1) Как нужно изменить концентрацию веществ, температуру и давление реакции синтеза йодоводорода: Н2(газ)+I2(газ)=2HI+Q, чтобы сместить вправо? 2) Выберите уравнения обратимых реакций, в которых изменение давления не вызовет смещения хим. равновесия: а) MgCO3=MgO+CO2 b)HCOOH+C2H5OH=HCOOC2H5+H2O d)3Fe+4H2O(пар)=Fe3O4+4H2 c)C2H4+H2=C2H6 3) Для смещения равновесия в реакции синтеза аммиака вправо необходимо понизить температуру. Почему же на производстве этот процесс проводят при достаточно высокой температуре 500-550 С

1. Для реакции

прямая реакция экзотермическая, так как тепло $Q$ выделяется.

Чтобы сместить равновесие вправо, к образованию HI, нужно:

• увеличить концентрацию исходных веществ: $\mathrm{H_2}$ и/или $\mathrm{I_2}$;

• уменьшать концентрацию продукта: удалять $\mathrm{HI}$ из системы;

• понизить температуру, поскольку при этом система будет «стремиться» выделить больше теплоты, то есть усилится экзотермическая прямая реакция;

• изменение давления не вызовет смещения равновесия, потому что число молей газов одинаково: слева $1+1=2$ моль газа, справа — $2$ моль газа.

2. Давление не влияет на положение равновесия, если количество молей газообразных веществ слева и справа одинаково либо газообразные вещества отсутствуют.

а) $\mathrm{MgCO_3 \rightleftharpoons MgO+CO_2}$

Слева газа нет, справа образуется $\mathrm{CO_2}$. Давление влияет на равновесие.

b) $\mathrm{HCOOH+C_2H_5OH \rightleftharpoons HCOOC_2H_5+H_2O}$

Все вещества находятся преимущественно в жидкой фазе, поэтому изменение давления практически не влияет на равновесие.

d) $\mathrm{3Fe+4H_2O(пар)\rightleftharpoons Fe_3O_4+4H_2}$

Слева 4 моль газа — водяного пара, справа 4 моль газа — водорода. Число молей газа одинаково, поэтому давление не смещает равновесие.

c) $\mathrm{C_2H_4+H_2\rightleftharpoons C_2H_6}$

Слева 2 моль газа, справа 1 моль газа, поэтому давление влияет на равновесие.

Ответ: b и d.

3. Реакция синтеза аммиака:

является экзотермической. Согласно принципу Ле Шателье, понижение температуры должно смещать равновесие вправо, увеличивая равновесный выход аммиака.

Однако при низкой температуре реакция идёт очень медленно: молекулы азота крайне устойчивы, а для разрыва связи в $\mathrm{N_2}$ требуется значительная энергия. Поэтому при низкой температуре равновесный выход аммиака был бы выше, но за приемлемое время его образовалось бы слишком мало.

Температуру $500{-}550^\circ\mathrm{C}$ используют как компромисс между двумя факторами:

• высокая температура уменьшает равновесный выход аммиака;

• но заметно повышает скорость реакции и делает производство экономически выгодным.

Неблагоприятное влияние высокой температуры на равновесие компенсируют высоким давлением, поскольку в реакции число молей газа уменьшается с 4 до 2, а также применением железного катализатора. Катализатор не смещает равновесие, но ускоряет его установление. Непрореагировавшие азот и водород затем возвращают в реактор.