Диоксид серы (сернистый ангидрид) SO2 - политропный яд. Всасывается в верхних дыхательных путях. При интенсивном дыхании (например, занятия спортом) значительная его часть…
Диоксид серы (сернистый ангидрид) SO2 - политропный яд. Всасывается в верхних дыхательных путях. При интенсивном дыхании (например, занятия спортом) значительная его часть достигает лёгких. Аэрозоли сернистой кислот приводят к конденсации водяного пара атмосферы и становятся причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег). Показано, что в течение последних 50 лет кислотность дождевой воды увеличилась в 40 и более раз. Под влиянием кислотных осадков погибают леса (разрушение корневой системы, нарушение фотосинтеза), разрушаются памятники культуры, архитектуры (разрушение бетона и других минеральных строительных материалов, оконных стёкл, металлов). Сернистый ангидрид, попавший в атмосферу в результате фотохимических реакций частично превращается в серный ангидрид (SO3). В ясную погоду его содержание составляет 3,1% от SO 2, в пасмурную погоду - 6,8%. В туманную погоду доля серного ангидрида увеличивается до 15,7%. Задания: Объясните, почему в пасмурную и туманную доля серного ангидрида увеличивается. В какую сторону сместится химическое равновесие реакции: 2SO 2(г) + 02(г) ≥ 2SO 3(r) + Q а) при охлаждении реакционной смеси; б) при увеличении концентрации кислорода; в) при использовании катализатора; г) при увеличении давления? 114 2. Сделайте вывод о том, какими способами можно сместить равновесие в сторону образования серного ангидрида.
Давайте подробно разберемся с вашими вопросами по теме сернистого ангидрида (SO₂) и серного ангидрида (SO₃), а также с химическим равновесием в этих реакциях.
1. Почему в пасмурную и туманную погоду доля серного ангидрида увеличивается?
Доля серного ангидрида (SO₃) увеличивается в облачные и туманные погоды по нескольким причинам:
Увлажнение воздуха: В пасмурную и туманную погоду в атмосфере присутствует больше водяного пара. Вода является важным реагентом в образовании серной кислоты (H₂SO₄) из SO₂ и SO₃. Влажность способствует конденсации и взаимодействию этих оксидов серы с водяными каплями, что приводит к образованию серной кислоты.
Увеличение концентрации реагентов: В условиях повышенной влажности реакции между SO₂ и H₂O (вода из тумана) протекают быстрее, что может приводить к превращению большего объема SO₂ в SO₃. Это, в свою очередь, способствует образованию кислотных дождей.
Температура и атмосферное давление: В туманную и пасмурную погоду, как правило, снижаются температуры, что может также способствовать тому, что реакции протекают в сторону образования более стабильных форм соединений.
Таким образом, эти погодные условия способствуют более быстрому превращению SO₂ в SO₃ и увеличивают его содержание в атмосфере.
2. Как сместится химическое равновесие реакции 2SO₂(г) + O₂(г) ⇌ 2SO₃(г) + Q:
Этот процесс экзотермический, то есть выделяет тепло (Q). Смотрим на каждую ситуацию по очереди:
а) При охлаждении реакционной смеси:
- Согласно принципу Ле Шателье, если мы охлаждаем систему, равновесие смещается в сторону, которая производит тепло. В этом случае равновесие сместится в сторону образования SO₃, т.е. вправо.
б) При увеличении концентрации кислорода:
- Увеличение концентрации одного из реагентов (O₂) вызывает смещение равновесия в сторону продуктов реакции (SO₃), т.е. вправо.
в) При использовании катализатора:
- Катализатор ускоряет достижение равновесия, но не смещает его. Он одинаково ускоряет скорость как прямой, так и обратной реакции. Таким образом, смещения не произойдет.
г) При увеличении давления:
- Увеличение давления в реакции с газами часто приводит к смещению в сторону меньшего объема газов. В данном случае у нас 3 молекулы газа (2 SO₂ + 1 O₂) в левой части и 2 молекулы газа (2 SO₃) в правой части. Следовательно, увеличение давления сместит равновесие вправо, в сторону образования SO₃.
3. Вывод о способах смещения равновесия в сторону образования серного ангидрида (SO₃):
На основании анализа можно выделить основные способы, которые позволят сместить равновесие данной реакции в сторону образования серного ангидрида (SO₃):
Увеличение концентрации кислорода (O₂): Это приведет к смещению равновесия вправо, результатом чего станет увеличение образования SO₃.
Снижение температуры: Поскольку реакции являются экзотермическими, охлаждение системы способствует увеличению производства тепла, что также сместит равновесие вправо.
Увеличение давления: Это приведет к смещению равновесия в сторону, где меньшее количество молекул газа - в сторону образования SO₃.
Таким образом, перечисленные методы способны повысить концентрацию серного ангидрида в химической системе.
