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三、化学平衡
1、可逆反应
⑴定义:在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。用“”代替“==”。
⑵可逆反应中所谓的正反应、逆反应是相对的,一般把向右进行的反应叫做正反应,向左进行的反应叫做逆反应。
⑶在不同条件下能向两个方向进行的反应不叫可逆反应。如:
2H2+O22H2O;2H2O2H2↑+O2↑
⑷可逆反应不能进行到底,在一定条件下只能进行到一定程度后达到平衡状态。
2、化学反应的限度
⑴化学反应的限度就是研究可逆反应在一定条件下所能达到的最大限度。
⑵反应的转化率
反应物的转化率:α=
3、化学平衡
⑴化学平衡状态:在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度保持不变的状态,叫做化学平衡状态,简称化学平衡。
①化学平衡的微观标志(即本质):v正=v逆
②化学平衡的宏观标志:反应混合物中各组分的浓度和体积分数保持不变,即随时间的变化,保持不变。
③可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,或正、逆反应同时开始,都能达到化学平衡。
⑵化学平衡的特征
①逆:化学平衡研究的对象是可逆反应。
②动:化学平衡是动态平衡,反应处于平衡态时,化学反应仍在进行,反应并没有停止。
③等:化学反应处于化学平衡状态时,正反应速率等于逆反应速率,且都不等于零。④定:化学反应处于化学平衡状态时,反应混合物中各组分的浓度保持一定,体积分数保持一定。对反应物,有一定的转化率,对生成物,有一定的产率。
⑤变:化学平衡是有条件的平衡,当外界条件变化,原有的化学平衡被破坏,在新的条件下,平衡发生移动,最终又会建立新的化学平衡。
四、判断可逆反应达到平衡的标志
以可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例
1、直接标志
⑴v正=v逆。
具体可以是:①A、B、C、D中任一种在单位时间内的生成个数等于反应掉的个数。②单位时间内生成mmolA(或nmolB),同时生成pmolC(或qmolD)。
⑵各物质的质量或物质的量不再改变。
⑶各物质的百分含量(物质的量分数、体积分数、质量分数)不再改变。
⑷各物质的浓度不再改变。
2、间接标志
⑴若某一反应物或生成物有颜色,颜色稳定不变。
⑵当m+n≠p+q时,恒容下总压强不再改变。(m+n=p+q时,总压强不能作为判断依据
例举反应
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
是否平衡状态
混合物体
系中各成
分的量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
是
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
是
③各气体的体积或体积分数一定
是
④总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定
不一定
正反应速
率与逆反
应速率的
关系
①在单位时间内消耗了mmolA,同时生成mmolA,即v正=v逆
是
②在单位时间内消耗了nmolB,同时消耗了pmolC,则v正=v逆
是
③vA∶vB∶vC∶vD=m∶n∶p∶q,v正不一定等于v逆
不一定
④在单位时间内生成nmolB,同时消耗qmolD,均指v逆,v正
不一定等于v逆
不一定
压强
①若m+n≠p+q,总压强一定(其他条件不变)
是
②若m+n=p+q,总压强一定(其他条件不变)
不一定
平均相对
分子质量
①r一定,只有当m+n≠p+q时
是
②r一定,但m+n=p+q时
不一定
温度
任何化学反应都伴随着能量变化,在其他条件不变的情况下,
体系温度一定时
是
体系的密度
密度一定
不一定
特别提醒:①化学平衡的实质是v(正)=v(逆)≠0时,表现为平衡体系中各组分的物质的量或物质的量分数不再变化,因此v(正)=v(逆)>0是化学平衡判断的充要条件。
②运用v(正)=v(逆)≠0时,注意方向和数量关系。
③学会“变”与“不变”判断。“变”就是到达平衡过程中量“变”,而到达平衡后“不变”。否则,不一定平衡。
化学平衡移动:
化学平衡移动影响条件
(一)在反应速率(v)-时间(t)图象中,在保持平衡的某时刻t1改变某一条件前后,
V正、V逆的变化有两种:
V正、V逆同时突变——温度、压强、催化剂的影响
V正、V逆之一渐变——一种成分浓度的改变
对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pc(g)+qD(g)+(正反应放热)
反应条件
条件改变
v正
v逆
v正与v逆关系
平衡移
动方向
图示
选项
 
