W reakcji: H2(g) + Cl2(g) ⇄ 2HCl(g) podano, że jest to reakcja egzotermiczna. Oznacza to, że w ujęciu energetycznym ciepło jest "oddawane" do otoczenia, a dla opisu równowagi można myśleć schematem: reagenty ⇄ produkty + ciepło.
Cel: zwiększyć wydajność otrzymywania chlorowodoru, czyli w praktyce zwiększyć uzysk równowagowy HCl (więcej produktu w stanie równowagi).
Zgodnie z zasadą Le Chateliera układ w równowadze przeciwdziała zmianie warunków. Jeśli obniżymy temperaturę, to "zabieramy" układowi ciepło. Układ będzie dążył do wytworzenia większej ilości ciepła, a więc przesunie równowagę w stronę kierunku egzotermicznego. Ponieważ kierunek prowadzący do HCl jest egzotermiczny, przesunięcie następuje w stronę produktów, co zwiększa ilość HCl w mieszaninie równowagowej.
Dlaczego pozostałe propozycje nie są właściwe?
- "Podwyższyć temperaturę." Podniesienie temperatury działa odwrotnie: układ będzie "zużywał" nadmiar ciepła, więc preferowany stanie się kierunek endotermiczny (w tym przypadku w stronę reagentów). To obniża uzysk HCl w stanie równowagi.
- "Obniżyć ciśnienie." Zmiana ciśnienia w układach gazowych wpływa na równowagę wtedy, gdy zmienia się całkowita liczba moli gazu po obu stronach równania. Tutaj po lewej stronie są 2 mole gazu (1 mol H2 + 1 mol Cl2), a po prawej 2 mole gazu (2 mol HCl). Skoro liczba moli gazu jest taka sama, to sama zmiana ciśnienia nie powoduje istotnego przesunięcia położenia równowagi.
- "Podwyższyć ciśnienie." Analogicznie jak wyżej: brak przewagi liczby moli po którejkolwiek stronie powoduje, że wzrost ciśnienia nie daje efektu "przepchnięcia" reakcji w stronę produktów.
Wskazówka egzaminacyjna: zawsze rozdzielaj w głowie kinetykę (wyższa temperatura zwykle zwiększa szybkość reakcji) od termodynamiki (wyższa/niższa temperatura może przesuwać równowagę). W tym zadaniu pytanie dotyczy wydajności/uzysku równowagowego, więc decyduje przesunięcie równowagi.
