Рассмотрим обратимую реакцию:
[ \text{Fe}_3\text{O}_4 + 4\text{H}_2 \rightleftharpoons 3\text{Fe} + 4\text{H}_2\text{O} ]
Теперь проанализируем, как влияние различных факторов скажется на равновесии этой реакции согласно принципу Ле Шателье:
а. Повышение температуры:
Если увеличить темперапертуру, равновесие сместится в сторону эндотермической реакции. Для этой реакции, если она протекает с поглощением тепла, равновесие сместится вправо (в сторону продуктов) при повышении температуры. Однако, если реакция экзотермическая, равновесие сместится влево (в сторону реагентов). Уточнение термической природы реакции необходимо для точного ответа.
б. Увеличение концентрации водорода:
При увеличении концентрации водорода, равновесие сместится вправо, в сторону образования продуктов (железо и вода). Это происходит потому, что система будет стремиться использовать лишний водород.
в. Уменьшение давления:
Поскольку на левой стороне (реагенты) у нас 5 молекул газа (4H₂ и 1 Fe₃O₄) и на правой — 4 молекулы (3Fe и 4H₂O), уменьшение давления приведет к смещению равновесия в сторону, где количество молекул газа больше, то есть влево (в сторону реагентов).
г. Добавление катализатора:
Добавление катализатора не сдвигает равновесие. Он лишь ускоряет как прямую, так и обратную реакции, позволяя системе быстрее достичь равновесия, но не изменяя непосредственное положение равновесия.
Таким образом, для каждого случая мы получили следующее направление смещения равновесия:
а. зависит от природы реакции, б. вправо, в. влево, г. без изменения.