化学平衡状态和平衡移动
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化学平衡的移动与平衡常数化学平衡是指在反应物和生成物之间达到动态平衡的状态,其中反应物被转化为生成物,而生成物又被转化回反应物。
在这个过程中,反应物和生成物的浓度会发生变化,而平衡常数则是用来描述反应物与生成物之间浓度比例的一个重要指标。
一、化学平衡的移动方向在化学平衡下,反应物和生成物的浓度通常会发生变化,移动的方向取决于浓度的变化趋势。
根据勒夏特列原理,如果在系统中添加了物质或者改变了温度、压力等条件,平衡反应会重新调整以适应这些改变,使得系统保持稳定。
1. 浓度变化引起的平衡移动当我们向平衡反应的反应体系中添加了更多的反应物,反应会朝着生成物的方向移动,以减小反应物的浓度。
相反地,如果我们添加了更多的生成物,反应则会朝着反应物的方向移动,以减小生成物的浓度。
这种移动方向是为了保持平衡条件。
2. 温度变化引起的平衡移动温度对平衡反应的移动方向也有影响。
根据利用吉布斯自由能进行分析,当增加温度时,反应物中的吸热反应会被加剧,因此反应会向吸热方向移动。
相反地,当降低温度时,反应物中的放热反应会被加剧,反应会向放热方向移动。
这种移动的方向是为了维持平衡状态。
二、平衡常数的意义与计算平衡常数用来描述反应物和生成物之间浓度比例的关系。
在平衡状态下,反应物浓度与生成物浓度之间的比例由平衡常数确定。
平衡常数的大小表示了反应的偏向程度,具体计算公式如下:Kc = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b其中,[A]、[B]、[C]、[D] 分别表示反应物 A、B 和生成物 C、D的浓度,a、b、c、d 分别表示它们的化学计量数。
平衡常数 Kc 的值越大,表示反应偏向生成物的方向;Kc 的值越小,则表示反应偏向反应物的方向。
三、平衡常数对化学平衡的影响平衡常数不仅反映了反应物和生成物之间的浓度比例关系,还决定了反应物和生成物的转化率。
反应物和生成物的浓度与平衡常数之间的关系可以用来预测平衡位置和反应的可逆性。
化学平衡移动口诀化学平衡移动口诀,是化学学习中非常重要的一部分知识,它能够帮助我们理解化学反应中的平衡状态及其移动方向。
下面,我们就来详细了解一下化学平衡移动口诀。
化学平衡移动口诀是由酸碱中和、溶解度平衡和气体平衡三个方面组成的。
首先,我们来看酸碱中和平衡移动口诀。
酸碱中和平衡移动口诀是:“酸强,向左常见;碱强,向右方便。
”这句话的意思是在酸碱中和反应中,如果酸的强度较大,则平衡会向左移动,生成的产物较少;而如果碱的强度较大,则平衡会向右移动,生成的产物较多。
接下来,我们来看溶解度平衡移动口诀。
溶解度平衡移动口诀是:“溶解度大,向右移;溶解度小,向左走。
”这句话的意思是在溶解度平衡反应中,如果物质的溶解度较大,则平衡会向右移动,溶解度增加;而如果物质的溶解度较小,则平衡会向左移动,溶解度减少。
我们来看气体平衡移动口诀。
气体平衡移动口诀是:“气体少,向右看;气体多,向左走。
”这句话的意思是在气体平衡反应中,如果气体的摩尔数较少,则平衡会向右移动,生成气体增加;而如果气体的摩尔数较多,则平衡会向左移动,生成气体减少。
通过以上的口诀,我们可以更好地理解化学平衡的移动方向。
在实际的化学反应中,我们可以根据反应条件和物质的性质来判断平衡的移动方向,从而预测反应的结果。
了解化学平衡移动口诀还可以帮助我们解决一些实际问题。
例如,在反应中,如果我们想增加产物的生成量,可以通过调整反应条件,以使平衡向右移动。
而如果我们想减少产物的生成量,可以通过调整反应条件,以使平衡向左移动。
化学平衡移动口诀是化学学习中非常重要的一部分知识。
通过掌握这些口诀,我们可以更好地理解化学平衡的移动方向,并且能够在实际应用中灵活运用。
希望大家能够掌握这些口诀,提升自己的化学学习能力。
