一、化学平衡的建立。
1.可逆反应的定义:在条件下的化学反应称为可逆反应。例如。
2.化学平衡的建立:以co(g) +h2o(g)co2(g) +h2(g) 反应为例。在一定条件下,将0.
1mol co和0.1molh2o(g)通入1l密闭容器中,开始反应:
⑴ 反应刚开始时:反应物的浓度正反应速率。
生成物的浓度为逆反应速率为。
⑵ 反应进行中: 反应物的浓度正反应速率。
生成物的浓度逆反应速率。
⑶ 肯定最终有一时刻,正反应速率与逆反应速率。
此时,反应物的浓度。
生成物的浓度也。
正反应速率和逆反应速率随时间的变化关系如图所示。
3.化学平衡状态:
定义:在一定条件下的里相等,反应混合物中保持不变的状态。
说明】化学平衡研究的对象是可逆反应,只有可逆反应才有可能存在化学平衡状态,不可逆反应不能讨论化学平衡问题。
4.化学平衡状态特征:
⑴“动”指化学平衡是一种反应达到平衡状态时,反应并没有停止。
⑵“等”指和相等,都大于零。
“定”指平衡体系混合物中一定,不再随时间改变而改变。
“变”指当改变时,原平衡被破坏,会使在新条件下建立新的平衡。
说明】化学平衡状态是可逆反应进行到最大限度的结果,反应混合体系中各组分的浓度不变。
一经建立化学平衡状态,不会因时间的变化而变化,但因外部条件的改变会引起化学平衡的改变。
5.化学反应达到平衡状态的标志。
一)直接标志:
以 ma(g) +nb(g) pc(g) 为例。
1.速率关系:同一物质正反应速率与逆反应速率相等,a消耗速率与a的生成速率相等;
a消耗速率与c的消耗速率之比等于m∶p b生成速率与c的生成速率之比等于n∶p
2.混合物中各物质的物质的量浓度、体积、体积分数、物质的量、物质的量分数、质量、质量分数等保持不变。 均可判断该反应达到平衡状态。
二)间接标志:
反应① n2(g) +3h2(g) 2nh3(g) 反应② h2(g) +i2(g) 2hi(g) 根据以下标志,判断反应①、反应②是否达到平衡状态:
1.混合气体的总物质的量不再改变反应反应。
2.在恒温、恒压条件下,混合气体的总体积不再改变:反应反应。
3.在恒温、恒容条件下,混合气体的压强不再改变: 反应反应。
4.反应混合体系中各组分的浓度不再改变: 反应反应。
5.反应混合体系中各气体的体积分数不再改变: 反应反应。
6.混合气体的平均相对分子质量m不再改变: 反应反应。
7.反应混合体系中的温度不再改变反应反应。
8.恒容条件下,反应混合气体的密度不再改变: 反应反应。
9.恒压条件下,反应混合气体的密度不再改变: 反应反应。
10.反应混合体系中,气体的颜色不再改变: 反应反应。
练习】1.在一定温度下,反应a(g)+3b(g) 2c(g)达到平衡的标志是( )
a.c生成的速率与c分解的速率相等 b.单位时间生成nmola同时生成3nmolb
c.a、b、c的浓度不再变化d.a、b、c的分子数比为1︰3︰2
2.下列说法可说明反应n2(g) +3h2(g) 2nh3(g)已达平衡的是( )
a.一个n≡n键断裂的同时,有3个h-h键形成 b.c(n2)、c(h2)、c(nh3)相等。
c.一个n≡n键断裂的同时,有6个n-h键形成 d.反应混合物的平均分子量不再变化。
3.在一定温度下,反应a2(g)+b2(g)2ab(g)达到平衡的标志是( )
a.单位时间生成n mol的a2同时生成n mol的ab
b.容器的总压不随时间变化。
c.单位时间生成2n mol的ab同时生成n mol的b2
d.单位时间生成n mol的a2同时生成n mol的b2
4.下列能说明反应 h2(g) +i2(g) 2hi(g) 已达平衡的是( )
a.气体的压强不再变化b.气体的平均分子量不再变化。
c.气体的颜色不再变化d.h2、i2、hi的物质的量不再变化。
5.可逆反应2no2(g) 2no (g) +o2(g),在恒容密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是( )
① 单位时间内生成n mol o2的同时,生成2n mol no2
单位时间内生成n mol o2的同时,生成2n mol no
v(no2)、v(no)、v(o2)之比为2︰2︰1
④ 反应混合体系中,气体的颜色不再改变
⑤ 反应混合气体的密度不再改变混合气体的平均相对分子质量m不再改变
⑦ v(正no2)与v(正no)之比为1︰1 ⑧ v(正no2)与v(逆o2)之比为2︰1
二、化学平衡的移动。
当一个可逆反应达到化学平衡状态后,如果改变等反应条件,达到平衡的反应混合物里也会随之改变,从而达到新的平衡状态。可逆反应中、旧新过程叫做化学平衡的。
实质:当外界条件变化时,v(正)≠v(逆),平衡被破坏,在新的条件下时,建立新的平衡状态。也就是说,化学平衡的移动是原平衡状态→→不平衡状态→→新平衡状态的转化。
影响化学平衡移动的条件:
1.浓度。⑴ 当其他条件不变时,改变其中任何一种反应物或生成物的浓度,就会改变正反应或逆反应的从而使平衡发生。
⑵ 当其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向方向移动;增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向方向移动。
⑶ 平衡移动的方向取决于浓度改变时速率较大的一方。
⑷ 只要是增大浓度(反应物或生成物),无论移动方向如何,新平衡状态的速率一定原平衡状态的速率,反之亦然。
v—t图象:
2.压强。 对于有参加或生成的可逆反应来说,气体的压强改变,可改变气体物质的 。气体物质的浓度改变后如果能导致v(正)、v(逆也可引起化学平衡。
当其他条件不变时,在有参加反应的平衡体系中,增大压强使平衡向气体体积。
的方向移动,减小压强使平衡向气体体积的方向移动。
平衡移动的方向取决于压强改变时速率较大的一方。增大压强,无论平衡移动的方向如何,平衡状态的速率一定原平衡状态的速率。反之亦然。
注意】①这一移动规律是针对有参加且气体体积在反应前后有的平衡体系而言的。对于反应前后气体体积相等的反应,改变压强对化学平衡无影响。
如:对于反应h2(g) +i2(g) 2hi(g) ,压强改变υ(正)、υ逆)增大的程度相同,平衡不移动。
平衡混合物中都是固体或液体的反应,改变压强,化学平衡不移动。
压强的改变必须改变混合物的浓度,才能使化学平衡移动。
若在恒温、恒容时充入惰性气体,虽然体系的总压强增大,但是平衡混合物各组分的不变,平衡若在恒温、恒压时充入惰性气体,平衡混合物的增大,各组分的。
减小,平衡必向的方向移动。
对于反应:n2(g) +3h2(g) 2nh3(g) ,压强对平衡的影响是: υt图象:
3.温度。⑴ 当其他条件不变时,改变反应体系的温度,对吸热反应或放热反应的速率影响不相同,导致v(正)
和 v(逆也可引起化学平衡的。
当其他条件不变时,升高反应体系的温度,不论是吸热反应还是放热反应,反应速率都 。但吸热反应的速率比放热反应的速率提高的幅度大。反之亦然。
⑶ 当其他条件不变时,升高反应体系的温度,平衡向方向移动;降低反应体系的温度,平衡向方向移动。
⑷ 平衡移动的方向取决于温度改变时,速率变化较大的一方。只要是升高温度,新平衡状态的速率一定原平衡状态的速率。反之亦然。
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