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. Кратко написать
Решим задачу по пунктам и подробно обсудим каждый из них.
1. Объяснение повышения доли серного ангидрида (SO3) в пасмурную и туманную погоду:
Причиной увеличения доли серного ангидрида в атмосфере при пасмурной и туманной погоде является изменение условий, способствующих фотохимическим реакциям.
- В ясную погоду солнечное светило активизирует фотохимические реакции, которые способствуют образованию SO3 из SO2. Однако наличие облаков и тумана в пасмурную погоду приводит к:
- Увеличению времени контакта между SO2 и водяными каплями, что способствует химическим реакциям, превращающим SO2 в SO3.
- Увеличению влажности и более низким температурам, что также влияет на химическую активность веществ в атмосфере.
Таким образом, в условиях высокой влажности и легкого конденсирования водяного пара реакция проходит эффективнее, в результате чего доля серного ангидрида увеличивается.
2. Сдвиг химического равновесия реакции:
Рассмотрим реакцию: \[ 2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g) + Q \]
где \( Q \) - это теплота, выделяемая при реакции (экзотермическая реакция).
a) При охлаждении реакционной смеси:
- При охлаждении температура системы снижается. Согласно принципу Ле Шателье, система будет стремиться компенсировать это изменение. Поскольку реакция экзотермическая, тепло (Q) выделяется при образовании SO3. Поэтому следует ожидать смещение равновесия вправо — к увеличению производства SO3.
б) При увеличении концентрации кислорода:
- Увеличение концентрации \( O_2 \) прямо влияет на систему. Реакция сдвинется вправо для потребления лишнего кислорода и образования SO3.
в) При использовании катализатора:
- Катализатор не влияет на положение равновесия, он лишь ускоряет достижение равновесия. Поэтому положение равновесия останется неизменным, эффект будет только в скорости.
г) При увеличении давления:
- При увеличении давления и наличии газовых реагентов равновесие сместится в сторону наименьшего объема, то есть вправо (к образованию SO3), так как с обеих сторон у нас 3 молекулы газа, поэтому в данном случае увеличение давления не изменит соотношение.
Вывод о способах смещения равновесия:
Для смещения равновесия реакции в сторону образования серного ангидрида (SO3) можно использовать следующие способы:
- Снижение температуры: способствует образованию SO3, так как реакция экзотермическая.
- Увеличение концентрации кислорода: больше кислорода приведет к увеличению образования серного ангидрида.
- Увеличение давления: может ускорить процесс, однако в данной реакции этот способ менее эффективен.
- Использование катализатора: увеличит скорость достижения равновесия, но не сдвинет его само положение.
Таким образом, для эффективного процесса образования SO3 необходимо использование первых двух методов — понижения температуры и увеличения концентрации кислорода.
