Задача:
К каким последствиям приведет повышение давления при проведении реакции типа \(3A_x \rightleftharpoons D_x + C_x\)?
Выберите один ответ:
- к уменьшению скорости реакции
- к уменьшению равновесного выхода продукта
- к никаким
- к уменьшению равновесной степени превращения реагента А
Решение:
Для решения этой задачи нам нужно вспомнить принцип Ле Шателье. Этот принцип гласит, что если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие (изменение температуры, давления или концентрации), то равновесие смещается в ту сторону, которая ослабляет это воздействие.
В данном случае внешнее воздействие — это повышение давления.
Рассмотрим реакцию: \(3A_x \rightleftharpoons D_x + C_x\)
1. Определим количество молей газообразных веществ в левой и правой частях уравнения. * В левой части (реагенты): \(3\) моля вещества \(A_x\). * В правой части (продукты): \(1\) моль вещества \(D_x\) + \(1\) моль вещества \(C_x\) = \(2\) моля продуктов. 2. Сравним количество молей. * Количество молей реагентов = \(3\) * Количество молей продуктов = \(2\) 3. Применим принцип Ле Шателье к изменению давления. * Повышение давления смещает равновесие в сторону меньшего количества молей газообразных веществ. * В нашей реакции меньшее количество молей находится в правой части (продукты: \(2\) моля) по сравнению с левой частью (реагенты: \(3\) моля). 4. Сделаем вывод. * Поскольку повышение давления смещает равновесие в сторону продуктов (вправо), это приведет к увеличению образования продуктов \(D_x\) и \(C_x\). * Увеличение образования продуктов означает увеличение равновесного выхода продукта. * Также это означает, что реагент \(A_x\) будет превращаться в продукты в большей степени, то есть равновесная степень превращения реагента А увеличится.
Теперь рассмотрим предложенные варианты ответов:
- к уменьшению скорости реакции: Давление влияет на скорость реакции, обычно увеличивая ее, так как увеличивается концентрация реагентов. Однако, смещение равновесия — это отдельный эффект. Этот вариант не является прямым следствием смещения равновесия в данном контексте.
- к уменьшению равновесного выхода продукта: Это неверно. Равновесие смещается в сторону продуктов, поэтому выход продукта увеличится.
- к никаким: Это неверно, так как изменение давления влияет на равновесие, если есть изменение количества молей газа.
- к уменьшению равновесной степени превращения реагента А: Это неверно. Поскольку равновесие смещается в сторону продуктов, реагент А будет превращаться в большей степени, то есть равновесная степень превращения реагента А увеличится.
Похоже, в предложенных вариантах ответа нет правильного, который бы соответствовал увеличению равновесного выхода продукта или увеличению равновесной степени превращения реагента А. Возможно, в задании или вариантах ответа допущена ошибка.
Однако, если бы вопрос был "К каким последствиям приведет понижение давления?", тогда равновесие сместилось бы в сторону большего количества молей (влево, в сторону реагентов), что привело бы к уменьшению равновесного выхода продукта и уменьшению равновесной степени превращения реагента А.
Давайте перепроверим условие. Реакция: \(3A_x \rightleftharpoons D_x + C_x\). Молей слева: 3. Молей справа: 1 + 1 = 2. Повышение давления смещает равновесие в сторону меньшего числа молей, то есть вправо (в сторону продуктов). Следовательно, равновесный выход продукта увеличится, и равновесная степень превращения реагента А увеличится.
Если мы должны выбрать один из предложенных вариантов, и все они указывают на "уменьшение", то это может быть опечаткой в вопросе (например, имелось в виду понижение давления) или в вариантах ответа.
Предположим, что вопрос был сформулирован так, чтобы один из вариантов был верным, и, возможно, имелось в виду, что реакция идет в обратную сторону или что-то подобное. Но исходя из строгого применения принципа Ле Шателье к данной реакции и повышению давления, правильный ответ должен быть связан с увеличением выхода продукта или степени превращения реагента.
Если же мы вынуждены выбрать из предложенных, и нет возможности указать на ошибку, то это сложная ситуация. Однако, если бы вопрос был о понижении давления, то ответ "к уменьшению равновесного выхода продукта" или "к уменьшению равновесной степени превращения реагента А" был бы верным.
Вывод (исходя из строгого применения принципа Ле Шателье):
Повышение давления в реакции \(3A_x \rightleftharpoons D_x + C_x\) приведет к смещению равновесия в сторону продуктов (вправо), так как там меньше молей газа (2 моля против 3 молей). Это вызовет увеличение равновесного выхода продукта и увеличение равновесной степени превращения реагента А.
Поскольку ни один из предложенных вариантов не соответствует этому выводу, можно предположить, что в задании есть ошибка.
Если бы вопрос был "К каким последствиям приведет понижение давления при проведении реакции типа \(3A_x \rightleftharpoons D_x + C_x\)?"
Тогда понижение давления сместило бы равновесие в сторону большего количества молей, то есть влево (в сторону реагентов). Это привело бы к:
- к уменьшению равновесного выхода продукта
- к уменьшению равновесной степени превращения реагента А
В таком случае, варианты "к уменьшению равновесного выхода продукта" или "к уменьшению равновесной степени превращения реагента А" были бы правильными.
Окончательный ответ (с учетом возможной опечатки в вопросе, если подразумевалось понижение давления):
Если предположить, что в вопросе имелось в виду понижение давления, то правильным ответом было бы:
к уменьшению равновесного выхода продукта
или
к уменьшению равновесной степени превращения реагента А
Оба эти варианта являются следствием смещения равновесия влево при понижении давления.
Если же строго следовать формулировке "повышение давления", то правильного ответа среди предложенных нет.