内容正文:
第22讲 化学平衡状态 化学平衡的移动
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。
可逆反应与化学平衡状态的建立
1.化学平衡研究的对象——可逆反应
可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化,而可逆反应属于化学变化。
2.化学平衡状态
(1)概念:一定条件下的可逆反应,当反应进行到一定程度时,正、逆反应的速率相等时,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定,即在给定条件下,该反应中达到了“限度”,这时的状态我们称之为“化学平衡状态”。
(2)建立过程:在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下:
以上过程可用如图表示:
(3)平衡特征。
3.化学平衡状态的判断
项目
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
正、逆反应
速率的关系
在单位时间内消耗了m mol A,同时生成m mol A
平衡
在单位时间内消耗了n mol B,同时生成p mol C
不一定平衡
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
不一定平衡
在单位时间内消耗了n mol B,同时消耗q mol D
平衡
混合物体系中
各组分的含量
各物质的物质的量或物质的量分数一定
平衡
各物质的质量或质量分数一定
平衡
总压强或总体积或总物质的量一定
不一定平衡
压强
m+n≠p+q时,总压强一定(其他条件不变)
平衡
m+n=p+q时,总压强一定(其他条件不变)
不一定平衡
温度
在其他条件不变的条件下,体系温度一定
平衡
颜色
体系的颜色(反应物或生成物有颜色)不再变化
平衡
混合气体的平均
相对分子质量(Mr)
m+n≠p+q时,平均相对分子质量一定
平衡
m+n=p+q时,平均相对分子质量一定
不一定平衡
体系的密度
m+n≠p+q,恒温恒压,体系密度一定
平衡
恒温恒容,体系密度一定
不一定平衡
[理解辨析] 判断下列说法是否正确(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应。( × )
提示:可逆反应必须是在相同条件下正、逆反应同时发生。
(2)SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr与2HBr+H2SO4(浓)Br2+SO2↑+2H2O互为可逆反应。( × )
提示:反应条件不同,后者是浓硫酸,不互为可逆反应。
(3)化学反应达到平衡状态时,只要条件不改变,各物质的浓度就不再改变。( √ )
(4)对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),单位时间里每增加1 mol N2,同时增加3 mol H2,说明反应达到化学平衡状态。( × )
提示:对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),单位时间里每增加1 mol N2,同时增加3 mol H2,都是逆反应的速率,正反应速率未知,无法判断反应是否达到化学平衡状态。
化学平衡状态的判断
1.一定条件下,在恒容密闭容器中发生反应3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH<0,能表示该反应达到平衡状态的是( C )
A.v逆(N2)=v正(H2)
B.v正(HCl)=4v正(SiCl4)
C.混合气体密度保持不变
D.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)=1∶3∶6
解析:A项,利用化学反应速率之比等于化学计量数之比可知,不符合题意;B项,均表示正反应,无论反应是否处于平衡状态都成立,不符合题意;C项,混合气体密度保持不变说明容器中气体质量保持不变,表示该反应达到平衡状态,符合题意;D项,表示的浓度关系与是否平衡无关,不符合题意。
2.在两个绝热恒容的密闭容器中分别进行下列两个可逆反应:
甲:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
乙:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
现有下列状态:
①混合气体平均相对分子质量不再改变;
②气体的总物质的量不再改变;
③各气体组成浓度相等;
④反应体系中温度保持不变;
⑤断裂H—O键速率是断裂H—H键速率的2倍;
⑥混合气体密度不变。
其中能表明甲、乙两容器中反应都达到平衡状态的是( B )
A.①③ B.④⑤ C.③④ D.②⑥
解析:①甲中C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),混合气体平均相对分子质量不再改变,说明各气体的物质的量不变,达到平衡状态,乙中CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),混合气体平均相对分子质量一直不变,所以不能表明反应达到平衡状态;②甲中C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),气体的总