化学平衡
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什么是化学平衡如何表示化学平衡化学平衡是指在一个封闭系统中,反应物与生成物之间的转化速率相等的状态。
在化学反应进行中,两种相互转化的反应物浓度会逐渐达到一个稳定的平衡状态,此时反应速度总体上保持不变。
化学平衡的达成需要满足以下条件:1. 封闭系统:反应物和生成物在一个密封的容器中,不与外部环境发生物质的交换。
2. 反应物浓度:反应物浓度必须达到一定的水平,以便发生足够多的反应。
3. 动态平衡:反应物和生成物之间的反应仍在进行,但是反应速率相等,不再产生净反应物或生成物。
化学平衡的表示方式主要有两种:化学方程式和化学平衡常数。
1. 化学方程式:化学方程式是表示化学反应的一种方式,包括反应物和生成物之间的化学式以及它们之间的反应条件。
在化学平衡下,反应物与生成物之间的摩尔比例保持恒定,反应物和生成物的化学式在方程式中以系数的形式表示。
例如,反应物A和B生成生成物C和D的化学平衡反应可以用以下化学方程式表示:A +B ⇌C + D2. 化学平衡常数:化学平衡常数是表示化学反应达到平衡时反应物和生成物之间的摩尔比例的数值。
化学平衡常数用K表示,根据反应式中物质的浓度来计算。
对于一般的反应方程式 aA + bB ⇌ cC + dD,其化学平衡常数K的表达式为:K = [C]^c [D]^d / [A]^a [B]^b式中的方括号表示物质的浓度,上标表示反应物或生成物的物质系数。
化学平衡常数K的数值可以告诉我们反应物与生成物之间的相对浓度,以及反应的偏向性。
当K大于1时,表示在平衡状态下生成物浓度较高,反应向右偏;当K小于1时,表示在平衡状态下反应物浓度较高,反应向左偏;当K等于1时,表示反应物和生成物的浓度相等,反应处于平衡状态。
化学平衡的理解对于理解和掌握化学反应的性质和行为非常重要。
通过对化学平衡的研究,可以预测化学反应的趋势、优化反应条件,并在工业生产和实验室研究中得到应用。
化学化学平衡化学平衡化学平衡是化学反应中达到动态平衡状态的过程。
在化学平衡中,反应物和生成物的浓度保持稳定,虽然反应仍然在进行,但反应速率相等。
化学平衡是许多化学反应的重要特征,对于了解反应中物质的相互转化具有重要意义。
本文将对化学平衡的概念、平衡常数以及平衡移动等方面进行讨论。
1. 化学平衡的概念化学反应是指化学物质之间的转化过程,通常涉及原子、分子或离子的重新组合和断裂。
在一个封闭的系统中,当反应开始时,反应物逐渐转化为生成物。
然而,随着反应的进行,反应速率变慢,并最终达到一个平衡状态。
在这个平衡状态下,反应物和生成物的浓度变化变得微不足道,反应速率相等,称为化学平衡。
2. 平衡常数平衡常数是用来描述化学平衡状态的一个量化指标。
对于一个化学方程式:aA + bB ↔ cC + dD其中,A、B、C和D分别表示不同的化学物质,a、b、c和d表示它们之间的摩尔比例。
平衡常数Kc可以用以下公式计算:Kc = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b其中,[C]、[D]、[A]和[B]分别表示各化学物质的浓度。
Kc的值越大,说明反应生成物的浓度相对较高;反之,Kc的值越小,说明反应物的浓度相对较高。
通过测定平衡常数,我们可以了解反应物和生成物之间的相对浓度关系。
3. 平衡移动平衡移动是指改变反应条件时,平衡体系中反应物和生成物的浓度发生改变的现象。
根据勒沃尼乌斯法则,当改变一个反应条件(如温度、压力或浓度)时,平衡将移动以抵消这种变化,并重新建立一个新的平衡。
根据平衡移动的原理,我们可以调节反应条件来控制化学反应的方向和产量。
例如,对于以下平衡反应:2NO2(g) ↔ N2O4(g)当增加氮(IV)氧化物(NO2)的浓度时,平衡会向右移,生成二氧化氮(N2O4)的浓度增加;反之,当增加二氧化氮的浓度时,平衡会向左移,生成氮(IV)氧化物的浓度增加。
此外,根据利奥·查塔利尔定律,在改变温度或压力时,平衡移动以维持平衡常数的值不变。
化学平衡知识点总结化学平衡是化学反应中的一个重要概念,它描述了化学反应的正向和逆向反应达到平衡时的状态。
在化学平衡中,反应物与生成物的浓度或压力保持恒定,但反应仍然在进行。
以下是一些关于化学平衡的知识点的总结。
1. 平衡常数(K):平衡常数是描述化学平衡状态的一个量,它的值取决于反应物和生成物之间的物质浓度或气体压力的比例。
平衡常数越大,说明反应在正向方向上偏向生成物;反之,平衡常数越小,说明反应在逆向方向上偏向反应物。
2. 反应商(Q):反应商是在任意反应条件下的反应物和生成物的浓度或压力比值。
