1. Лекция № 12.
2KClO3 = 2KCl + 3O2↑
3H2 + N2 2NH3
2H2 + O2 2H2O
Обратимость реакции отмечается знаком:
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
Необратимые реакции – реакции, которые идут
только в одном направлении:
ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ РЕАКЦИИ.
Обратимые реакции – те, которые протекают
одновременно в двух противоположных направле-
ниях:

2. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
Рассмотрим обратимую реакцию
А + В Д + Е
υ = к ∙ CA∙CB;
В начальный момент времени (t = 0; Спрод = 0) скорость
прямой реакции максимальна:υ
С течением времени уменьшается, – увеличивается.υ υ
υ = 0
Скорость обратимой реакции равна разности скоростей
прямой и обратной реакций:
υ = υυ ‒
к ∙CД∙CЕυ = к ∙ CA∙CB ‒

3. время
υ
υ
υ
υυ =
Изменение скоростей прямой или обратной реакции
во времени можно представить рисунком:
ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ ВО ВРЕМЕНИ
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

4. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
Состояние реагирующей системы, при котором
скорости прямой и обратной реакций равны υ = υ
υ = υ
к [A] [B] = к [Д] [Е]
k / k = const = K – константа химического равновесия.
К =
[Д] [Е]
[A] [B]
Приравнивая правые части выражений для
называется химическим равновесием
выражение закона действия масс для обратимых реакций:
k [Д] [Е]
k [A] [B]
=
получим
закон действия масс
(ЗДМ)

5. Отношение произведения равновесных концен-
траций продуктов реакции к произведению
равновесных концентраций исходных веществ,
является величиной постоянной при Тº = const.
ФОРМУЛИРОВКА ЗДМ ДЛЯ ОБРАТИМЫХ РЕАКЦИЙ:
Для реакции, записываемой в общем виде
аА + bВ dД + еЕ
где [A], [B], [Д], [Е] – равновесные концентрации веществ A;
B; Д; Е; а, b, d, е – стехиометрические коэффициенты. Кон-
центрацию выражают в моль/л.
[Д]d
[Е]е
К =
[A]а
[B]b

6. ЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Уравнение для константы равновесия выраженное
через коцентрации веществ, справедливо только для
реакций между газами (при Р = 101 кПа/, а также для
равновесий в неконцентрированных растворах
неэлектролитов и в сильно разбавленных растворах
слабых электролитов. Для применения его к реакциям
всех типов вводят понятие активности веществ (а).
а = f • C
аД • аЕ
аА• аВ
К =
b
d е
а

7. КОНСТАНТА РАВНОВЕСИЯ И ЭНЕРГИЯ
ГИББСА РЕАКЦИИ
Константа равновесия связана с изменением
стандартной энергии Гиббса химической реакции (ΔG)
уравнением:
ΔG = – R T lnK
СМЕШЕНИЕ РАВНОВЕСИЯ
При изменении условий (С; Р; tº) систему можно
перевести из одного равновесного состояния в другое.
Переход реагирующей системы из одного
равновесного состояния в другое называется
смещением (сдвигом) химического равновесия.
Причиной смещения является неодинаковое
влияние условий (С; Р; tº) на υ и υ.

8. ПРИНЦИП ЛЕ ШАТЕЛЬЕ
Принцип Ле Шателье: если на систему, находящуюся
в состоянии химического равновесия, оказывается
внешнее взаимодействие (изменяется С, Р или tº),
то равновесие смещается в сторону той реакции,
которая противодействует этому воздействию.
Увеличение tº сдвигает равновесие в сторону
эндотермической реакции.
Увеличение Р – в сторону реакции, идущей с
уменьшением общего числа молекул газа.
Увеличение С исходного вещества – в сторону
прямой реакции.
Увеличение С продуктов – способствует обратной
реакции.

9. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача1. Запишите выражение для константы
химического равновесия гетерогенной химической
реакции
Н2(г) + I2(к) 2НI(г)
В каком направлении сместится равновесие данной
химической реакции при увеличении общего
давления в пять раз?

