W pytaniu podano reakcję równowagową: 3NO2 + H2O ↔ 2HNO3 + NO oraz informację, że ΔH < 0. Oznacza to, że kierunek tworzenia produktów jest egzotermiczny (wydziela ciepło).
Zgodnie z regułą Le Chateliera–Brauna układ w równowadze reaguje na wymuszenie tak, aby je osłabić:
- Zmiana temperatury: dla reakcji egzotermicznej "ciepło" można traktować jak produkt. Obniżenie temperatury faworyzuje więc kierunek, który wytwarza ciepło, czyli przesuwa równowagę w stronę produktów (HNO3 i NO). Natomiast podwyższenie temperatury przesuwa równowagę w stronę substratów.
- Zmiana ciśnienia: wpływ ciśnienia rozpatruje się przez liczbę moli gazu po obu stronach. Po stronie substratów występują 3 mole gazowego NO2. Po stronie produktów występuje NO oraz (w zapisie reakcji) 2HNO3; istotą zadania jest porównanie łącznej liczby moli gazu: po lewej jest ich więcej niż po prawej. Zwiększenie ciśnienia przesuwa więc równowagę w stronę z mniejszą liczbą moli gazu, czyli w stronę produktów.
Dlatego odpowiedź "obniży się temperaturę i podwyższy się ciśnienie" jest zgodna z obiema przesłankami jednocześnie: niższa temperatura sprzyja reakcji egzotermicznej, a wyższe ciśnienie sprzyja stronie z mniejszą liczbą moli gazu.
Pozostałe kombinacje są błędne, bo co najmniej jeden z czynników przesuwa równowagę w niekorzystnym kierunku: (1) obniżenie ciśnienia sprzyja stronie z większą liczbą moli gazu, więc zmniejsza uzysk produktów; (2) podwyższenie temperatury dla ΔH < 0 przesuwa równowagę do substratów; (3) mimo korzystnego wpływu ciśnienia, podwyższenie temperatury działa przeciwnie i obniża wydajność w ujęciu równowagowym.
W praktyce technologii chemicznej zawsze rozróżnia się wpływ parametrów na kinetykę (szybkość) i na równowagę (maksymalny możliwy uzysk). To pytanie dotyczy wyłącznie równowagi.
