Кратко
Необратимые реакции идут практически только в одном направлении и заканчиваются образованием продуктов:
\[ \mathrm{Zn+2HCl\rightarrow ZnCl_2+H_2\uparrow} \]Обратимые реакции идут одновременно в прямом и обратном направлениях. Их обозначают стрелкой \(\rightleftharpoons\):
\[ \mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons 2NH_3} \]
1. Как отличить реакции
Необратимые реакции
Реакция считается необратимой, если практически полностью протекает в одну сторону. Обычно это происходит, когда образуется:
Газ \(\uparrow\): \[ \mathrm{Na_2CO_3+2HCl\rightarrow 2NaCl+H_2O+CO_2\uparrow} \]
Осадок \(\downarrow\): \[ \mathrm{AgNO_3+NaCl\rightarrow AgCl\downarrow+NaNO_3} \]
Вода — слабый электролит: \[ \mathrm{HCl+NaOH\rightarrow NaCl+H_2O} \]
Также обычно необратимы реакции горения:
\[ \mathrm{C+O_2\rightarrow CO_2} \]
Обратимые реакции
В обратимой реакции одновременно происходят два процесса:
\[ \mathrm{A+B\rightleftharpoons C+D} \]
Например:
\[ \mathrm{H_2+I_2\rightleftharpoons 2HI} \]
Это означает:
- водород и йод образуют йодоводород;
- йодоводород одновременно частично распадается на водород и йод.
2. Химическое равновесие
Через некоторое время устанавливается химическое равновесие:
\[ v_{\text{прямой реакции}}=v_{\text{обратной реакции}} \]
Важно: реакция не прекращается. Прямая и обратная реакции продолжаются, но с одинаковыми скоростями. Поэтому состав смеси внешне не изменяется.
Концентрации веществ при равновесии не обязательно одинаковы.
3. Смещение равновесия
Для реакции:
\[ \mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons 2NH_3+Q} \]
равновесие можно сместить вправо, чтобы получить больше аммиака:
- увеличить концентрацию \(\mathrm{N_2}\) или \(\mathrm{H_2}\);
- удалять образующийся \(\mathrm{NH_3}\);
- увеличить давление, так как справа меньше молекул газа;
- понизить температуру, поскольку прямая реакция экзотермическая.
Катализатор ускоряет установление равновесия, но не смещает его и не изменяет количество веществ в равновесной смеси.
4. Алгоритм решения задания
Если нужно определить тип реакции:
- Посмотри на стрелку:
- \(\rightarrow\) — необратимая;
- \(\rightleftharpoons\) — обратимая.
- Проверь продукты:
- есть газ \(\uparrow\);
- есть осадок \(\downarrow\);
- образуется вода;
- идёт горение.
- Если реакция может идти в обоих направлениях, укажи, что она обратимая.
- Если спрашивают о равновесии, запиши: \[ v_{\text{прямой}}=v_{\text{обратной}} \]
Мини-тренировка
Определи тип реакции:
\[ \mathrm{2Mg+O_2\rightarrow 2MgO} \]
\[ \mathrm{H_2+I_2\rightleftharpoons 2HI} \]
\[ \mathrm{BaCl_2+Na_2SO_4\rightarrow BaSO_4\downarrow+2NaCl} \]
\[ \mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons 2NH_3} \]
Ответы:
- Необратимая, реакция горения.
- Обратимая.
- Необратимая, образуется осадок.
- Обратимая.
Главное запомнить: газ, осадок или вода обычно «уходят» из системы, поэтому реакция становится практически необратимой; при равновесии прямая и обратная реакции идут одновременно.