10. При увеличении общего давления в пять раз
парциальные давления газообразных реагентов
водорода и иодида водорода увеличатся в пять раз.
Скорость прямой реакции при этом увеличится в пять
раз, а скорость обратной реакции увеличится в 25 раз.
Следовательно, равновесие в данной гетерогенной
реакции сместится влево, количество получаемого
продукта иодида водорода уменьшится в пять раз.
Решение 1. Константу гетерогенного химического
равновесия можно записать через (отношение
равновесных концентраций или равновесных
парциальных давлений газообразных реагентов:Kp =
p2
HI/pH2
Kc = [HI]2
/
[H]2
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

11. Задача 2. Для гетерогенной химической
реакции
рассчитайте значения равновесных
концентраций реагентов, если исходная
концентрация водорода составляла 1 моль/л,
Кс = 0,2.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Н2(г) + I2(к) 2НI(г)

12. Решение 2. Пусть к моменту равновесия прореаги-
ровало x моль/л водорода. Тогда, согласно
стехиометрическим коэффициентам уравнения химичес-
кой реакции, образовалось 2х моль/л иодида водорода,
концентрация твердого реагента не изменилась.
Запишем константу гетерогенного химического
равновесия через равновесные концентрации газо-
образных реагентов
Kc = [HI]2
/[H2] = (2x)2
/(1-x) = 0,2
Решая квадратное уравнение, находим: х1 = 0,2; x2 = - 0,25.
Отсюда, отбрасывая отрицательное значение х находим:
[Н2] = (1 - х) = 1 - 0,2 = 0,8 моль/л,
[HI] = 2х = 2 • 0,2 = 0,4 моль/л
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

13. Задача 3. Зная исходные и равновесные
концентрации газообразных реагентов гетеро-
генного химического процесса, определите
изменение общего давления в реакторе к моменту
установления равновесия в системе
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Н2(г) + I2(к) 2НI(г)
если исходные концентрации сН2 = 40 моль/м3
; а
равновесные концентрации [Н2] = 10 моль/м3
; [HI]
= 60 моль/м3
.

14. Решение 3. В исходной гетерогенной системе присут-
ствовало одно газообразное вещество — водород,
поэтому общее давление в системе определялось
только парциальным давлением водорода. Используя
основной газовый закон
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
p = cRT,
определим исходное парциальное давление водорода,
равное общему давлению в исходной системе:
pобщ = pH2 = 40 • 8,31 • 400 = 133 кПа
В равновесной гетерогенной системе присутствуют два
газа: водород и иодид водорода. Используя основной
газовый закон, находим:

15. рн2 = 10 • 8,31 • 400 = 33,3 кПа
рНI = 60 • 8,31 • 400 = 199,7 кПа
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Общее давление в равновесной гетерогенной системе
определяется суммой равновесных парциальных
давлений входящих в нее газов и составляет:
pобщ = pH2 = рHI = 33,3 + 199,7 = 233 кПа.

16. 5.1. Как изменится количество оксида магния MgO,
получаемого в результате гетерогенной химической
реакции
2Mg(K) + CO(г) ↔ 2MgO(K) + C(k)
если концентрацию газообразного реагента СО
уменьшить в 10 раз?
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
5.2. Как изменится количество кислорода, получаемого
в результате гетерогенной химической реакции
2S(к) + 2Н2O(г) ↔ O2(г) + 2H2S(г)
если концентрации всех газообразных реагентов
уменьшить в 10 раз.