当反应商等于平衡常数(Q=K)时,化学反应处于平衡状态;当反应商小于平衡常数(Q3. 影响平衡的因素:化学平衡受到温度、浓度或压力、催化剂等因素的影响。
通过改变这些因素,可以改变反应的正向和逆向速率,从而改变反应的平衡位置。
4. 改变浓度或压力:通过改变反应物或生成物的浓度或压力,可以影响平衡位置。
加入更多的反应物会使反应偏向生成物,而加入更多的生成物则会使反应偏向反应物。
这是基于浓度对反应速率的影响的。
对于气体反应,增加压力会使反应偏向物质量较少的一侧,而减小压力则会使反应偏向物质量较多的一侧。
5. 温度的影响:改变温度可以改变平衡常数的值。
在一些反应中,增加温度会使平衡常数增大,反应偏向生成物;而在其他反应中,增加温度会使平衡常数减小,反应偏向反应物。
这是因为反应的平衡常数受到温度的影响,不同反应具有不同的温度依赖性。
6. 催化剂的作用:催化剂是一种可以加速化学反应速率的物质。
催化剂对反应的速率没有影响,但可以降低反应物质的活化能。
催化剂的存在可以改变化学平衡状态的时间尺度,但不能改变化学平衡位置。
综上所述,化学平衡是化学反应中重要的概念之一。
了解化学平衡的基本知识和影响因素对于理解和控制化学反应过程具有重要意义。
对于实际应用中涉及平衡反应的问题,我们可以通过改变浓度、压力和温度等条件,来控制反应的平衡位置和速率,以满足实际需求。
化学平衡与平衡常数的关系化学平衡是指在一个封闭反应体系中,各反应物和生成物之间的相对浓度达到一定比例的状态。
而平衡常数则是描述了在该平衡状态下,各物质浓度之间的数学关系。
本文将探讨化学平衡与平衡常数之间的关系,以及如何计算平衡常数。
1. 化学平衡的概念化学反应是指化学物质之间发生物质和能量的转化过程。
平衡态是指在一定温度、压力和浓度下,反应物和生成物之间的相对浓度保持不变的状态。
在平衡态下,前反应与后反应的速率相等。
2. 平衡常数的定义平衡常数(Keq)是在平衡态下,各反应物和生成物浓度的相对关系的数学表达式。
对于一个简单的化学反应:aA + bB ↔ cC + dD,平衡常数Keq的表达式为:Keq = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b其中,[A]、[B]、[C]、[D] 分别表示参与反应的物质的浓度。
3. 平衡常数的计算平衡常数可以通过实验测量得到,也可以通过热力学数据计算得到。
在实验中,需要确定反应物和生成物的浓度,以及温度和压力等条件。
通过改变浓度或者温度等因素,可以得到不同平衡态下浓度的变化情况,从而计算出平衡常数。
4. 平衡常数的意义平衡常数反映了反应物转化为生成物的趋势和平衡状态的稳定程度。
平衡常数大于1表示生成物浓度相对较高,反应向生成物的方向进行;平衡常数小于1表示反应物浓度相对较高,反应向反应物的方向进行;平衡常数等于1表示反应物和生成物浓度相等,反应处于动态平衡状态。
5. 影响平衡常数的因素平衡常数受到温度、压力和浓度等因素的影响。
温度升高通常会导致平衡常数增大,但在某些反应中可能会导致平衡常数减小。
压力的增加对气相反应的平衡常数有影响,但对液相和固相反应影响较小。
浓度的变化会改变平衡常数的值。
6. 应用实例平衡常数的应用非常广泛。
例如,在酸碱中,平衡常数表达了酸碱溶液中酸碱浓度的相对关系;在溶解度平衡中,平衡常数描述了溶解度与自溶液的离子浓度之间的关系。
结论化学平衡与平衡常数密切相关,平衡常数是描述平衡反应的定量指标。
什么是化学平衡
化学平衡是化学反应中一个重要的概念,它指的是在封闭系统中,正反两个反应同时进行,达到动态平衡状态的现象。
在化学平衡中,正反反应的速率相等,各种物质的浓度保持不变。
此时,系统内的化学能量、物质浓度以及反应速率等物理量均达到稳定状态。
化学平衡的原理来源于勒夏特列定律,它阐述了在一定条件下,一个化学体系会自动调整,以达到物质浓度和能量分布的最优状态。
化学平衡有助于我们理解许多化学反应在实际应用中的表现,如工业生产、生物体内代谢过程等。
化学平衡的建立:
1.反应达到平衡状态的时间:化学平衡的形成需要一定的时间,取决于反应速率常数和反应物的初始浓度。
一般来说,反应速率越快,达到平衡的时间越短。
2.平衡常数:化学平衡状态下,各物质的浓度保持不变,但反应物和生成物的浓度之比并非恒定不变。
平衡常数K表示在一定温度下,反应物和生成物的浓度比值。
K值越大,说明生成物的浓度越高,反应越偏向于生成物一方。
3.影响化学平衡的因素:温度、压力、浓度等。
当这些外部条件发生变化时,化学平衡会发生移动,以重新达到新的平衡状态。
4. 可逆反应与不可逆反应:化学平衡通常涉及可逆反应,即在相同条件下,反应可以向前或向后进行。
不可逆反应则表示反应只能
进行单向反应,无法回到初始状态。
