Reguła przekory (a formalnie reguła Le Chateliera) to najbardziej ludzki temat w całej chemii. Otóż układ w równowadze zachowuje się jak obrażony nastolatek: cokolwiek mu zrobisz, on zrobi na odwrót. Dodasz substratu, pozbędzie się go. Podniesiesz temperaturę, będzie chciał ją zbić. Ściśniesz gaz, ucieknie tam, gdzie mniej moli. Cała sztuka to poprawnie odczytać, w którą stronę „na złość” przesunie się równowaga. Wzięliśmy cztery zadania z jednoznaczną odpowiedzią, część na filmie. Lecimy.
Trzy dźwignie i jedna pułapka
Stężenie/ciśnienie reagenta: dodajesz coś, równowaga ucieka od tego. Ciśnienie całkowite: wzrost przesuwa równowagę w stronę mniejszej liczby moli gazu (liczą się tylko gazy). Temperatura: potraktuj ciepło jak reagent (przy egzotermicznej jako produkt), i znów układ robi na przekór. Pułapka na maturze: tylko zmiana temperatury zmienia wartość stałej równowagi K. Zmiana stężeń, ciśnienia czy katalizator przesuwają równowagę, ale K zostaje bez zmian.
Dla reakcji SO2(g) + ½O2(g) ⇄ SO3(g), ΔH° = −99 kJ/mol, oceń zdania (P/F):
1. Zmiana temperatury nie wpływa na położenie stanu równowagi tej reakcji.
2. Wzrost temperatury spowoduje wzrost wartości stałej równowagi.
3. Obniżenie całkowitego ciśnienia spowoduje spadek wydajności tworzenia SO3.
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
1. Fałsz. Temperatura zawsze wpływa na położenie równowagi.
2. Fałsz. Reakcja jest egzotermiczna, więc wzrost temperatury przesuwa równowagę w lewo, a wartość K maleje.
3. Prawda. Po lewej stronie jest 1,5 mola gazu, po prawej 1 mol. Spadek ciśnienia przesuwa równowagę w stronę większej liczby moli, czyli w lewo, więc SO3 powstaje mniej.
Dla reakcji 4HCl(g) + O2(g) ⇄ 2Cl2(g) + 2H2O(g), ΔH° < 0, wybierz właściwe określenia. Reakcja jest (endotermiczna / egzotermiczna). Aby zwiększyć wydajność produktów, należy (zmniejszyć / zwiększyć) temperaturę oraz (zmniejszyć / zwiększyć) objętość zbiornika.
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
ΔH° < 0 oznacza reakcję egzotermiczną, więc żeby przesunąć równowagę w prawo, temperaturę trzeba zmniejszyć.
Po lewej jest 5 moli gazu (4 + 1), po prawej 4 mole (2 + 2). Aby przesunąć równowagę w prawo (mniej moli), trzeba zwiększyć ciśnienie, czyli zmniejszyć objętość zbiornika.
Produkujesz związek C2H4Cl2 w reakcji egzotermicznej C2H4(g) + Cl2(g) ⇄ C2H4Cl2(g). Które z pomysłów faktycznie zwiększą wydajność? (1) zwiększenie objętości reaktora, (2) zmniejszenie temperatury, (3) usuwanie powstającego C2H4Cl2, (4) dodanie chloru.
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Po lewej 2 mole gazu, po prawej 1 mol. (1) Zwiększenie objętości to spadek ciśnienia, więc równowaga ucieknie w lewo, w stronę większej liczby moli, czyli błędnie zmniejsza wydajność.
(2) Reakcja egzotermiczna, więc obniżenie temperatury przesuwa w prawo, dobrze. (3) Usuwanie produktu ciągnie równowagę w prawo, dobrze. (4) Dodanie substratu (Cl2) przesuwa w prawo, dobrze.
Eten reaguje z parą wodną: C2H4(g) + H2O(g) ⇄ C2H6O(g), ΔH = −46 kJ/mol. W 320 °C i pod 72 bar wydajność równowagowa to w1 = 4,8%. W drugim doświadczeniu podniesiono temperaturę do 420 °C (wydajność w2), w trzecim zwiększono ciśnienie do 84 bar (wydajność w3). Uszereguj w1, w2, w3 od najmniejszej.
Pokaż rozwiązanie
Reakcja jest egzotermiczna, więc wzrost temperatury przesuwa równowagę w lewo i obniża wydajność: w2 < w1.
Po lewej są 2 mole gazu, po prawej 1 mol. Wzrost ciśnienia przesuwa równowagę w prawo (mniej moli), więc wydajność rośnie: w3 > w1.
Układ robi wszystko na złość
Potraktuj równowagę jak obrażonego nastolatka, a przewidzisz każdy jej ruch.
W kursie reguła przekory przestaje być zgadywanką: uczysz się czytać stężenia, ciśnienie i temperaturę na jeden rzut oka. Dostajesz teorię po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.
To wycinek z lekcji o regule przekory. W kursie jest ich więcej: wpływ zmian na stałą równowagi, równowagi w organizmie (czad i hemoglobina), procesy przemysłowe i pełen zestaw zadań maturalnych.
Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku
Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.