高中化学平衡定义
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度保持不变。
一定 平均相对 ①当m+n≠p+q时,M一定 分 ②当m+n=p+q时,M一定 子质量M 温 度 其他条件一定时,体系温度一定 体系密度 其他条件一定时,密度一定 其 他 组成成分有颜色时,体系颜色不再变化
[师生互动·解疑难] (1)化学平衡状态是一定条件下的可逆反应进行到最大限度的结果。 (2)对于一个既定的可逆反应,如果其他条件一定,不论采取何种途 径(反应是从反应物开始或从生成物开始),最后都能建立化学平衡状 态。 (3)化学平衡状态不会因时间变化而变化。 (4)可逆反应达到化学平衡状态的根本原因是v(正)=v(逆),正是由 于各物质的消耗速率与生成速率相等,才会有反应混合物中各组分的浓
V正 V逆 V正与V逆
的关系
A转 B转 化 化 率 率
ΔH<0
升 高 温 ↑ 度 降 低 温 度 升 高 温 ↑ 度 降 低 温 度 加
定温
↑
<
←
↓
↓
ΔH> 0
↑
>
→
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↑
↑
m+n< p+q
入 惰 性 气 体
定容
—
—
=
—
—
—
定温 定压
增 大 压 强 减 小 压 强 加 入 惰 性 气 体
定温 定容
—
—
【图像】 可逆反应 aA (g) + bB(g) cC (g)
【注意事项】 ①无气态物质存在的化学平衡,由于改变压强不能改变化学反应速率, 所以改变压强不能使平衡发生移动。 ②在容积不变的密闭容器中,气体反应已达到平衡,若向该容器中充入 与反应体系无关的气体,化学平衡不移动,原因是气态反应物、生成物 的浓度未改变。 ③在容积可变的恒压容器中,充入与反应体系无关的气体,此时虽然总 压强不变,但各气态物质的浓度减小,(相当于减压),平衡向气体体积 增大的方向移动。
-并未参加反应。因此,要使可逆反应FeCl +3KSCNFe(SCN) +3KCl 3 3 的化学平衡发生移动,不宜采用改变c(K+)或c(Cl-)的方法。
④在溶液中进行的反应,如果稀释溶液,反应物浓度减小,生成物浓度 也减小,v正、v逆均减小,但减小的程度不同,总的结果是化学平衡向
反应方程式中化学计量数增大的方向移动。 2压强:其他条件不变时,对于有气体参加的反应,增大压强,会使平衡 向着气体_______的方向移动;减小压强,会使平衡向着气体 ________________的方向移动。但是压强改变,对于有气体参与而 反应前后气态物质系数不变的反应来说,平衡不移动。
三、化学平衡的移动 1含义:当一个可逆反应达到化学平衡状态时,改变外界条件,使v正 v 逆, 平衡就会发生移动,最终v′正 v′逆 ,达到新的化学平衡状态。若 v正 v逆 ,平衡向正反应方向移动;若v正 v逆 ,平衡向逆反应 方向移动。如果改变外界条件v正、v逆 也改变,但改变后v正 v逆 ,则平衡不移动。
动。反之,降低温度,使v正、v逆都减小,但v正减小的倍数更大,即v ′正<v′逆,平衡向放热反应方向移动。
4催化剂:可 到达平衡的时间 【图像】
的增加正逆反应速率,平衡
移动,催化剂能
5. 勒夏特列原理:如果_______影响平衡的一个条件(如 _____________________)平衡就向 能够减弱这种改变的方向移动。 【注意事项】 1 虽然催化剂不能使化学平衡发生移动,但催化剂可缩短可逆反应达 到平衡的时间,因此, 很多可逆反应仍选择使用催化剂。 ②只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向; ③ 仅使用勒夏特列原理于已达平衡的 反应体系,对不可逆过程或未达 到平衡的过程的可逆反应均不能使用勒夏特列原理; ④“减弱影响”不等于“消除影响”; A:在已达平衡的可逆反应中,若增大某物质的浓度,其他条件不变,则
2图示表示: 3、影响平衡移动的因素: (1)浓度:他条件不变的情况下,增大反应物浓度,或减小生成物浓 度,化学平衡向 移动。减小反应物浓度,或增大生成物浓度,化学平衡向 移 动。