总之,化学平衡是化学反应中一个关键的概念,它有助于我们理解反应速率、浓度、温度等物理量在反应过程中的变化。
通过掌握化学平衡的原理,我们可以更好地应用于实际问题,解决工业生产、环境保护等方面的问题。
名词解释化学平衡
化学平衡是指在化学反应中,反应物和生成物之间的浓度或者压力保持不变的状态。
在化学平衡中,正向反应和逆向反应以相同的速率进行,从而使得反应体系处于稳定状态。
在化学平衡下,虽然反应仍在进行,但是反应物和生成物的浓度或者压力不再发生明显的变化。
化学平衡的特点包括:
1. 正向反应和逆向反应的速率相等。
在达到化学平衡后,正向反应和逆向反应以相同的速率进行,称为反应速率相等原理。
2. 反应物和生成物的浓度或者压力保持恒定。
虽然反应仍在进行,但是反应物和生成物的浓度或者压力不再发生明显的变化,称为浓度或压力恒定原理。
3. 化学平衡可以通过改变温度、浓度、压力等条件来调整。
根据Le Chatelier原理,当外界条件发生变化时,化学平衡会偏移以恢复平衡。
化学平衡的描述可以使用化学平衡常数(Kc或Kp)来表示。
化学平衡常数是指在特定温度下,反应物和生成物的浓度或者压力的比值的稳定值。
化学平衡常数越大,表示反应向生成物一侧偏移的趋势越明显;化学平衡常数越小,表示反应向反应物一侧偏移的趋势越明显。
化学平衡在生产工业、生物化学、环境科学等领域具有重要的应用价值,对于理解化学反应动力学和平衡条件有着重要的意义。
化学平衡知识归纳总结一、化学平衡化学平衡的涵义1、可逆反应:在同一条件下同时向正方向又向逆反应方向进行的反应..注意:“同一条件”“同时进行”..同一体系中不能进行到底..2、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同时;反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态叫化学平衡状态..要注意理解以下几方面的问题:1研究对象:一定条件下的可逆反应2平衡实质:V正=V逆≠0 动态平衡3平衡标志:反应混合物各组分的含量保持不变;可用六个字概括——逆、等、定、动、变、同..3、化学平衡状态的特征:1逆:化学平衡状态只对可逆反应而言..2等:正反应速率和逆反应速率相等;即同一物质的消耗速率与生成速率相等..3定:在平衡混合物中;各组分的浓度保持一定;不在随时间的变化而变化..4动:化学平衡从表面上、宏观上看好像是反应停止了;但从本质上、微观上看反应并非停止;只不过正反应速率于逆反应速率相等罢了;即V正=V逆≠0;所以化学平衡是一种动态平衡..5变:化学平衡实在一定条件下建立的平衡..是相对的;当影响化学平衡的外界条件发生变化时;化学平衡就会发生移动..6同:化学平衡状态可以从正逆两个方向达到;如果外界条件不变时;不论采取何种途径;即反应是由反应物开始或由生成物开始;是一次投料或多次投料;最后所处的化学平衡是相同的..即化学平衡状态只与条件有关而与反应途径无关..可逆反应达到平衡的标志1、同一种物质V正=V逆≠02、各组分的物质的量、浓度包括物质的量的浓度、质量分数等、含量保持不变..等效平衡1、等效平衡原理:相同条件下;同一可逆反应体系;不管从正反应开始;还是从逆反应开始;只要按反应方程式中的化学计量数之比投入反应物或生成物;建立起的平衡状态都是相同;这就是等效平衡的原理..由于化学平衡状态与条件有关;而与建立平衡的途径无关..因而;同一可逆反应;从不同的状态开始;只要达到平衡时条件温度、浓度、压强等完全相同;则可形成等效平衡.. 2、等效平衡规律1在定温、定容的条件下;对于反应前后气体分子数改变的可逆反应;只改变起始时加入物质的物质的量;如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同;则两平衡等效..2在定温、定容的条件下;对于反应前后气体分子数不变的可逆反应;只要反应物或生成物的物质的量的比值与原平衡相同;两平衡等效..主要是指转化率相同3在定温、定压下;改变起始时加入物质的物质的量;只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同;则达到平衡后与原平衡等效..习题 1、可逆反应N 2+3H 2=2NH 3的正逆反应速率可用各反应物或生成物浓度变化来表示..