2NO(г)+H2(г)<-->N2O(г)+H2O(г) Дельта H>01)Что бы увеличить скорость данной реакции , нужно? 2)Как увеличить выход продуктов? 3)Написать выражение для константы химического равновесия

Дана реакция:

2NO(г) + H₂(г) ⇄ N₂O(г) + H₂O(г), ΔH > 0

Так как ΔH > 0, прямая реакция является эндотермической, то есть идет с поглощением теплоты.

1) Чтобы увеличить скорость данной реакции, нужно:

Скорость реакции можно увеличить следующими способами:

1. Повысить температуру.
При повышении температуры частицы движутся быстрее, чаще сталкиваются и больше столкновений становится эффективными. Поэтому скорость реакции возрастает.

2. Увеличить концентрацию исходных веществ NO и H₂.
Чем больше концентрация реагентов, тем чаще происходят столкновения между молекулами, следовательно, реакция идет быстрее.

3. Увеличить давление.
Так как все вещества находятся в газообразном состоянии, повышение давления приводит к увеличению концентрации газов. Это также увеличивает скорость реакции.

4. Использовать катализатор.
Катализатор уменьшает энергию активации и ускоряет как прямую, так и обратную реакцию. Но важно: катализатор не смещает равновесие и не увеличивает выход продуктов, он только помогает быстрее достичь равновесия.

Итак, для увеличения скорости реакции:
повысить температуру, увеличить давление, увеличить концентрацию NO и H₂, применить катализатор.

2) Как увеличить выход продуктов?

Продукты реакции: N₂O и H₂O.

Чтобы увеличить их выход, нужно сместить равновесие вправо, в сторону образования продуктов.

Рассмотрим факторы.

1. Повысить температуру.
Так как прямая реакция эндотермическая, теплота как бы является «реагентом»:

2NO + H₂ + Q ⇄ N₂O + H₂O

При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, то есть вправо.
Значит, выход N₂O и H₂O увеличится.

2. Повысить давление.
Слева в уравнении:

2NO + H₂ — всего 3 моль газа.

Справа:

N₂O + H₂O — всего 2 моль газа.

При повышении давления равновесие смещается в сторону меньшего числа молекул газа, то есть вправо.
Следовательно, повышение давления увеличит выход продуктов.

3. Увеличить концентрацию исходных веществ NO и H₂.
Если добавить больше реагентов, система будет стремиться их израсходовать, поэтому равновесие сместится вправо.

4. Удалять продукты реакции N₂O или H₂O.
Если продукты удалять из реакционной смеси, равновесие будет смещаться вправо, чтобы образовать новые порции продуктов.

Итак, для увеличения выхода продуктов нужно:
повысить температуру, повысить давление, увеличить концентрацию NO и H₂, удалять N₂O или H₂O из смеси.

Катализатор выход продуктов не увеличивает, он только ускоряет достижение равновесия.

3) Выражение для константы химического равновесия

Для реакции:

2NO(г) + H₂(г) ⇄ N₂O(г) + H₂O(г)

выражение для константы равновесия по концентрациям:

Kc = ([N₂O] · [H₂O]) / ([NO]² · [H₂])

где:

[N₂O] — равновесная концентрация оксида азота(I),
[H₂O] — равновесная концентрация воды,
[NO] — равновесная концентрация оксида азота(II),
[H₂] — равновесная концентрация водорода.

Степени в выражении соответствуют коэффициентам в уравнении реакции. Поэтому концентрация NO стоит во второй степени, так как перед NO коэффициент 2.

Если записывать через парциальные давления газов, то:

Kp = (p(N₂O) · p(H₂O)) / (p(NO)² · p(H₂))