浓度
增大反应物浓度
减小反应物浓度
增大生成物浓度
减小生成物浓度
加快
减慢
不变
不变
不变
不变
加快
减慢
v正>v逆
v正<v逆
v正<v逆
v正>v逆
正反应方向
逆反应方向
逆反应方向
正反应方向
B
C
B
C
 
压
 
强
m+n>p+q
m+n<p+q
m+n=p+q
加压
加快
加快
加快
加快
加快
加快
v正>v逆
v正<v逆
v正=v逆
正反应方向
逆反应方向
不移动
A
A
E
m+n>p+q
m+n<p+q
m+n=p+q
减压
减慢
减慢
减慢
减慢
减慢
减慢
v正<v逆
v正>v逆
v正=v逆
逆反应方向
正反应方向
不移动
D
D
F
温度
升温
降温
加快
减慢
加快
减慢
v正<v逆
v正>v逆
逆反应方向
正反应方向
A
D
催化剂
加快
加快
 加快
v正=v逆
不移动
E
【总结】增大反应物浓度或减小生成物浓度,化学平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,化学平衡向逆反应方向移动。
增大压强,化学平衡向系数减小的方向移动;减小压强,平衡会向系数增大的方向移动。
升高温度,平衡向着吸热反应的方向移动;降低温度,平衡向放热反应的方向移动。
催化剂不改变平衡移动
(二)勒夏特列原理(平衡移动原理)
如果改变影响平衡的一个条件,平衡就会向着减弱这种改变的方向移动。
具体地说就是:增大浓度,平衡就会向着浓度减小的方向移动;减小浓度,平衡就会向着浓度增大的方向移动。
增大压强,平衡就会向着压强减小的方向移动;减小压强,平衡就会向着压强增大的方向移动。
升高温度,平衡就会向着吸热反应的方向移动;降低温度,平衡就会向着放热反应的方向移动。
平衡移动原理对所有的动态平衡都适用,如对后面将要学****的电离平衡,水解平衡也适用。
五、有关化学平衡的计算
1、主要类型有:①求起始浓度、转化浓度、平衡浓度。
②求某反应物的转化率、平衡气体混合物中各成分的体积分数等。
2、化学平衡的计算模式—三段式法
设a(mol·L-1)、b(mol·L-1)分别为A、B两物质的起始浓度,mx(mol·L-1)为反应物A的转化浓度,nx(mol·L-1)为反应物B的转化浓度,则
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
c始(mol·L-1)ab00
Δc(mol·L-1)mxnxpx qx
C平(mol·L-1)a-mxb-nxpxqx
物质浓度的变化关系
反应物:平衡浓度=起始浓度-转化浓度
生成物:平衡浓度=起始浓度+转化浓度
以上三种浓度中,只有转化浓度之比等于化学方程式中计量数之比
六化学平衡常数
:对于一定条件下的可逆反应(aA+bBcC+dD),达到化学平衡时,生成物浓度的乘幂的乘积与反应物浓度的乘幂的乘积之比为一常数,记作Kc,称为化学平衡常数(浓度平衡常数)。
平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。
(1)K值越大,表示反应进行得越完全,反应物转化率越大;一般认为,K>105时,该反应进行得就基本完全了。
(2)K值越小,表示反应进行得越不完全,反应物转化率越小。
(1)化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。
(2)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。
(3)在平衡常数表达式中:反应物或生成物中固体、纯液体、稀溶液中水的浓度不写。
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),K=c(CO)·c(H2)/c(H2O)
FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),K=c(CO2)/c(CO)