下列各关系中能说明反应以达到平衡状态的是 A 3V 正N 2=V 正H 2 B V 正N 2=V 逆NH 3 C 2V 正H 2=3V 逆NH 3 D V 正N 2=3V 逆H 22、可逆反应:2NO 2=2NO+O 2在密闭容器中反应;达到平衡的标志是 ①单位时间生成nmolO 2的同时;生成2nmolNO 2②单位时间生成nmolO2的同时;生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化来表示的反应速率的比为2:2:1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再发生改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A ①④⑥B ②③⑤C ①③④D ①②③④⑤⑥3、在一个固定容积的密闭容器中发生如下反应:2Ag+Bg=3Cg+Dg 当加入4molA和2molB;达到化学平衡时;C的物质的量的浓度为nmol/L..若维持温度不变;按下列四种配比为起始物质;达到平衡后;C仍未nmol/L的是A 2molA+1molB B 6molC+2molDC 3molC+1molD D 4molA+2molB+3molC4、2004年北京在一定温度下;一定体积的密闭容器中有如下平衡:H 2g+I2g=2HIg..已知H2和I2的起始浓度均为0.10mol/L时;达平衡时HI的浓度为0.16mol/L..若H2和I2的起始浓度增大为0.20mol/L时;则平衡时H2的浓度mol/L是A 0.16B 0.08C 0.04D 0.025、一定温度下;反应2SO2g+O2g=2SO3g达平衡时;nSO2:nO2:nSO2=2:3:4 ..缩小体积;反应再次达到平衡时;nO 2=0.08mol;nSO 3=1.4mol..此时SO 2的物质的量应为A 0.4molB 0.6molC 0.8molD 1.2mol6、2003年高考某温度下;在一容积可变的容器中;反应2Ag+Bg=2Cg 达到平衡时;A 、B 、C 的物质的量分别为4mol 、2mol 和4mol..保持温度和压强不变;对平衡混合物中的三者的物质的量做如下调整;可使平衡右移的是 A 均减半 B 均加倍 C 均增加1mol D 均减少1mol7、2004年高考恒温下;将amolN 2与bmolH 2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中;发生如下反应:N 2g+3H 2g=2NH 3g1若反应进行到某时刻t 时;nN 2=13mol;nNH 3=6mol;计算a 的值..2反应达平衡时;混合气体体积为716.8L 标准情况下;其中NH 3的含量体积分数为25%..计算平衡时NH 3的物质的量..3原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比写出最简整数比;下同; N 始:N 平=4原混合气体中;a:b=5达到平衡时;N 2和H 2的转化率之比为 6平衡混合气体中;nN 2:nH 2:nNH 3=8、2003年高考Ⅰ.恒温、恒压下;在一个容积可变的容器中发生如下反应:Ag+Bg=Cg(1)若开始时放入1molA和1molB;达到平衡后;生成amolC;这时A的物质的量为 mol(2)若开始时放入3molA和3molB;达到平衡后;生成C的物质的量为mol(3)若开始时放入xmolA;2molB和1molC;达到平衡后;A和C的物质的量分别是ymol和3amol;则x= mol;y= mol.平衡时;B的物质的量为甲.大于2mol 乙.等于2mol 丙小于2mol 丁.可能大于等于或小于2mol作出此判断的理由是4 若在3的平衡混合物中再加入3molC;带再次达到平衡后;C的物质的量得分数是 ..Ⅱ.若维持温度不变;在一个与Ⅰ反应前起始体积相同;且容积固定的容器中发生上述反应..5开始时放入1molA和1molB;达到平衡后生成bmolC..将b与1小题中的a进行比较 ..甲.a<b 乙.a>b 丙a=b 丁.不能比较a和b的大小作出此判断的理由是二、影响化学平衡的条件 合成氨工业 1、化学平衡的移动以及影响化学平衡的因素 1化学平衡的移动 ①移动过程表示一定条件下的化学平衡V 正=V 逆各组分的含量保持一定→ 条件改变平衡破坏V 正≠V 逆各组分含量发生变化→ 一定时间后 新条件下的新平衡V 正’=V逆’②化学平衡移动的概念达到化学平衡的反应;在条件改变后;平衡状态被破坏;然后在新的条件下达到新的平衡状态的过程;叫平衡移动.. 2影响化学平衡的条件及平衡移动的原理①以一般反应mAg+nBg==pCg+qg;△H=Q;为例来总结温度、浓度、压强和催化剂对反应速率以及化学平衡的影响..其规律如下表所示:②勒夏特列原理:如果改变影响化学平衡的一个条件浓度、压强或温度等;平衡就会向着能够减弱这种改变的方向移动对勒夏特列原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是:升高温度时;平衡向着吸热反应方向移动;增加反应物;平衡向反应物减少的方向移动;增大压强时;平衡向体积缩小的方向移动..2、有关正、逆反应速率和化学平衡的图像1化学平衡种常见的几种图像①v-t图:既能表示反应速率变化;又能表示平衡移动的速率-时间图像..