. На основании принципа Ле Шателье определите, увеличится ли выход продукта при повышении температуры...

Принцип Ле Шателье гласит, что если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается воздействие (изменение концентраций реагентов, изменение температуры, изменение давления), то система сдвигается в направлении, которое компенсирует это воздействие.

В данном случае, реакция синтеза метанола (CO + 2H2 = CH3OH) является экзотермической (ΔН298 < 0), что означает, что при её прохождении выделяется тепло. При повышении температуры система будет стремиться уменьшить воздействие этого повышения, поэтому равновесие сдвинется в сторону образования меньшего количества тепла, т.е. в сторону реагентов. Таким образом, увеличение температуры приведет к снижению выхода продукта (метанола).

При одновременном понижении давления система также будет стремиться уменьшить этот фактор, поэтому равновесие сдвинется в сторону увеличения давления, то есть в сторону меньшего количества газов в системе. Поскольку метанол является газообразным продуктом, уменьшение давления также будет способствовать уменьшению выхода метанола.

Таким образом, одновременное повышение температуры и понижение давления приведет к уменьшению выхода продукта (метанола) в реакции синтеза.

Принцип Ле Шателье позволяет предсказать, как изменение условий реакции (температуры, давления, концентрации) влияет на положение химического равновесия. Рассмотрим, как изменения температуры и давления повлияют на данную реакцию.

1. Температура:

   • Реакция синтеза метанола из угарного газа и водорода является экзотермической, так как ΔH298 < 0. Это означает, что при повышении температуры равновесие сместится в сторону эндотермической реакции, то есть в сторону образования реагентов (CO и H2), чтобы компенсировать введенное тепло. Таким образом, повышение температуры будет снижать выход метанола.

2. Давление:

   • В данной реакции из трёх молекул газообразных реагентов (1 молекула CO и 2 молекулы H2) образуется одна молекула метанола (CH3OH). Уменьшение общего числа молекул в газовой фазе при переходе от реагентов к продукту означает, что реакция сопровождается уменьшением объёма.
   • Согласно принципу Ле Шателье, понижение давления будет смещать равновесие в сторону увеличения количества молекул, то есть в сторону реагентов (CO и H2). Следовательно, понижение давления также приведет к уменьшению выхода метанола.

Таким образом, одновременно повышая температуру и понижая давление, мы наблюдаем два эффекта, которые оба смещают равновесие в сторону исходных веществ. Это означает, что при таких изменениях условий выход метанола уменьшится.