Сабақ жоспары. Химиялық тепе-теңдік және оның ығысу шарттары. Ле-Шателье принципі

Химиялық тепе-теңдік және оның ығысу шарттары.

Ле-Шателье принципі

Ұзақбергенов Бауыржан, Мұнайлы ауданы, №8 орта мектептің химия пәні мұғалімі

Сабақтың мақсаты:

Білімділік: химиялық тепе-теңдік туралы түсініктерді қалыптастыру, тепе-теңдіктің динамикалық сипатын көрсету және әртүрлі факторлардың

( концентрацияның, температураның және қысымның) химиялық тепе-теңдіктің ығысуына әсерін қарастыру,

Дамытушылық: Ле-Шателье принципін тұжырымдау. Есеп шығару дағдысын одан әрі жетілдіру.

Тәрбиелік: Ұйымшылдыққа, шапшаңдыққа тәрбиелеу.

Сабақтың көрнекілігі: Power Point презентациясы

Құрал-жабдықтар: Д.И.Менделеевтің ПЖ

Сабақтың барысы:

А)Ұйымдастыру бөлімі

Ә)Үй тапсырмасына шолу

- Катализ(өршіткі), катализдің түрлері

- Тежегіштер дегеніміз не?

- Катализдік реакциялар

- Адсорбция, адсорбат, промоторлар, катализдік улар, ферментерге қысқаша сипаттама беріңіздер.

Жаңа тақырыпты түсіндіру:

Тура және кері реакциялар бірдей жылдамдықпен жүрген жағдайда химиялық тепе-теңдік күйі орнайды.Тек қана бір бағытта жүретін және бастапқы әрекеттесуші соңғы заттарға толық айналуымен аяқталатын реакцияны қайтымсыз реакция деп атайды. Қайтымсыз реакцияға қыздырғанда (бертолле тұзы ) калий хлораты мысал бола алады.

2KCIO3 ^tº 2KCI + 3O2 ↑ →

Калий хлораты калий хлориді мен оттегіге толық айналғанда ғана реакция тоқтайды. Қайтымсыз реакциялар онша коп емес. Реакциялардың көбі қайтымды болады. Қайтымды реакциялар деп өзара қарама-қарсы екі бағытта да журетін реакцияларды айтады. Қайтымды реакция теңдеуінің оң және сол жақтарының арасына қарама-қарсы жаққа бағытталған екі стрелка қояды. Қайтымды реакцияға сутегімен азоттан аммиакты синтездеу мысал болады:

N2 + 3H2 2NH3 + Q ↔

Техникада қайтымды реакциялар, әдетте, тиімсіз. Сондықтан оларды әртүрлі әдістермен (қысымды, температураны, және т.б. өзгерте отырып) іс жүзінде қайтымсыз реакцияға айналдырады.

Қайтымсыз реакцияларға олар жүрген кезде.

1. алынған өнімнің біреуі реакция сферасынан бөлініп тұнба түрінде, газ күйінде ұшып кететін, мысалы:

BaCI2 + H2 SO4= BaSO4 ↓ + 2HCI

Na2CO3 + 2HCI = 2NaCI + CO2↑ + H2O

2. өте аз диссоцияланатын қосылыс түзілетін, мысалы су

HCI + Na OH = H2O + NaCI

3. реакция жүргенде өте көп жылу бөлініп шығатын, мәселен магнийдің жану реакциялары жатады.

2Mg + O2 = 2 Mg O, ∆H=+602,5 кДж/моль.

Қайтымды реакциялар теңдеуінің оң және сол бөлігінің отрасына тепе-теңдік белгісі немесе стрелка қойылады.

Химиялық тепе-теңдік

Қайтымды реакциялар аяғына дейін жүрмейді, олар химиялық тепе-теңдік туумен аяқталады. Мысалы, аммиякты сентездеу реакциясын қарастырайық:

N2 + 3 H2 2 NH3 + Q ↔

Әрекеттесуші массалар заңына сәйкес тура ( υ1) және кері (υ2)

υ 1= k1CN2 * C³H2

υ 2= k2 * C² NH3

Ле Шателье принципі

Әрекеттесуші заттардың концентрациясы, температурасы және қысымы (газ күйіндегі реакцияға) өзгергенде химиялық тепе-теңдіктің ығысу бағыты жылжымалы тепе-теңдік приципі немесе Ле Шателье принципі деп те аталатын жалпы ережемен анықталады:

тепе-теңдік күйіндегі системаға сырттан әсер етсе (концентрация, температура, қысым өзгерсе), онда қарама-қарсы екі реакцияның ішінен әсерді азайтатынының жүруіне көмектеседі.

Мұны аммиакты синтездеу реакциясын мысалға ала отырып көрсетейік

N2 + 3 H2 2 NH3 + Q ↔

Егер сыртқы әсер сутегі немесе азот концентрациясын жоғарылатса, онда ол сол заттардың концентрациясын төмендететін реакцияның жүруіне көмек етеді, демек тепе-теңдік аммиактың түзілу бағытына қарай ығысады. Сол сияқты аммиактың концентрациясы көбейсе, онда тепе-теңдік алғашқы заттардың бағытына қарай ығысады.

