Влияние понижения температуры на экзотермическую реакцию

Вот решение задачи, оформленное так, чтобы было удобно переписать в тетрадь школьнику.

Вопрос 28

Вопрос:

К каким последствиям приведет понижение температуры при проведении обратимой экзотермической реакции?

Варианты ответов:

1. к увеличению равновесной степени превращения сырья 2. к увеличению скорости процесса 3. к уменьшению равновесного выхода продукта 4. к уменьшению равновесной степени превращения сырья

Решение:

Для ответа на этот вопрос необходимо применить принцип Ле Шателье. **Принцип Ле Шателье** гласит: если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие (изменение температуры, давления или концентрации), то равновесие смещается в сторону, которая ослабляет это воздействие. Рассмотрим условия задачи: * **Обратимая реакция:** Это означает, что реакция может протекать как в прямом, так и в обратном направлении, и в конечном итоге устанавливается химическое равновесие. * **Экзотермическая реакция:** Это означает, что при протекании прямой реакции выделяется тепло. Мы можем представить такую реакцию как: \[ \text{Реагенты} \rightleftharpoons \text{Продукты} + \text{Тепло} \] Теперь рассмотрим, что произойдет при **понижении температуры**: 1. **Влияние на равновесие:** * Понижение температуры – это внешнее воздействие. * Система будет стремиться ослабить это воздействие, то есть компенсировать недостаток тепла. * Для компенсации недостатка тепла равновесие сместится в сторону той реакции, которая выделяет тепло. В данном случае, это прямая экзотермическая реакция. * Смещение равновесия в сторону продуктов означает **увеличение равновесной степени превращения сырья** и, соответственно, **увеличение равновесного выхода продукта**. 2. **Влияние на скорость процесса:** * Понижение температуры всегда приводит к **уменьшению скорости как прямой, так и обратной реакции**. Это связано с тем, что при более низкой температуре молекулы обладают меньшей кинетической энергией, реже сталкиваются и реже достигают энергии активации, необходимой для протекания реакции. Теперь проанализируем варианты ответов: 1. **к увеличению равновесной степени превращения сырья:** Это соответствует выводу из принципа Ле Шателье для экзотермической реакции при понижении температуры. 2. **к увеличению скорости процесса:** Это неверно. Понижение температуры всегда замедляет реакцию. 3. **к уменьшению равновесного выхода продукта:** Это неверно. Увеличение равновесной степени превращения означает увеличение выхода продукта. 4. **к уменьшению равновесной степени превращения сырья:** Это неверно. Равновесие смещается в сторону продуктов, увеличивая степень превращения. Таким образом, понижение температуры при проведении обратимой экзотермической реакции приведет к увеличению равновесной степени превращения сырья, хотя и замедлит достижение этого равновесия.

Ответ:

Правильный ответ: 1. к увеличению равновесной степени превращения сырья