Решение задачи по химии: Изомеризация пентана

Для решения данной задачи воспользуемся принципом Ле Шателье, который гласит: если на систему, находящуюся в равновесии, оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится в сторону той реакции, которая ослабляет это воздействие. Уравнение реакции изомеризации пентана: \[ н-C_5H_{12} \rightleftharpoons изо-C_5H_{12} \] Для ответа на первый вопрос нам нужно знать тепловой эффект реакции (\( \Delta H \)). Из справочных данных (стандартные энтальпии образования \( \Delta_f H^0_{298} \)): Для н-пентана: \( \Delta_f H^0 \approx -146,44 \) кДж/моль. Для изопентана (2-метилбутана): \( \Delta_f H^0 \approx -154,5 \) кДж/моль. Вычислим тепловой эффект реакции: \[ \Delta H_{реакции} = \Delta_f H^0(изо-C_5H_{12}) - \Delta_f H^0(н-C_5H_{12}) \] \[ \Delta H_{реакции} = -154,5 - (-146,44) = -8,06 \text{ кДж/моль} \] Так как \( \Delta H < 0 \), реакция является экзотермической (протекает с выделением теплоты). Ответы на вопросы: а) При увеличении температуры: Согласно принципу Ле Шателье, при нагревании равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (поглощающей тепло). Поскольку прямая реакция экзотермическая, обратная реакция будет эндотермической. Вывод: равновесие сместится влево (в сторону исходного вещества — н-пентана). б) При увеличении давления: Давление влияет на равновесие только в системах, где меняется число молей газообразных веществ. В данной реакции: Слева: 1 моль газа (\( н-C_5H_{12} \)). Справа: 1 моль газа (\( изо-C_5H_{12} \)). Так как число молей газа не меняется (\( \Delta n = 0 \)), изменение давления не влияет на положение химического равновесия. Вывод: равновесие не сместится. в) При добавлении в равновесную смесь исходного вещества: При увеличении концентрации исходного вещества (\( н-C_5H_{12} \)), система будет стремиться его израсходовать. Вывод: равновесие сместится вправо (в сторону продукта — изопентана).