KWALIFIKACJA CHM6 - STYCZEŃ 2017

PYTANIE NR 31.
W jakich warunkach należy prowadzić proces przebiegający zgodnie z reakcją przedstawioną powyższym równaniem, aby uzyskać przesunięcie stanu jej równowagi w kierunku produktów?
Ilustracja przedstawia równanie chemiczne reakcji syntezy tlenku azotu (NO) z azotu (N2) i tlenu (O2).
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Zgodnie z zasadą Le Chateliera podwyższenie temperatury sprzyja kierunkowi endotermicznemu.
Jeśli w danej reakcji równowagowej tworzenie produktów wymaga pobrania ciepła, to prowadzenie procesu w możliwie wysokiej temperaturze przesuwa równowagę w stronę produktów. Zmiana ciśnienia działa tylko w reakcjach gazowych i zależy od liczby moli gazu.

Pełne wyjaśnienie:

Położenie równowagi reakcji odwracalnej zależy od warunków zewnętrznych. Zasada Le Chateliera mówi, że układ będący w równowadze, po zaburzeniu (np. zmianą temperatury), reaguje tak, aby to zaburzenie "osłabić".

Temperatura: traktujemy ciepło jak "składnik" procesu. Gdy tworzenie produktów jest endotermiczne (wymaga dopływu energii), to zwiększenie temperatury sprzyja właśnie temu kierunkowi, ponieważ układ zużywa dostarczone ciepło. W konsekwencji wzrasta udział produktów w mieszaninie równowagowej. Dlatego poprawna odpowiedź wskazuje prowadzenie procesu w możliwie wysokiej temperaturze.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne lub nieuniwersalne?

  • Pod zmniejszonym ciśnieniem oraz pod zwiększonym ciśnieniem: wpływ ciśnienia na równowagę dotyczy głównie reakcji w fazie gazowej i zależy od tego, po której stronie równania jest więcej moli gazu. Bez takiej przewagi (albo gdy liczby moli gazu są równe) zmiana ciśnienia nie przesuwa równowagi w przewidywany sposób lub nie przesuwa jej istotnie.
  • W możliwie niskiej temperaturze: obniżenie temperatury sprzyja kierunkowi egzotermicznemu. Jeśli w tym zadaniu produkty powstają w kierunku endotermicznym, to niska temperatura przesunęłaby równowagę w stronę substratów, zmniejszając uzysk produktów.

Wskazówka egzaminacyjna: nie myl wpływu temperatury na szybkość reakcji z wpływem na położenie równowagi. Szybkość zwykle rośnie z temperaturą dla obu kierunków, ale przesunięcie równowagi zależy od efektu cieplnego reakcji (endo/egzo) widocznego w zapisie równania.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Temperatura przesuwa równowagę w stronę kierunku, który ją "zużywa". Dla reakcji endotermicznej podwyższenie temperatury sprzyja produktom, a dla egzotermicznej sprzyja substratom. To wynika z zasady Le Chateliera, która opisuje odpowiedź układu na zaburzenie.
W reakcji endotermicznej powstawanie produktów wymaga dopływu ciepła. Zwiększając temperaturę, dostarczasz energii, którą układ może "wchłonąć" poprzez przesunięcie równowagi w stronę produktów. Układ przeciwdziała zmianie, konsumując dodane ciepło.
Endotermiczna oznacza, że w kierunku tworzenia produktów układ pobiera ciepło z otoczenia. W równowadze ma to skutek taki, że podwyższenie temperatury sprzyja produktom, a obniżenie temperatury sprzyja substratom.
Nie. Ciśnienie istotnie wpływa głównie na równowagi gazowe i przesuwa je w stronę mniejszej liczby moli gazu. Jeśli po obu stronach jest tyle samo moli gazu albo reakcja nie dotyczy fazy gazowej, zmiana ciśnienia może nie dać oczekiwanego efektu.
Najczęściej informację podaje zapis równania (np. obecność ciepła po stronie substratów lub produktów) albo znak i opis zmiany entalpii. Jeśli "ciepło" jest po stronie substratów, kierunek w prawo jest endotermiczny; jeśli po stronie produktów, kierunek w prawo jest egzotermiczny.
Szybkość mówi, jak szybko układ dochodzi do równowagi, a nie gdzie ta równowaga się znajduje. Podwyższenie temperatury zwykle zwiększa szybkość obu kierunków reakcji, ale położenie równowagi zależy od tego, czy kierunek do produktów jest endo- czy egzotermiczny.
Najczęstsze to: automatyczne wybieranie "wysokiej temperatury" bez sprawdzenia endo/egzo, traktowanie ciśnienia jako zawsze korzystnego, ignorowanie liczby moli gazu oraz mylenie wpływu temperatury na szybkość z wpływem na skład w stanie równowagi.
Gdy reakcja zachodzi w fazie gazowej i liczba moli gazu zmienia się między substratami a produktami. Wtedy zwiększenie ciśnienia sprzyja stronie o mniejszej liczbie moli gazu, co jest wykorzystywane m.in. w doborze parametrów pracy reaktorów.
Dobór temperatury to kompromis między położeniem równowagi (uzysk) a kinetyką (szybkość) i bezpieczeństwem procesu. Dla reakcji endotermicznych wyższa temperatura zwykle poprawia uzysk, ale może zwiększać koszty energii i wymagania materiałowe aparatury.
Ćwicz schemat: (1) rozpoznaj endo/egzo, (2) oceń wpływ temperatury, (3) sprawdź, czy ciśnienie ma sens (faza gazowa i liczba moli), (4) dopiero potem wybierz odpowiedź. Pomaga rozwiązywanie krótkich zadań jakościowych z różnymi przykładami.
info

Statystycznie 49% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Zmiana ciśnienia działa tylko w reakcjach gazowych i zależy od liczby moli gazu."

Źródła:

  • IUPAC Gold Book: "Le Chatelier principle" — https://goldbook.iupac.org/terms/view/L03589 (accessed 2026-02-18)
  • OpenStax Chemistry 2e: section on "Le Châtelier’s Principle" — https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/13-7-le-chateliers-principle (accessed 2026-02-18)
  • OpenStax Chemistry 2e: section on "Effects of Temperature on Equilibrium" — https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/13-8-effects-of-temperature-on-equilibrium (accessed 2026-02-18)

Materiały:

  • Podręcznik chemii fizycznej: rozdziały o równowadze chemicznej i wpływie temperatury
  • Materiały dydaktyczne do kwalifikacji dotyczące prowadzenia procesów równowagowych w przemyśle
  • Zadania rachunkowe i jakościowe z przesunięć równowagi (temperatura, ciśnienie, stężenie)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego