在一定条件下,当可逆反应达到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应体系中所有反应物和产物的浓度不再变化。我们把这种状态称为“化学平衡态”,简称化学平衡。
1.化学平衡研究的对象——可逆反应
在相同的条件下,化学反应可以在正反应方向和反反应方向上进行。
⑷表示方法
在化学方程式中,“=(可逆)”表示可逆反应。
3.特征
三和一小学。
(1)三种:
①同等条件下;
②阳性反应和阴性反应同时进行;
③反应物和生成物同时存在。
②一个小:
任何成分的转化率都小于100%。
⑷特点
⑵逆:化学平衡的研究对象是可逆反应。
⑵:建立化学平衡状态的条件是正反应速率和逆反应速率相等。
即v(正)= v(反)≠0
⑵动态:化学平衡是动态平衡。虽然v(正)= v(负),但正反反应还在继续。
⑶:在平衡体系混合物中,反应物和产物的浓度或百分比应保持不变。(不随时间变化)
5]变化:任何化学平衡状态都是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、温度、压力有关)。当外界条件发生变化时,原有的平衡可能被破坏,平衡也会发生变化(天平会动)。在新条件下建立新的平衡状态。
⑷化学平衡状态的判断
具体方法是“一等六定”:
第一,正负反应率相等;
六:
(1)一定量的物质,
②平衡浓度是一定的,
③保持百分含量不变,
④反应的转化率是一定的,
⑤产品的产量是一定的,
⑥正、逆反应速率恒定。
除了上面提到的“一级六定”,还可以考虑以下几点:
①同一物质单位时间的消耗量等于产量。
②不同物质间消耗物质的量与生成物质的量之比符合化学方程式中各物质的化学计量比。
③在一定条件下,体系中反应物的转化率或产物的产率达到最大值,不随时间变化。
④对于变色的可逆反应,体系颜色不再随时间变化,说明反应处于平衡状态。如2NO2(g)=(可逆)N2O4(g)。
⑹理解化学平衡的注意事项
(1)体系中各组分的数量浓度、体积分数和数量分数保持不变。
⑵对于同一物质,打破化学键的物质的量等于形成化学键的物质的量。
⑵对于吸热或放热反应,绝热系统的温度是恒定的,说明反应处于平衡状态。
(4)如果一个量随着反应的进行而变化,当它保持不变时就处于平衡状态;一个随反应进行的常数不能作为判断是否处于平衡状态的依据。
⑸根据压力是否变化判断可逆反应是否达到平衡时,应注意两点:
第一,容器的容积是否可变;
第二,反应前后气体的体积是否变化。
[6]都是气体参与的体积可变反应,体系的压力和平均相对分子量不再随时间变化。
⑵固体和纯液体不能用浓度来表示,所以改变固体和纯液体的量对速率和平衡没有影响。所以看到可逆反应方程式时,先圈出“固体和纯液体”,再注意“=(可逆)”两边气态物质系数之和的关系。
⑻涉及气体平均密度、气体平均相对分子质量(摩尔质量)时,必须从公式
ρ=m/V,M=m/n分析,还要注意体积是否固定。
⑼注意转化率的变化规律。转换率以百分比或小数表示。我们需要百分比,而不是分数。
主动平衡的问题
先看清楚是“恒温定容(即恒温定容)”还是“恒温定压(变容,即恒温定压)”。
还有一种“恒温恒容”的特例:a (g)+2b (g) =(可逆)3C(g)。因为这类反应的特点是反应前后气体量不变,所以也是“恒温恒压”。
⑷应用勒查特莱原则时,要注意不要走入误区。
(1)是否真的改变了影响化学平衡的条件。例如:
①当化学平衡体系中固体或纯液体物质的量发生变化时,影响不变。
化学平衡条件;
(2)即使在有气体的化学平衡体系中,也是恒温恒容充入惰性气体,影响化学平衡的条件不变。
(2)是否存在可逆的反应方向,可以减弱某一条件的变化,如
Ma (g)+Nb (g) =(可逆)PC (g)+QD (g),M+N = P+Q型可逆反应。它没有气体体积膨胀或收缩的反应方向,即使改变压力,化学平衡也不动。
(3)天平向哪个方向移动,物质的量增加,但物质的浓度不一定增加。
①不要把平衡向正反应方向的移动等同于原料转化率的提高。反应物总量不变时,平衡向正反应方向移动,反应物转化率增加;当增加一种反应物的浓度,使平衡向正反应方向移动时,其他反应物的转化率只会增加,而其本身的转化率会降低。
②不要把V(正)的增加等同于平衡向正反应方向移动。只有当V(正)> V(负)时,天平才能向正反应方向移动。
③当反应混合物中各物质的浓度变化相等时,应视为压力的变化。例如,当N2+3H2 =(可逆)2NH3在恒温恒容下达到平衡时,N (N2) ∶ N (H2) ∶ N (NH3) = 1 ∶ 2 ∶ 3。如果容器中装有1molN2、2molH2和3molNH3,平衡将向正方向移动。
⒑图像分析
(1)认识坐标系,找出纵坐标和横坐标所代表的意义,并与勒查特莱原理联系起来。
Analyze先用横坐标画一条曲线的变化趋势,然后在横坐标上画一条竖线,从高度来分析。
(3)一般横坐标是时间的曲线,曲线上的点不一定都表示平衡态;横坐标是温度或压力的曲线,曲线上的点一般表示平衡状态。这些点之间的关系反映了化学平衡的移动。
(4)看到起点、拐点、终点,看到曲线的变化趋势。
5]注意“拐点”。时间少的速率快,温度高,压力大。
【6】先转先平。在转化~时间图上,带有拐点的曲线首先达到平衡,(代表高温、高压或添加催化剂)。这条曲线表明反应速率快,表明温度高,催化剂存在,压力高。这时候逆向推理就能说明变化的温度、浓度、压力都高。
⑺坚持可逆反应的特征,看正反应方向是吸热还是放热,体积是增加还是减少,是否恒定,固体还是纯液体物质参与或生成等。
能够看到速度的变化和变化的大小,并弥合条件和变化之间的差距。
⑼用图像分析方程解题时,渐减的量通常写成反应物,渐增的量写成乘积。如果每种物质的浓度在某一时刻没有变化,说明是可逆反应,要用“=(可逆)”连接。请注意,曲线相交并不意味着达到平衡。
⑽设一个会,讨论两个。当图像中有三个量时,先假设其中一个量不变,再讨论另外两个量之间的关系。(因为平衡运动原理只适用于“单因素”的变化),即在确定横坐标所示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后,有时需要做辅助线。(通常画一条竖线),并讨论横坐标与曲线的关系。
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