3.2化学反应中的平衡
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化学反应中的化学平衡化学反应是物质发生变化的过程,其中涉及许多因素。
有时,反应会达到一个平衡状态,这就是化学平衡。
化学平衡意味着反应物和生成物之间的摩尔比例保持不变。
本文将讨论化学平衡的一些基本概念、平衡常数以及影响平衡的因素。
1. 化学平衡的基本概念在化学反应中,当反应物和生成物之间的反应速率达到相等时,就会达到化学平衡。
这意味着无论是反应物还是生成物的浓度,都不再发生明显的变化。
化学平衡的一个重要特征是正向反应和逆向反应之间的速率相等。
这意味着反应物可以转化为生成物,而生成物也可以反应生成反应物。
这种相互转化使化学反应达到了平衡状态。
2. 平衡常数平衡常数是用来描述化学平衡的一个重要参数。
对于一个反应 aA + bB ⇌ cC + dD,平衡常数 K 表示反应物和生成物的浓度之间的比例。
平衡常数的表达式为 K = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b,其中 [A] 表示物质A 的浓度。
平衡常数与反应物和生成物的浓度呈现定量关系。
当平衡常数大于1时,生成物浓度较高;当平衡常数小于1时,反应物浓度较高。
平衡常数的具体数值表明了反应物和生成物之间的偏向程度。
3. 影响平衡的因素化学平衡可以受到多种因素的影响。
以下是一些常见的影响平衡的因素:3.1 温度:温度是影响化学平衡的关键变量。
根据Le Chatelier原理,当温度升高时,平衡常数K会发生改变,反应会偏向吸热反应以吸收多余的热量,反之亦然。
3.2 压力(对气相反应):当反应物和生成物中有气体存在时,改变压力会影响反应的平衡。
增加压力会导致平衡偏向生成物,而降低压力则会偏向反应物。
3.3 浓度:改变反应物和生成物的浓度也会影响平衡。
增加反应物浓度会使平衡偏向生成物,减少反应物浓度则会偏向反应物。
通过调控这些因素,我们可以改变化学反应中的平衡状态,实现更理想的反应条件。
总结:化学平衡是化学反应中的重要概念,表示了反应物和生成物之间的相对浓度。
化学反应中的化学平衡反应化学平衡反应是指在化学反应中,反应物与生成物以一定速率发生反应并达到平衡的状态。
在化学平衡反应中,反应物与生成物的浓度达到一定比例,反应速度相等,不再发生净变化。
这种平衡状态可以通过化学平衡常数来描述,而化学平衡常数则与温度密切相关。
1. 化学平衡反应的原理化学平衡反应是基于著名的勒夏特列-邓宁原理,该原理指出,在一个封闭系统中,当化学反应的反应物与生成物浓度比例达到一定值时,反应速率会趋于相等。
这种达到平衡的状态也可以通过化学平衡常数来描述。
2. 化学平衡常数化学平衡常数是描述化学平衡反应中反应物与生成物浓度比例的数值。
对于一般的化学反应:aA + bB ⇌ cC + dD其中,A、B分别为反应物,C、D分别为生成物,a、b、c、d为化学方程式中各组成物的系数。
化学平衡常数Kc定义为:Kc = ([C]^c * [D]^d) / ([A]^a * [B]^b)式中的方括号表示对应物质的浓度。
化学平衡常数的数值与温度有关,不同温度下的化学反应会有不同的Kc值。
3. 影响化学平衡的因素化学平衡的位置可以通过调节温度、压力和浓度来进行控制。
以下是几个重要因素:3.1 温度:根据反应物中热能变化的方向,温度的变化可以影响反应平衡的位置。
在放热反应中,升高温度会使平衡位置向反应物方向移动;而在吸热反应中,升高温度会使平衡位置向生成物方向移动。
3.2 压力:对于气相反应,改变压力可以影响反应的平衡位置。
在一般情况下,增加压力会使平衡位置向分子较少的一方移动。
3.3 浓度:改变反应物或生成物的浓度可以改变平衡位置。
增加反应物的浓度会使平衡位置向生成物方向移动。
4. 平衡反应的可逆性化学平衡反应是可逆的,反应物会相互转化为生成物,并且生成物也会转化为反应物。
这意味着在一个封闭系统中,当反应达到平衡状态后,反应物和生成物都会同时存在。
5. 离子溶液中的平衡反应在溶液中,化学平衡反应同样适用。
化学反应的动力学平衡计算化学反应中的动力学平衡是指反应物转化为产物的速度与产物转化为反应物的速度达到相等的状态。
在动力学平衡下,反应物和产物的浓度不再发生明显的变化,而是保持在一个相对稳定的水平。
为了理解和预测反应的平衡状态,化学科学家发展了各种计算方法和公式。