如图所示的A、B、C所示:A 图:t=0时;V正>V逆=0;表示反应由正反应开始;t=t1时;V正’>V逆’= V逆;表明改变条件的瞬间;V正变大;V逆不变;是加入了一种反应物;t>t1时;V正’>V逆’;表明平衡向正反应方向移动;随后又达到新的平衡..B 图:a.反映由正反应开始..b. V正、V逆在改变条件时同时增大..c.平衡向逆反应方向移动了..C 图:a.反映由正反应开始..b. V正、V逆在改变条件时同时倍数增大..c.平衡未移动..②转化率-时间图;如图A、B所示A图:先出现拐点的先达平衡;即“先拐先平”;说明T2>T1B图:同理说明P1>P2 先拐先平数值大③物质的含量-压强-温度图;如图所示中A、B对于上述图形;采用“定一议二”法;先确定一个量不变;讨论另外两个量的关系..3、合成氨适宜条件的选择1目的:尽可能加快反应速率和提高反应进行度..2依据:外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律;结合合成氨反应的特点:正反映是体积缩小的放热反应;选择合成条件..3原则:①既要注意外界条件对二者影响的一致性;又要注意对二者影响的矛盾性..②既要注意温度、催化剂对反应速率影响的一致性;又要注意催化剂的活性而对温度的限制..③既要注意理论生产;又要注意实际可能性..适宜条件:500℃;铁触媒;2×107~5×107Pa;循环操作过程N 2与H 2体积比为1:3习题:1、2005年天津卷在密闭容器中;一定条件下;进行如下反应:NOg+COg=0.5N 2g+CO 2g;△H=-373.2kJ/mol;达到平衡后;为了提高该反应速率和NO 的转化率;采取的争取措施是A 加催化剂同时升高温度B 加催化剂同时增大压强C 升高温度同时充入N 2D 降低温度同时增大压强2、2005年北京卷在一定温度不同压强P1<P2下;可逆反应2Xg=2Yg+Zg 中;生成物Z 在反应混合物中体积分数与反应时间关系有以下图示;正确的是3、一定温度下;在恒容密闭容器中发生如下反应:2Ag+Bg=3Cg;若反应开始时充入2molA和2molB;平衡后A的体积分数为a%;其他条件不变时;若按下列四种配比作为起始物质;平衡后A的体积分数大于a的是A 2molCB 2molA 1molB和1molHe不参加反应C 1molB和1molCD 2molA;3molB和3molC4、对于如下反应:mAg+nBg=pCg+qg;当其他条件不变;温度分别为T1和T2时;反应物B的百分含量与反应时间的关系如图所示;据此下列正确的是A T1>T2B 正反应是吸热反应C T1<T2D逆反应是吸热反应5、如图曲线a表示放热反应Xg+Yg=Zg+Mg+Ns进行过程中X的转化率随时间变化的关系..若要改变起始条件;使反应过程按b曲线进行;可采取的措施是A 升高温度B 加大X的投入料C 加催化剂D 增大体积6、在体积一定的密闭容器中给定物质A、B、C的量;在一定条件下发生反应建立的化学平衡:aAg+bBg=xCg;符合如图所示的关系C%表示平衡混合气体中产物C的百分含量;T表示温度;P表示压强..在图Ⅱ中;y轴是指A 反应物A的转化率B 平衡混合气体中物质B的百分含量C 平衡混合气体的密度D 平衡混合气体的的平均摩尔质量7、某温度下的恒容密闭容器中发生入夏反应:2Zg=2Xg+Yg开始时只充入1molX和0.5molY的混合气体;达到平衡时;混合气体的压强比开始时减少了20%..若开始只充入1molZ的气体;达到平衡时;Z的分解率为A 20%B 40%C 60%D 80%答案:1 B;2 B;3 AB;4 AD;5 C;6 AD。
化学平衡的概念化学平衡是指在一个化学体系中,反应物和生成物的浓度或压力保持不变的状态。
在化学平衡状态下,反应物和生成物之间的反应速率相等,这意味着生成物的生成速率与反应物的消耗速率相等。
化学平衡是一种动态平衡的状态,即虽然反应仍在进行,但反应物和生成物的浓度或压力保持不变。
化学平衡是化学反应的重要概念,它对于理解和预测反应的行为和条件至关重要。
本文将就化学平衡的概念、平衡常数、平衡法则和影响化学平衡的因素进行详细讨论。
1.化学平衡的概念化学平衡发生在封闭的化学反应体系中,其中反应物和生成物之间的反应达到了一种平衡状态。
在平衡状态下,反应物和生成物的浓度或压力会保持不变,但反应仍在进行。
化学平衡是动态的,反应物和生成物之间的反应速率相等,这使得反应系统保持着稳定的状态。