17. 5.1 Уменьшится в 10 раз
5.2 Увеличится в 10 раз
ответы

18. 5.3. Как изменится количество меди, получаемой в
результате гетерогенной химической реакции
СuО(к) + Н2(г) ↔ Сu(к) + Н2O(г)
при увеличении общего давления в системе в два
раза?
5.4. Как изменится количество азота, получаемого в
результате гетерогенной химической реакции
2CH4N2O(к) + 3O2(г) ↔ 2N2(г) + 2СО2(г) + 4Н2O(ж)
при увеличении общего давления в системе в два
раза?
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

19. 5.3. Не изменится
5.4. Уменьшится в 2 раза
ответы

20. 5.5. Как изменится общее давление в гетерогенной
системе
2Аg(к) + Сl2(г) ↔ 2АgСl(к)
если исходная концентрация хлора составляла 0,1
моль/л, а к моменту равновесия прореагировало 30%
газа. Температура 400 К.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
5.6. Как изменится общее давление в гетерогенной
системе
С(к) + 2Н2O(г) ↔ СO2(г) + 2Н2(г)
если исходная концентрация водяного пара
составляла 0,1 моль/л, а к моменту равновесия
прореагировало 30 % исходного газообразного
вещества. Температура 400 К

21. 5.5. Уменьшится на 99 кПа
5.6. Увеличится на 51 кПа
ответы

22. ЗАДАЧИ ПОВЫШЕННОЙ СЛОЖНОСТИ
5.7. Для гетерогенной химической реакции
2S(к) + 2Н2O(г) ↔ O2(г) + 2H2S(k)
при 400 К константа равновесия Кс = 72. Какое давление
установится в реакторе, если к моменту равновесия
прореагирует 70 % паров воды? Как нужно изменить
давление в системе для увеличения количества,
получаемого по данной реакции кислорода в 10 раз?
5.8. В гетерогенной системе
Si(к) + 2Н2O(г) ↔ SiО2(к) + 2Н2(г)
установилось равновесие с Кс = 0,1. Определите
равновесные концентрации Н2O и Н2, если в начале
реакции в реакторе объемом 20 л находилось 18 г
паров воды.

23. 5.7. 1,16∙105
Па. Уменьшится на 99 кПа
5.8. 0,04 моль/л, 0,01 моль/л
ответы

24. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ
Напишите выражение константы гетерогенного
химического равновесия для приведенной в таблице (см.
ниже) равновесной химической реакции
Проведите анализ предложенной вам гетерогенной
химической реакции:
а) вычислите константу гетерогенного химического
равновесия Kp при 298 К и 800 К, оцените, в какую сторону
сместится равновесие данной системы при повышении
температуры;
б) нарушится ли равновесие в изучаемой системе, если
общее давление в реакторе увеличить в два раза?

25. Таблица. Уравнения реакции для расчета
Номер
варианта
Реакция
1 2Ag(K
) + С12
↔ 2AgCl(K)
2 4Fe(K) + 3O2
(к) ↔ 2Fe2
O3
(K)
3 Са(к) + 2Н2
O(к) ↔ Са(ОН)2
(к) + Н2
(г)
4 FeO(K
) + Н2
O(г) ↔ Fe(OH)2
(K)
5 3Si(K) + 2N2
(г) ↔ Si3
N4
(K)
6 Mg(K) + 2H2
O(г) ↔ Mg(OH)2
(K
) + H2
(г)
7 FeO(K) + H2
(г) ↔ Fe(K) + H2
O(г)
8 FeO(K) + CO(г) ↔ Fe(K) + CO2
(г)
9 2А1(к) + ЗС12
(г) ↔2А1С13
(к)
10 СаО(к) + Н2
O(г) ↔ Са(ОН)2
(к)

26. 11 С(к) + 2Н2
O(г) ↔ СO2
(г) + 2Н2
(г)
12 СаО(к) + СO2
(г) ↔ СаСОз(к)
13 Mg(K
) + O2
(г) ↔ 2MgO(K)
14 2С(к) + O2
(г) ↔ 2СО(г)
15 MgO(K) + СO2
(г) ↔ MgCO3
(K)
16 CuO(k) + Н2
(г) ↔ Cu(k) + Н2
O(г)
17 ZnO(K) + Н2
(г) ↔ Zn(K) + Н2
O(г)
18 2Mg(K) + СO2
(г) ↔ 2MgO(K) + С(к)
19 S(K) + O2
(к) ↔ S02
(r)
20 2S(k) + 2Н2
O(г) ↔ O2
(г) + 2H2
S(г)
Таблица. Уравнения реакции для расчета
Номер
варианта
Реакция