1. 化学反应速率化学反应速率是指单位时间内反应物浓度变化的大小。
根据速率方程,反应速率与反应物浓度之间存在一定的关系。
对于一般的反应反应A+B→C+D,反应速率可以表示为:r = k[A]^m[B]^n其中,r表示反应速率,k为速率常数,[A]和[B]分别表示反应物A和B的浓度,m和n是反应物在速率方程中的反应级数,可以通过实验方法确定。
2. 反应物浓度的变化趋势根据化学反应速率的表达式,我们可以确定反应物浓度的变化趋势。
当反应刚开始时,反应速率较高,反应物浓度迅速下降。
随着反应进行,反应物浓度减小,反应速率逐渐减小,最终趋于一个相对稳定的状态。
这个稳定的状态就是动力学平衡。
当达到平衡时,反应物和产物的浓度在一段时间内保持相对稳定,反应速率接近于零。
3. 动力学平衡的计算方法为了计算反应的动力学平衡,化学科学家发展了多种方法和公式。
常用的方法包括利用平衡常数和Le Chatelier原理。
3.1 平衡常数平衡常数是描述反应在动力学平衡时反应物和产物浓度的比例关系的指标。
对于一般的反应A+B→C+D,平衡常数K可以表示为:K = ([C]^c[D]^d) / ([A]^a[B]^b)其中,[A]、[B]、[C]和[D]分别表示反应物A、B和产物C、D的浓度,a、b、c和d是反应物和产物在反应方程式中的系数。
3.2 Le Chatelier原理Le Chatelier原理指出,当对一个处于动力学平衡的系统施加外界影响时,系统会调整以减小该影响,以保持平衡状态。
通过使用这个原理,可以预测和计算反应物浓度的变化。
例如,如果反应物浓度增加,则根据Le Chatelier原理,反应会向反应物减少的方向移动,以达到新的动力学平衡。
化学反应中的化学平衡反应方向化学平衡是指在一个封闭体系中,化学反应达到一种相对稳定的状态,反应速率的前后变化趋于均衡的过程。
在化学平衡中,反应物与生成物之间的浓度、物质的压强、温度等因素对于反应方向都有重要的影响。
本文将探讨化学反应中的化学平衡反应方向和相关影响因素。
1. 反应之间的平衡化学反应可以分为正向反应和逆向反应。
正向反应指的是反应物转化为生成物的过程,而逆向反应则指的是生成物向反应物的转化。
在一个封闭体系中,当正向反应和逆向反应的速率相等时,就达到了化学平衡。
这说明在化学平衡状态下,反应物和生成物的浓度保持一定的相对稳定比例。
2. 平衡常量和反应系数化学平衡可以用平衡常量来表示,平衡常量可以通过反应物和生成物的摩尔浓度来计算。
平衡常量越大,说明正向反应越偏向生成物;平衡常量越小,说明逆向反应越偏向反应物。
在平衡常量的计算中,反应系数起着重要的作用。
反应系数表示了反应物和生成物之间的化学计量关系,不同的反应物和生成物之间可能会有不同的反应系数。
3. 影响化学平衡的因素在化学反应中,反应物和生成物的浓度、物质的压强和温度是影响化学平衡的主要因素。
3.1 反应物和生成物的浓度根据Le Chatelier原理,当增加物质的浓度时,平衡会向生成物的方向移动,以减少反应物的浓度。
反之,当减少物质的浓度时,平衡会向反应物的方向移动,以增加反应物的浓度。
3.2 物质的压强对于气相反应而言,物质的压强(或称为分压)也会影响平衡反应的方向。
当增加某个气体的压强时,平衡会向反应物较少产生该气体的方向移动,以减少气体压力。
反之,当减少某个气体的压强时,平衡会向反应物较多产生该气体的方向移动,以增加气体压力。
3.3 温度温度是影响化学平衡的另一个重要因素。
一般来说,增加温度使反应速率增加。
在放热反应中,增加温度会导致平衡反应向反应物的方向移动,以吸收多余的热量。
而在吸热反应中,增加温度会导致平衡反应向生成物的方向移动,以释放多余的热量。
第三章化学中的平衡第二节化学反应中的平衡[3][教学基本要求][教学内容]一、化学反应速率:1.定义:用单位时间内反应物浓度的或生成物浓度的来定量地表示化学反应快慢的物理量。
计算公式:单位:2.在应用速率计算公式时应注意以下几点:①化学反应速率是某段时间内的平均速率,不可为负值;②固体、纯液体在反应中可视为浓度不变,一般不用固体或纯液体来表示反应速率;③表示化学反应速率时,要注明具体物质;④在同一个化学反应中,用不同物质所表示的化学反应速率,其比值等于化学方程式中的之比;⑤在同一个化学反应中,各种物质的变化量之比,等于化学方程式中的之比。
二、影响化学反应速率的因素1.物质的性质决定了化学反应速率的大小2.温度:其他条件相同时,反应物温度,反应速率。