平衡时,反应物以反应生成物的速率转化为生成物,同时生成物也会以相同的速率转化为反应物。
这种动态平衡的状态是由反应物和生成物之间的相互转化而实现的。
化学平衡通常发生在封闭系统中,其中反应物和生成物之间的浓度或压力保持不变。
当一个系统达到化学平衡时,虽然反应仍在进行,但反应物和生成物的浓度或压力不再发生变化。
化学平衡通常在化学反应特定条件下发生,例如在特定温度、压力和浓度条件下。
在化学平衡状态下,反应的正向和逆向反应同时发生,这使得反应物和生成物的浓度或压力保持不变。
化学平衡的概念可以通过化学反应的例子来更好地理解。
例如,考虑一种化学反应A + B ⇌ C + D。
在反应开始时,反应物A和B会逐渐转化为生成物C和D。
在反应进行的过程中,生成物C和D也会逐渐转化为反应物A和B。
当反应达到化学平衡时,反应物A和B以反应生成物C和D的速率转化为生成物,同时生成物C和D以相同的速率转化为反应物A和B。
在化学平衡状态下,反应物和生成物之间的反应速率相等,这使得反应体系保持着稳定的状态。
这种动态平衡的状态是由反应物和生成物之间的相互转化而实现的。
2.平衡常数化学平衡的特征可以用平衡常数来描述。
专题一:化学平衡知识前瞻:影响化学反应速率的因素(1)浓度:改变单位体积内活化分子的数目(2)压强:改变单位体积内活化分子的数目,并且只有有气体参与反应才有意义。
(3)温度:改变单位体积内活化分子的数目和百分数。
(4)催化剂:改变单位体积内活化分子数目和百分数(对平衡移动无影响)。
注:在讨论这四个因素对化学反应速率影响时,不必考虑平衡是否移动,如:对于一个达到化学平衡的可逆反应,升高温度,反应速率加快,正反应速率和逆反应速率都会加快。
一,化学平衡的特征(1) 逆——可逆反应(2) 等——ひ正=ひ逆≠ 0(3) 动——动态平衡(4)定——平衡状态时,反应混合物中各组分的浓度保持不变(5)变——当浓度、压强、温度等条件改变时,化学平衡即发生移动二,化学平衡的判断(标志)(1)从反应速率:V正=V逆来判断。
(2)从混合气体中成分气体的体积分数或物质的量浓度不变来判断。
(3)从容器内压强、混合气体平均分子量、混合气体的平均密度、反应的热效应不变等来判断。
○1压强:适用于恒温恒容,反应前后气体系数不相等的反应体系○2平均相对分子质量(平均摩尔质量):M=m/n总,适用于恒温,反应前后系数不相等的反应体系。
○3密度:ρ=m/V,适用于恒温恒压,反应前后系数不相等的反应体系。
○4颜色:适用于恒温恒容体系。
○5反应热:适用于绝热体系。
巩固练习:1,在一定温度下,可逆反应A(气)+3B(气)2C(气)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a molA,同时生成3a molB C.A、B、C的浓度不再发生变化D.A、B、C的分子数比为1∶2∶32,某温度下,在一固定容积的容器中进行如下反应:H2+I22HI,下列情况一定能说明反应达到平衡的是A 气体的总质量不再改变时B 容器内压强不再发生改变C 正向反应速率=逆向反应速率D 混合气体中各组分的百分含量不再改变时3,对可逆反应4NH3(g)+ 5O2(g(g)+ 6H2O(g),下列叙述正确的是A A.达到化学平衡时,4υ正(O2)= 5υ逆(NO )B.若单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol NH3,则反应达到平衡状态C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减少,逆反应速率增大D.化学反应速率关系是:2υ正(NH3)= 3υ正(H2O)4,可逆反应:2NO 2(g)2NO(g)+O2(g),在体积固定的密闭容器中,达到平衡状态的标志是○1单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2○2单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO○3用NO2,NO,O2表示的反应速率的比为2:2:1的状态○4混合气体的颜色不再改变的状态○5混合气体密度不再改变的状态○6混合气体压强不再改变的状态○7混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A ○1○4○6○7B ○2○3○5○7C ○1○3○4○5D 