内容正文:
第2讲 化学平衡状态 化学平衡的移动
复习目标
1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡状态的特征。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律。4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
考点一 化学平衡状态
1.可逆反应
(1)定义:在同一条件下既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
(2)特点
①三同:a.相同条件下;b.正、逆反应同时进行;c.反应物与生成物同时存在。
②一小:任一组分的转化率都小于100%。
(3)表示方法:在化学方程式中用“”表示。
2.化学平衡状态
(1)概念:在一定条件下的可逆反应中,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度均保持不变,即体系的组成不随时间而改变的状态。
(2)建立过程
①对于只加入反应物从正向建立的平衡:
②图示
建立过程可以用速率-时间图像表示:
(3)化学平衡状态特征
请指出下列各说法的错因
(1)2H2O2H2↑+O2↑为可逆反应。
错因:条件不同,不是可逆反应。
(2)平衡状态指的是反应静止了,不再发生反应了。
错因:化学平衡是一种动态平衡。
(3)由2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1知,2 mol SO2与1 mol O2在恒压密闭容器中充分反应,可放出196.6 kJ的热量。
错因:2__mol__SO2与1__mol__O2并不能完全反应,放出的热量小于196.6__kJ。
(4)N2O4(g)2NO2(g)达到平衡时,v正(N2O4)等于v逆(NO2)。
错因:达到平衡时,2v正(N2O4)=v逆(NO2)。
(5)对于反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g),若每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2,说明反应达平衡状态。
错因:消耗1__mol__SO3的同时生成1__mol__NO2均表示逆反应方向,故无法判断反应是否达到平衡状态。
(6)在恒温恒容密闭容器中发生反应A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),当压强不随时间而改变,说明反应已达平衡。
错因:此反应为反应前后气体体积不变的反应,故压强始终不发生改变,因此压强不变时,无法说明反应已达平衡。
一、极端假设法确定各物质浓度范围
根据极端假设法判断,假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。
如在恒温恒容密闭容器中发生可逆反应X2(g)+Y2(g)2Z(g),X2、Y2、Z的初始浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1和0.2 mol·L-1
假设反应正向进行到底:
X2(g)+Y2(g) 2Z(g)
0 0.2 0.4
假设反应逆向进行到底:
X2(g)+Y2(g)2Z(g)
0.2 0.4 0
平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0,0.2),Y2∈(0.2,0.4),Z∈(0,0.4)。
二、化学平衡状态的判断方法
1.正逆相等
(1)同一物质(两种表述):v正=v逆、断键数=成键数。
(2)不同物质:
=
2.“变量不变”:如果一个量是随反应进行而改变的(即变量),当其“不变”时反应就达到平衡状态。
(1)混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等会随时间变化而变化,为变量,当其不随时间而改变时,反应达到平衡。
(2)绝热体系中温度为变量,当其不随时间而改变时,反应达到平衡。
(3) 、ρ、p总等,不一定为变量,要根据不同情况进行判断:
注:若有非气体物质参与反应,无论Δn(g)是否等于0,、ρ均为变量,若其恒定不变,则化学反应达到平衡状态。
角度一 化学平衡状态特征
1.在一个密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.2 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达到平衡时,可能出现的数据是( )
A.c(SO3)=0.4 mol·L-1
B.c(SO2)=c(SO3)=0.15 mol·L-1
C.c(SO2)=0.25 mol·L-1
D.c(SO2)+c(SO3)=0.5 mol·L-1
答案 C
2.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是( )
A.c1∶c2=3∶1
B.