【图像】
增大反应物浓度
减小生成物浓度
增大生成物浓度
减小生成物浓度
【注意事项】 ①增加固体或纯液体的量,由于浓度不变,所以化学平衡不移动。例如 可逆反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在某温度下达到平衡后,增加或 移去一部分C(s),化学平衡不移动。 ②工业生产上适当增大廉价的反应物的浓度,使化学平衡向正反应方向 移动,可提高价格较高原料的转化率,以降低生产成本。 ③FeCl3与KSCN在溶液里的反应,实质是Fe3+与SCN-的反应,K+和Cl
第二章
第三节
化学平衡
溶
溶解过程的可逆性:一定条件下的饱和溶液中:固体溶质 液中的溶质
一、可逆反应与不可逆反应
1正反应:_______________进行的反应 逆反应: ________________的反应 2可逆反应:在________下,既向_________方向进行又向________方向 进行的反应,用“” 不可逆反应:有些反应的逆反应进行程度太小因而可忽略,把 ______________________的反应叫不可逆反应,用________号 表示。例如:Ba2++SO===BaSO4↓ 3可逆反应的特点: (1)双向性:可逆反应分为方向相反的两个反应:正 反应和逆反应。 (2)双同性:正逆反应在相同条件下是同时进行的。 (3)共存性:反应物和生成物共存于同一体系中,反应物的转化率 ______________100%。 (4)能量转化类型相反;若正反应放热,则逆反应吸热。 4实例:①N2+3H2
3温度: 其他条件不变时,升高温度,平衡向着________方向移动; 降低温度,
平衡向着________方向移动。 【图像】
【注意事项】 (1)任何的化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热),所以任意可逆反 应的化学平衡状态,都能受温度的影响而发生移动。 (2)若某反应的正反应为放(吸)热反应,则逆反应必为吸(放)热反应,且 吸收的热量与放出的热量相等,但反应热符号相反。 (3)对同一化学反应,若正反应为吸热反应,升高温度,使v正、v逆都增 大,但v正增大的倍数更大,即v′正>v′逆,平衡向吸热反应方向移
2NH3; ②2SO2+O22SO3; ③Cl2+H2OHCl+HClO
二、化学平衡
1化学平衡的建立:(“反”表示反应物,“生”指生成物,“正”指正反 应,“逆”指逆反应) 如果把某一可逆反应的反应物装入密闭容器,反应过程如下:以 CO+H2O(g) CO2+H2反应为例:在一定条件下,将0.01 molCO和0.01 mol H2O(g)通入1 L密闭容器中,开始反应:
=
—
—
—
m+n= p+q
定温 定压
增 大 压 强 减 小 压 强 加 入 惰 性 气 体
体积 不变
—
—
=
—
—
—
m+n> p+q
体积 变大
增 大 压 强 减 小 压 强
【练习一】. 对于密闭容器中的可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g), 根据对化学平衡概念的理解,判断下列各情况下,是否达到平衡。 是否能判断已 可能的情况举例 达平衡 ①各物质的物质的量或各物质的 物质 的量分数一定 混合物体 ②各物质的质量或各物质的质量分数一 系中各成 定 分的含量 ③各气体的体积或体积分数一定 ④总体积、总压强、总物质的量一定 ①单位时间内消耗了m mol A,同时生 成m mol A 正、逆 ②单位时间内消耗了n mol B,同时消 反应速率 耗了p mol C 的关系 ③v(A) :v(B) :v(C) :v(D) = m :n :p :q ①其他条件不变,m+n≠p+q时,总压强 一定 压 强 ②其他条件不变,m+n=p+q时,总压强