全部5,下列方法中可以说明2HI(g) H2(g)+I2(g)已达平衡的是()○1单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI○2一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂○3百分组成w(HI)=w(I2)○4反应速率v(H2)=v(I2)=1/2v(HI)时○5c(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1时○6温度和体积一定时,容器内压强不再变化○7温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化○8条件一定时,混合气体的平均相对分子质量不再变化○9温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化○10温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化A ○2○3○5B ○1○4○7C ○2○7○9D ○8○9○106,可逆反应:N2+3H22NH3的正,逆反应速率可用各反应物或生成物浓度变化来表示,下列关系能说明反应未达到平衡状态的是()A 3v正(N2)=v逆(H2)B v正(N2)=v逆(NH3)C 2v正(H2)=3v逆(NH3)D 2v正(H2)=v逆(NH3)三,平衡移动如果改变影响平衡的一个条件,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动,这就是著名的勒夏特列原理。
勒夏特列原理又称平衡移动原理,适用于所有动态平衡(化学平衡、弱电解质的电离平衡、盐类水解平衡、溶解平衡等)。
该原理概括了所有外界条件对平衡影响的规律。
注:1,条件包括浓度,压强和温度,其中压强只对有气体参加的反应有效。
2,平衡移动的方向与外界条件改变是相反的方向,但是只减弱不抵消:例如,对于有气体参加的反应,当原平衡体系中的压强为p时,若其他条件不变,体系体积减小为原来的二分之一,平衡将向气体分子数减小的方向移动,达新平衡时的压强若为p1,则p<p1 <2p。
例题1:对已达平衡状态的反应:2X(g)+Y(g)2Z(g),减小压强时,下列说法正确的是()A.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动B.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动C.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动D.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动例题2:在一定条件下,可逆反应:N 2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,达到平衡时,当单独改变下列条件后,有关叙述错误的是A.加催化剂υ(正)、υ(逆)都发生变化且变化的倍数相等B.加压,υ(正)、υ(逆)都增大,且υ(正)增大倍数大于υ(逆)增大倍数C.降温,υ(正)、υ(逆)都减小,且υ(正)减小倍数小于υ(逆)减小倍数D.在体积不变时加入氩气,υ(正)、υ(逆)都增大,且υ(正)增大倍数大于υ(逆)增大倍数例题3:在密闭容器中发生下列反应aA(g) cC(g)+dD(g),反应达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡的1.8倍,下列叙述正确的是A.体系的平均摩尔质量减小B.平衡向正反应方向移动C.D的体积分数变大D.a<c+d四,化学平衡常数和转化率(1)对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)生成物浓度的幂次方乘积与反应物浓度的幂次方乘积之比是常数,这个常数叫化学平衡常数,用K表示。
转化率×100%(2)转化率规律①除增大c(反应物)外,只要平衡右移,各反应物转化率一定增大。
②按化学方程式的化学计量数比加入反应物,达平衡时各反应物转化率相等。
③增大某c(反应物)时,该反应物的转化率减小,而另一反应物的转化率增大(3)简单计算:对于化学平衡中的计算,可按下列步骤进行操作:(1)写出有关化学平衡的方程式;(2)确定各物质的起始量,转化量,平衡量。
(3)根据已知条件建立等式关系进行解答。
例题1:在某温度下,将H2和NH3各0.1mol的气态混合物充入10L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(H2)=0.008mol/L。
(1)求该反应的平衡常数(2)在上述温度下,该容器中若通入H2和NH3蒸汽各0.2mol/L,试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。
