prodotto di reazione NH 3 nella miscela di reazione aumenterà.
Un aumento della concentrazione del prodotto della reazione dell'ammoniaca NH 3 porterà ad uno spostamento dell'equilibrio a sinistra, verso la formazione delle sostanze di partenza. Questa conclusione può essere tratta sulla base di un ragionamento simile.
Effetto del cambiamento di pressione
Una variazione di pressione colpisce solo quei sistemi in cui almeno una delle sostanze è allo stato gassoso. All'aumentare della pressione, il volume dei gas diminuisce, il che significa che la loro concentrazione aumenta.
Supponiamo che la pressione in un sistema chiuso aumenti, ad esempio, di 2 volte. Ciò significa che le concentrazioni di tutte le sostanze gassose (N 2, H 2, NH 3) nella reazione in esame aumenteranno di 2 volte. In questo caso, il numeratore nell'espressione per K uguale aumenterà di 4 volte e il denominatore di 16 volte, ovvero l'equilibrio verrà interrotto. Per ripristinarlo è necessario aumentare la concentrazione di ammoniaca e diminuire quelle di azoto e idrogeno. L’equilibrio si sposterà a destra. Una variazione di pressione non ha praticamente alcun effetto sul volume dei corpi liquidi e solidi, cioè non modifica la loro concentrazione. Quindi, lo stato di equilibrio chimico delle reazioni che non coinvolgono gas non dipende dalla pressione.
Effetto del cambiamento di temperatura
All’aumentare della temperatura, aumenta la velocità di tutte le reazioni (eso- ed endotermiche). Inoltre, un aumento della temperatura ha un effetto maggiore sulla velocità di quelle reazioni che hanno un'energia di attivazione più elevata, il che significa endotermico.
Pertanto, la velocità della reazione inversa (endotermica) aumenta più della velocità della reazione diretta. L'equilibrio si sposterà verso il processo accompagnato dall'assorbimento di energia.
La direzione dello spostamento dell'equilibrio può essere prevista utilizzando Principio di Le Chatelier:
Se su un sistema in equilibrio viene esercitata un'influenza esterna (concentrazione, pressione, variazioni di temperatura), l'equilibrio si sposta dalla parte che indebolisce questa influenza.
Così:
All'aumentare della concentrazione dei reagenti l'equilibrio chimico del sistema si sposta verso la formazione dei prodotti di reazione;
All'aumentare della concentrazione dei prodotti di reazione l'equilibrio chimico del sistema si sposta verso la formazione delle sostanze di partenza;
All'aumentare della pressione l'equilibrio chimico del sistema si sposta verso la reazione in cui il volume delle sostanze gassose formate è minore;
All'aumentare della temperatura l'equilibrio chimico del sistema si sposta verso la reazione endotermica;
Al diminuire della temperatura si procede verso un processo esotermico.
Il principio di Le Chatelier è applicabile non solo alle reazioni chimiche, ma anche a molti altri processi: evaporazione, condensazione, fusione, cristallizzazione, ecc. Nella produzione dei prodotti chimici più importanti, il principio di Le Chatelier e i calcoli derivanti dalla legge dell'azione di massa consentire di trovare tali condizioni per eseguire processi chimici che forniscano la massima resa della sostanza desiderata.
Materiale di riferimento per sostenere il test:
Tavola periodica
Tabella di solubilità
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