Теңдеуден көрініп тұрғандай, тура реакция жүргенде жылу бөлінетіндіктен қоспаның температурасы артқан сайын жылу сіңіре жүретін реакцияға жағдай туады да тепе-теңдік бастапқы заттар бағытына қарай ығысады; температураны төмендетсе тепе-теңдік реакция өнімдері бағытына қарай ығысады. Тепе-теңдікке қысымның әсерін байқау үшін теңдеудің сол және оң жағындағы заттардың молекула санын есептеу керек. Келтірілген мысалда теңдеудің сол жағында 2 молекула, ал оң жағында 1 молекула бар. Қысым артқанда молекулалар санының кемуіне әкелетін процесс жүретіндіктен бұл жағдайда тепе-теңдік реакция өнімінің бағытына қарай ығысады.

Қайтымды реакция теңдеуінің оң және сол жағындағы молекулалар саны тең болса, мысалы

N₂+O₂ 2 NO↔

онда қысымның өзгеруі химиялық тепе-теңдіктін ығысуын туғызбайды. Барлық катализаторлар тура және кері реакцияны бірдей шапшаңдатады, сондықтан тепе-теңдіктің ығысуына әсер етпейді, тек қана тепе-теңдікке тез жетуге жағдай туғызады.

Тепе-теңдікті қажет ететін бағытта Ле Шателье принципіне негізделген ығыстыру жолдарының химияда үлкен маңызы бар. Аммиякты синтездеу және басқа да көпдеген өндіріс процестері тепе-теңдікті алынатын заттардан мол өнім алуға мүмкіндік беретін бағытта ығыстыру әдістерінің арқасында игерілді. Көпдеген процестерде тепе-теңдікті реакция өнімдерінің бағытына қарай ығыстыру реакция сферасынан түзілетін заттарды шығарып алу арқылы іске асады.

Бекіту сұрақтары:

1. Қайтымды реакция дегеніміз не?

2. Қайтымсыз реакция дегеніміз не?

3. Химиялық тепе-теңдік дегеніміз не?

4. Химиялық тепе-теңдіктің ығысуна әсер ететін жағдайлар қандай?

5. Ле Шателье принципі

1-есеп. Қай фактордың (қысым, температура, катализатор) әсері:

CO2(Г)+C(Г) ↔2CO (Г) ∆Hº=159 кДж

Реакциясында орнаған тепе-теңдікті СО түзілуі жағына ығыстырады.

Шешуі:

Көміртек (ІІ) оксидінің (СО) түзілуі реакциясы эндротермиялық реакция екендігі оның энтальпиясының мәнінен көрініп тұр. Реакция нәтижесінде 1 моль газ тәрізді реагенттен 2 моль газ тарізді өнім түзіліп тұр.

Ле-Шателье-Браун принципі бойынша эндотермиялық реакция кезіне орнаған тепе-теңдік СО түзілуі жағына ығыстыру үшін температураны жоғарлату немесе қысымды төмендету керек.

2-есеп. Келесі реакция теңдеулерінің тепе-теңдік константаларының өрнектерін жазыңдар:

Шешуі:

Реакция теңдеуі

Тепе-теңдік константасы өрнегі

А

2SO₂+O₂←→2SO₃

[SO₃]²

К=--------------------

[SO₂]² * [O₂]

N₂+3H₂ ↔ 2NH ₃

[NH₃]²

K=--------------------

[N₂] * [H₂]³

Na₂CO₃+H₂O ↔ NaHCO₃

+ Na OH

[NaHCO₃] * [ Na OH ]

K=-------------------------------

[Na₂CO₃] * [H₂O]

В

CaCO₃(қ) ↔ CaO(қ) + СО₂(г)

K=[CO₂]

3-есеп. Егер белгілі бір температурада бастапқы алынған 5 моль СО мен 4 моль С12 әрекеттесу нәтижесінде 1,5 моль СОС12 түзілген болса, онда:

СО_(r)+CL _2(r) ↔ COCI₂

Процесінің тепе-теңдік константасы қандай болған?

Шешуі:

Химиялық реакция теңдеуі бойынша пропорциялар құрып, реагенттердің реакцияға түскен және артылып қалған мөлшерлерін, сонымен қатар түзілген өнімнің зат мөлшерін тауып, төмегі кестені толтырамыз:

СО_(r)

моль

+

Сl_2(r)

моль

↔

СОСl₂

моль

Бастапқысы

5

+

4

↔

-

Әрекеттескені

1,5

+

1,5

↔

1,5

Қалғаны

3,5

2,5

1,5

Тепе-теңдік коныстантасы:

к _тура [СОCl₂ ] 1.5 моль/л

K= ------------- = --------------- = ------------------------------ =0.17( моль/л)^-1

K _кері [CO]*[Cl₂] 3.5 моль/л ^* 2.5 моль/л

4-есеп. Егер реакцияның температуралық коэффициенті үшке тең болса ᵞ=3, температураны 150º С-дан 200ºС-ға көтерілгенде, реакцияның жылдамдығы қанша есе артады?

Шешуі:

υТ₂ (Т2-Т1) (200-150)

--------- = ᵞ ---------- =3 --------------- =3⁵ =243 есе

υТ₁ 1010

5-есеп. Егер А затының бастапқы концентрациясы 0,22 моль/л,

ал 10 секундтан кейін 0,215 моль/л болса, А+В=2С реакциясының орташа жылдамдығы қандай екенін есептеңіздер. Осы уақытта В заттының концентрациясы қалай өзгерді?

( 0,22-0,215) 0,005

Шешуі: υ(А) = ---------------- = ------------ = 0,0005 моль/л*с.

10 10

Реакция теңдеуі бойынша В затының коцентрациясының өзгерісі А затының концентрациясының өзгерісіне тең.

Бағалау.

Үйге тапсырма: § 4.4; 4.5 оқып білу. 1-4 жаттығуларды орындау.