Как изменится скорость прямой и обратной реакции 2NO2 = 2NO + О2, если концентрации веществ в равновесной системе уменьшить в 3 раза? В каком на- правлении сместится химическое равновесие? Ответ: скорость реакций уменьшится: прямой - в 9 раз, обратной - в 27 раз. Равновесие сместится влево
Для решения этой задачи необходимо использовать принципы динамического равновесия и закона действия масс. Рассмотрим уравнение реакции:
\[ 2NO_2 \rightleftharpoons 2NO + O_2 \]
По закону действия масс, скорость прямой реакции (образование NO и O2) пропорциональна концентрации реагентов, а скорость обратной реакции (разложение NO и O2 на NO2) — пропорциональна концентрации продуктов.
Обозначим исходные концентрации веществ как:
- \([NO_2] = C\)
- \([NO] = D\)
- \([O_2] = E\)
После уменьшения всех концентраций в 3 раза, новые концентрации будут:
- \([NO_2] = \frac{C}{3}\)
- \([NO] = \frac{D}{3}\)
- \([O_2] = \frac{E}{3}\)
Скорости реакции могут быть выражены как:
Для прямой реакции: \[ v_{\text{пр}} = k_{\text{пр}} [NO_2]^2 = k_{\text{пр}} \left(\frac{C}{3}\right)^2 = k_{\text{пр}} \frac{C^2}{9} \]
Для обратной реакции: \[ v_{\text{об}} = k_{\text{об}} [NO]^2 [O_2] = k_{\text{об}} \left(\frac{D}{3}\right)^2 \left(\frac{E}{3}\right) = k_{\text{об}} \frac{D^2}{9} \cdot \frac{E}{3} = k_{\text{об}} \frac{D^2 E}{27} \]
Таким образом, скорость прямой реакции уменьшится на коэффициент 9, а скорость обратной — на коэффициент 27.
Теперь, поскольку скорость прямой реакции уменьшается в 9 раз, а скорость обратной в 27 раз, это означает, что скорость обратной реакции становится значительно меньше скорости прямой реакции. В результате, химическое равновесие сместится влево, то есть в сторону образования NO2.
Итак, ваш ответ:
- Скорость прямой реакции уменьшится в 9 раз.
- Скорость обратной реакции уменьшится в 27 раз.
- Химическое равновесие сместится влево.