平衡向减少该物质的 浓度的方向移动,移动的结果是该物质的浓度比原平衡中的浓度 大。 B:在已达平衡的可逆反应中,若增大平衡体系的压强,其他条件不变(温 度不变),则平衡向减小压强的方向(气体总体积减小的方向)移动,移 动的结果是新平衡的压强比原平衡的压强大。 C:对已达平衡的可逆反应,若升高平衡体系的温度,其他条件不变,则 平衡向消耗热量(吸热)的方向移动,移动的结果是新平衡的温度比原 平衡的温度高。 ⑤. 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,如溶 解平衡、电离平衡、水解平衡等。但它不能解决反应速率的快慢问题。
5. 勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温 度)平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 理解:①只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向; ②. 仅使用勒夏特列原理于已达平衡的 反应体系,对不可逆过程或未达 到平衡的过程的可逆反应均不能使用勒夏特列原理; ③. “减弱影响”不等于“消除影响”; ④. 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,如溶 解平衡、电离平衡、水解平衡等。但它不能解决反应速率的快慢问题。 6. 总结: 化学反应速率、化学平衡、平衡移动三者之间的关系, 以 反应:mA(g)+n B(g) p C(g)+qD(g) ΔH 为例 平 衡 改变条件 达到平 移 达到新平 瞬间 衡前 动 衡 反应 方 改 变 条件 特征 向
(1)反应刚开始时: C反 V正 __ C逆 V逆 (2)反应进行中: C反 V正 _ C逆 V逆 _ (3)肯定最终有一时刻,V正_____V逆此时,C反与C逆 即达到了化学平衡状态,如图所示 2化学平衡的概念:在一定条件下的可逆反应里,当正、逆两个方向的 反应速率________时, 反应体系中所有参加反应的物质的________或________保持恒定的 状态。也就是在给定条件下,反应达到了“________”,这种状态称 为化学平衡状态,简称化学平衡。 3.化学平衡状态的特征 ——研究对象必须是________________。 ↓ ——化学平衡是________平衡,即当反应达到平衡时,正反应和逆 反应都仍在继续进行。 ↓ ——v正____v逆≠0,即同一物质的消耗速率和生成速率 ________(本质)。 ↓ ——在平衡体系中,反应混合物各组分的浓度(或质量)保持 ________。 ↓
——外界条件改变时,平衡可能被破坏,并在新的条件下,建立 _____________。 4达到平衡的标志: 可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要的特征:一是正反应速率 和逆反应速率相等;二是反应混合物中各组分的百分含量保持不变。这 两个特征就是判断可逆反应是否达到化学平衡状态的核心依据。 (1)根本标志:v正=v逆≠0: 有两层含义:对于同一物质而言,该物质的生成速率等于它的 消耗速率;对于不同的物质而言,速率之比等于方程式中的化学计 量数之比,但必须是不同方向的速率。 (2)直接标志:“定”,即反应混合物中各组分的含量保持不变。 (3)间接标志:指所表述的内容并非直接而是间接反映“等”和“定”的 意义。 ①反应物的转化率保持不变。 ②产物的产率保持不变。 ③平衡体系的颜色保持不变。 ④绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。 ⑤某化学键的破坏速率和生成速率相等。 (4)“特殊”标志:指所表述的内容并不能适用所有反应,只适用于某些 反应达到化学平衡状态 ①体系中气体物质的总质量保持不变。 ②体系中气体物质的总物质的量(或体积或分子个数)保持不变。 ③体系中气体物质的平均相对分子质量保持不变。 ④气体的总压强不再发生改变。 ⑤体系中气体的密度不再发生改变。 以上五项中,对于Δn≠0的可逆反应,除①外均是判断平衡的标 志;但对于Δn=0的可逆反应,此五项均不能作为判断平衡的标志。