温度每升高10℃,反应速率一般增加为原来的2~4倍3.浓度:其他条件相同时,反应物浓度,反应速率。
4.压强:有气体参加的化学反应,其他条件不变时,增大压强,相当于,反应速率。
5.其他条件相同时,使用合适的催化剂,反应速率加快6.其他条件相同时,粉末状固体比块状固体反应速率快——接触面积大,反应速率快[练习]1.在2L密闭容器中加入4molA和6molB,发生以下反应:4A<g>+6B<g> 4C<g> +5D<g>。
若经5s后,剩下的A是2.5mol,则B的反应速率是〔A.0.45 mol / (L·s)B.0.15 mol / (L·s)C.0.225 mol / (L·s)D.0.9mol / (L·s) 2.现有反应4NH3+5O2→4NO+6H2O,反应速率分别用v<NH3>、v<O2>、v<NO>、v<H2O>表示,其关系正确的是〔A.4v <NH 3>=5v <O 2>B.4v <NH 3>=5 v <H 2O>C.4v <O 2>=5v <NO>D.4v <NH 3>=5 v <NO> 3.反应A<g>+3B<g>2C<g>+2D<g>,在不同情况下测得反应速率,其中反应速率最快的是A .v <D>=0.4 mol / (L·s )B .v <C>=0.5 mol / (L·s )〔C .v <B>=0.6 mol / (L·s )D .v <A>=0.15 mol / (L·s ) 4.设反应C +CO 22CO 〔正反应吸热反应速率为v 1,N 2+3H 22NH 3〔正反应放热,反应速率为v 2。
对于上述反应,当温度升高时,v 1、v 2的变化情况为〔A. 同时增大B. 同时减小C. v 1增大,v 2减小D. v 1减小,v 2增大三、化学平衡CO+H 2O 〔g 错误!CO 2+H 2反应中起始和平衡时各物质的浓度〔800℃如表:起始时各物质的浓度<mol/L>平衡时各物质的浓度<mol/L>平衡时)()()()(222O H c CO c H c CO cc <CO> c <H 2O> c <CO2>c <H 2>c <CO>c <H 2O>c <CO2>c <H 2>0.010 0.010 0 0 0.0050 0.0050 0.0050 0.0050 1.0 0 0 0.010 0.010 0.0050 0.0050 0.0050 0.0050 1.0 0.008 0.008 0.002 0.002 0.0050 0.0050 0.0050 0.0050 1.0 0 0 0.0200.0100.0067 0.0067 0.0133 0.00330.98 0.0025 0.030 0.0075 0.0075 0.0021 0.0296 0.0079 0.0079 1.0 0.0100.0300.0025 0.0225 0.0075 0.00751.01.学平衡状态的建立过程及途径:2.化学平衡状态定义:在一定条件下的反应里,和 的速率相等,反应混合物中各组分的和保持不变的状态。
化学平衡状态建立的标志: [练习]5.在容积固定的密闭容器中发生如下反应:N 2<g>+3H 2<g> 错误!2NH 3<g>+92.3kJ 。
能说明该反应达到了平衡状态的是: A.生成氨的速率与氨分解速率相等B.断开一个N≡N键的同时有六个N-H键生成C.N2、H2、NH3的百分含量不再变化D.N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2的状态E.N2、H2、NH3的浓度相等 F .N2、H2不再起反应G.3v<N2>=v<H2> H.混合气体的密度不变I.气体总物质的量不变J.气体总质量不变K.容器的总压强不变6.对于在固定容器中发生的反应:H2<g>+I2<g> 2HI<g>,下列说法中能说明该反应达到了平衡状态的是A.气体总物质的量不变B.气体总压强不变C.反应混合气体的密度不变D.反应混合气体颜色不变E.存在c<H2>:c<I2>:c<HI>=1:1:2 F.百分组成w<HI>=w<I2>3.化学平衡常数:一定温度下,当可逆反应达到平衡时,生成物浓度指数幂的乘积除以反应物浓度指数幂的乘积,得到的比值是个常数,这个常数叫做该反应的化学平衡常数〔简称平衡常数,用符号K表示。
对于反应aA<g>+bB<g> cC<g>+dD<g>+Q<Q>0>,在一定温度下:K=①化学平衡常数K只与温度有关,与反应物的起始浓度无关②反应物或生成物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度或视为"1"〔不变而不代入公式。
