Для того чтобы понять, какие из представленных уравнений обратимых реакций не сместят химическое равновесие при изменении давления, первое, что следует сделать, — это вспомнить правило Ле Шателье. Это правило говорит о том, что если на систему в равновесии воздействовать с внешней стороны, например, изменять давление, система будет смещать равновесие в ту сторону, которая уменьшает действие этого воздействия.
Смещение равновесия зависит от изменения количества моль газов в реакциях. Рассмотрим каждое из предложенных уравнений:
а) MgCO₃ ± MgO + CO₂
- Левая сторона: 1 моль MgCO₃ (твердое вещество, не считается в газах)
- Правая сторона: 1 моль MgO (твердое вещество, не считается в газах) + 1 моль CO₂ (газ)
Общее количество моль газов:
Изменение давления: Увеличение давления сдвинет равновесие вправо, чтобы уменьшить количество газов; уменьшение давления — влево.
Реакция зависит от изменения давления, поэтому это уравнение не подходит.
б) HCOOH + C₂H₅OH ± HCOOC₂H₅ + H₂O
- Левая сторона: 1 моль HCOOH (жидкость) + 1 моль C₂H₅OH (жидкость)
- Правая сторона: 1 моль HCOOC₂H₅ (жидкость) + 1 моль H₂O (жидкость)
Общее количество моль газов:
Так как ни одна из сторон не содержит газов, изменение давления не повлияет на равновесие.
Это уравнение подходит.
в) 3Fe + 4H₂O(пар) ± Fe₃O₄ + 4H₂
- Левая сторона: 4 моль H₂O (газ) + 3 моль Fe (твердое вещество, не считается в газах)
- Правая сторона: 1 моль Fe₃O₄ (твердое вещество, не считается в газах) + 4 моль H₂ (газ)
Общее количество моль газов:
Общее количество газов одинаково с обеих сторон, следовательно, изменение давления не изменит равновесие.
Это уравнение подходит.
г) C₂H₄ + H₂ ± C₂H₆
- Левая сторона: 1 моль C₂H₄ (газ) + 1 моль H₂ (газ)
- Правая сторона: 1 моль C₂H₆ (газ)
Общее количество моль газов:
Здесь, если давление увеличивается, равновесие сдвинется в сторону меньшего количества газов, т.е. вправо.
Реакция зависит от изменения давления, поэтому это уравнение не подходит.
Итог:
Из четырех предложенных уравнений, обратимые реакции, в которых изменения давления не вызовут смещения химического равновесия, это:
- б) HCOOH + C₂H₅OH ± HCOOC₂H₅ + H₂O
- в) 3Fe + 4H₂O(пар) ± Fe₃O₄ + 4H₂