例题2:在密闭容器中,将2.0molCO与10molH2O混合加热到800℃,达到下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K=2.0求CO转化为CO2的转化率。
例题3:化学反应2SO2(g)+O22SO3(g)是硫酸制造工业的基本反应。
将0.05molSO2和0.03molO2注入体积为1.0L的密闭容器并置于温度为850K的恒温环境中,达到化学平衡后测得反应器中有0.044molSO3,求850K时该反应的平衡常数及SO2,O2的平衡转化率。
五,等效平衡Ⅰ.什么是等效平衡所谓等效平衡是指在同一条件下的同一可逆反应,起始状况不同,但达到平衡时体系中相同组分的百分含量(质量分数或体积分数或物质的量分数)相等,这样分别建立起来的平衡互称为等效平衡。
概念的理解:(1)外界条件相同:通常可以是①恒温、恒容(同T同V),②恒温、恒压(同T同P),读题时注意勾画出这些条件。
(2)相同的平衡状态:通常是指平衡混合物各组分的百分含量相同,但各组分的物质的量、浓度可能不同。
(3)平衡状态(终态)只与始态有关,而与途径无关,(如:①无论反应从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成几次③反应容器经过扩大—缩小或缩小—扩大的过程)。
等效平衡的判断及处理1、步骤(1)进行等效转化——一边倒法,即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量,与题干所给起始投料情况比较。
(2)判断起始浓度是否相当(相等或成比例,需根据条件判断)。
(3)等效类型:如aA+bB cC+dD。
(1)a+b≠c+d,恒温恒压成比例,恒温恒容等量对于合成氨反应N2+3H22NH3,按下列三种情况加入物质(恒容、恒温下),最后达到的平衡均为等效平衡。
N2 +3H22NH3A 1 mol 3 mol0 molB0 mol0 mol 2 molC0.5 mol 1.5 mol 1 mol思考:恒温恒压情况下,如何添加药品可实现等效平衡(2)a+b=c+d,恒温恒压和恒温恒容,均成比例。
自己举例:练习:1,在t℃时,向2L密闭容器中放入1molA和1molB,发生下列反应:A(g)+B(g)C(g)+2D(g),平衡时C的含量为m%,保持其他条件不变,若按下列配比将物质放入容器中达到平衡时,C的含量仍为m%的是()A、2molA和1molBB、2molD和A、B、C各1molC、1molC和2molDD、1molC和1molD2、在等温等容条件下,有下列气体反应:2A(气)+2B(气)C(气)+3D(气)。
现分别从两条途径建立平衡()Ⅰ:A、B的起始浓度均为2mol/L。
Ⅱ:C、D的起始浓度分别为2mol/L和6mol/L。
下列叙述正确的是:A、Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时,系统内混合气体的百分组成相同B、Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时,系统内混合气体的百分组成不同C、达到平衡时Ⅰ途径的V A等于Ⅱ途径的V AD、达到平衡后,第Ⅰ途径混合气密度为第Ⅱ途径混合气密度的1/23,在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB ,发生下述反应:2A(g)+B(g) 3C(g) +D(g)达到平衡时,C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% 。
(1)维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol/L的()A、3mol C+1mol DB、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol CD、4mol A+2mol B(2)维持容器的压强和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol/L(或C的体积分数仍是a%)的是()A、3mol C+1mol DB、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol CD、4mol A+2mol B4,在一定温度下,把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里,发生反应:2S O2+O2 2SO3,当此反应进行到一定程度时,就达到化学平衡状态。