③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
若反应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。
④平衡常数是在一定温度下进行一个化学反应的特征常数,K值越大,表示反应进行的程度,反应物转化率;反之,反应转化得就越不完全,反应物的转化率就越小。
⑤利用K值变化可判断反应的热效应若温度升高,K值增大,则正反应为反应。
若温度升高,K值减小,则正反应为反应。
[练习]7.有可逆反应Fe<s>+CO2<g>FeO<s> + CO<g>,已知在温度938K时,K=1.47,在1173K时,K=2.15。
写出该反应的平衡常数表达式_____,该反应是______〔选填"吸热"、"放热"反应。
8.在2L密闭容器内,800℃时发生如下反应:2NO<g>+O2<g>2NO2<g>体系中,写出该反应的平衡常数表达式:K=。
已知:K300℃>K350℃,则该反应是热反应。
9.在一个体积为4L的密闭容器中,高温下发生下列反应:C<s> + H2O<g> CO<g> + H2<g>—Q<Q>0>写出上述反应的平衡常数表达式:。
降低温度,平衡常数K〔填"增大"、"不变"或"减小",正反应速率;〔填"增大"、"减小"或"不变",下同,逆反应速率。
10.1000℃时,硫酸钠与氢气发生下列反应:Na2SO4<s> + 4H2<g> Na2S<s> + 4H2O<g> 。
该反应的平衡常数表达式为____________________。
已知K1000℃<K1200℃,则该反应是________反应〔填"吸热"或"放热"。
11.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2<g>+H2<g>CO<g>+H2O<g>,其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:t/℃700 800 830 1000 1200K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6<1>该反应的化学平衡常数表达式为K=。
<2>该反应为反应〔选填吸热、放热。
<3>某温度下,平衡浓度符合下式:c<CO2>·c<H2>=c<CO>·c<H2O>,试判断此时的温度为℃。
4.平衡转化率:某反应的平衡转化率=平衡转化率越大,则该反应进行得越完全。
平衡转化率随着反应物起始浓度的不同而改变。
[练习]12.已知可逆反应:M<g>+N<g>P<g>+Q<g>,正反应为吸热反应。
请回答下列问题:<1>某温度下,反应物的起始浓度分别为c<M>=1mol/L,c<N>=2.4mol/L,达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为。
<2>若反应温度升高,M的转化率<填"增大"、"减小"或"不变">。
<3>若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c<M>= c<N>=a mol/L,达到平衡后,M的转化率为。
〔25%、增大、41%四.化学平衡移动:可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动。
〔1化学平衡移动的方向v正>v逆,平衡向反应方向移动;v正=v逆,平衡不移动;v正<v逆,平衡向反应方向移动。
〔2影响化学平衡的因素温度:升高温度,正、逆反应速率都,但v’放热v’吸热,平衡向着方向移动;降低温度,正、逆反应速率都,但v’放热v’吸热,平衡向着方向移动;浓度:增大反应浓度〔或减小生成物浓度,v’正v’逆,平衡向着方向移动;减小反应浓度〔或增大生成物浓度,v正v逆,平衡向着方向移动;压强:压缩容器体积,反应体系的压强将,平衡向着方向移动;扩大容器体积,反应体系的压强将,平衡向着方向移动;<1>向容积固定的容器中充惰性气体,容器内压强将,但反应混合物中各物质浓度,平衡不移动;<2>在恒压条件下,向体积可变的容器中充惰性气体,相当于将反应体系扩容,反应体系中各物质浓度将,平衡向着方向移动;催化剂:因使用催化剂将同等程度地改变正、逆反应速率,故化学平衡不移动。