内容正文:
专题04 化学平衡
一、化学平衡
1.可逆反应
(1)概念
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)反应特点
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(填“大于”或“小于”)100%。
(3)表示方法
在方程式中用可逆符号“”表示。
2.化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应中,正反应速率与逆反应速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。
(2)平衡的建立
(3)平衡的特征
3.化学平衡状态的判断
以反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)为例进行说明
可能的情况举例
是否已
达平衡
体系中
各成分
的含量
各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
是
各物质的质量或各物质的质量分数一定
是
各气体的体积或体积分数一定
是
总体积、总压强或总物质的量一定
不一定
正、逆反应
速率的关系
在单位时间内消耗了m mol A,同时生成了m mol A
是
在单位时间内消耗了n mol B,同时消耗了p mol C
是
v(A)∶v(B)∶v(C)∶c(D)=m∶n∶p∶q
不一定
在单位时间内生成了n mol B,同时消耗了q mol D
不一定
压强
m+n≠p+q时,总压强不变(其他条件一定)
是
m+n=p+q时,总压强不变(其他条件一定)
不一定
混合气体的
平均相对分
子质量
当m+n≠p+q时,不变
是
当m+n=p+q时,不变
不一定
气体的密度
密度不变
不一定
颜色
反应体系内有色物质的颜色保持不变
是
温度
绝热体系内温度不变
是
注意:利用相关物质的一些物理量来判断化学反应是否达到平衡时,该“量”一定是“变量”,当“变量”不变时,才说明达到平衡状态——“变量不变,平衡出现”。若物理量为“不变量”,则不能作为平衡标志。
二、化学平衡移动
1.化学平衡移动的过程
2.化学平衡移动与化学反应速率的关系
(1)v正>v逆:平衡向正反应方向移动。
(2)v正=v逆:反应达到平衡状态,不发生平衡移动。
(3)v正<v逆:平衡向逆反应方向移动。
3.影响化学平衡的因素
(1)若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响:
改变的条件(其他条件不变)
化学平衡移动的方向
浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度
向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向逆反应方向移动
压强(对有气体参加的反应)
反应前后气体体积改变
增大压强
向气体分子总数减小的方向移动
减小压强
向气体分子总数增大的方向移动
反应前后气体体积不变
改变压强
平衡不移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化剂
同等程度改变v正、v逆,平衡不移动
注意:“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温恒容条件
原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。
②恒温恒压条件
原平衡体系容器容积增大,各反应气体的分压减小→(等效于减压)
(2)勒夏特列原理
如果改变影响平衡的条件之一(如浓度、温度以及气体反应的压强),平衡将向着减弱这种改变的方向移动,这就是勒夏特列原理。
注意:勒夏特列原理是对外界条件影响化学平衡的一个总述,特别要注意对“减弱这种改变”的正确理解,其中的“减弱”不等于“消除”,更不是“扭转”。具体可这样理解:
①若将体系温度从25℃升高到50℃,则化学平衡向吸热反应方向移动,使得体系的温度降低,达到新的平衡状态时25℃<t<50℃,即不能恢复到原来的25℃。
②若对体系N2(g)+3H2(g)⇌ 2NH3(g)加压,如从10 MPa加压到20 MPa,化学平衡向气体体积减小的方向移动,移动的结果使体系的压强减小,达到新的平衡时10 MPa<p<20 MPa,即不能恢复到原来的10 MPa。
③若增大平衡体系Fe3++3SCN⇌Fe(SCN)3中Fe3+的浓度,如由0.1 mol/L增至0.2 mol/L,则化学平衡向正反应方向移动,使得Fe3+的浓度降低,则在新平衡状态下,0.1 mol/L<c(Fe3+)<0.2 mol/L,即不能恢复到原来的0.1 mol/L。
③勒夏特列原理不仅适用于化学平衡,也适用于其他平衡体系,如电离平衡、水解平衡、溶解平衡等。
三、化学平衡常数及应用
1.概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,用符号K表示。
2.表达式
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(