化学平衡状态和移动方法总结:(1)化学平衡状态判断要“三关注”关注反应条件,是恒温恒容,恒温恒压,还是绝热恒容容器;关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。
(2)化学平衡判断的“两方法”①“逆向相等”:反应速率必须一个是正反应的速率,一个是逆反应的速率,且经过换算后同一种物质的减小速率和生成速率相等。
②“变量不变”:如果一个量是随反应进行而改变的,当不变时为平衡状态;一个随反应的进行保持不变的量,不能作为是否是平衡状态的判断依据。
(比如说:反应中各物质的物质的量之比,是否平衡都等于化学计量数之比)(3)不能作为“标志”的四种情况①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
②恒温恒容下的体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不再随时间而变化,如2HI (g )——H 2(g )+I 2(g )。
③全是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不再随时间而变化,如2HI (g )--H 2(g )+I 2(g )。
(根据M=m ÷n 中m 和n都不变,所以M 也不变。
n 不变是因为左右化学计量数相等)④全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。
(根据Þ=m ÷v 中m 和v 不变,所以p 不变。
)化学平衡的移动:外界因素对化学平衡移动的影响浓度:关键看方程式两边浓度的变化情况,就看变化后那边的浓度较小则向那边移动(例如:反应物浓度的增大或者生成物浓度的减少的反应,平衡都向正反应移动)温度:升高温度平衡向吸热方向移动,降低温度平衡向放热方向移动。
(例如:2A (g )--3B (g )+3C (g ) ΔH>0 升高温度平衡正向移动,降低温度平衡逆向移动。
)压强:看方程式两边的化学计量数的和那边大;(注意只算气体物质的计量数)若增大压强,平衡向计量数之和小的那边移动,若减小压强,平衡向计量数之和打的那边移动。
第二节化学平衡状态和平衡移动化学平衡状态1.可逆反应2.化学平衡状态——化学反应的限度(1)建立过程(以N2+3H22NH3为例)向密闭容器中充入一定量的N2和H2,使其反应。
①反应刚开始时,反应物浓度最大,正反应速率最大;生成物浓度为0,逆反应速率为0。
②反应进行中,反应物浓度逐渐减小,正反应速率逐渐减小,生成物浓度逐渐增大,逆反应速率逐渐增大。
③达到平衡时,正反应速率与逆反应速率相等,此时反应物、生成物的浓度均保持不变。
建立过程的vt为:(2)概念一定条件下的可逆反应中,正反应速率与逆反应速率相等,反应体系中所有反应物和生成物的浓度保持不变的状态。
(3)平衡状态的特征外界条件对化学平衡的影响1.外界条件的影响2.平衡移动方向与反应速率的关系 (1)v (正)>v (逆),平衡向正反应方向移动。
(2)v (正)=v (逆),平衡不移动。
(3)v (正)<v (逆),平衡向逆反应方向移动。
3.勒夏特列原理——平衡移动原理如果改变影响平衡的条件之一(如浓度、压强或温度),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
1.易误诊断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)2H 2+O 2=====点燃 2H 2O 和2H 2O=====电解2H 2↑+O 2↑是可逆反应( )(2)化学反应进行的限度只与化学反应本身有关,与外界条件无关( ) (3)当某反应达到限度时,反应物和生成物的浓度一定相等( )(4)在相同温度下,在相同容积的密闭容器中分别充入1 mol N2、3 mol H2和2 mol NH3,当反应达平衡时,两平衡状态相同()(5)只要v(正)增大,平衡一定正向移动()(6)不论恒温恒容,还是恒温恒压容器,加入稀有气体,平衡皆发生移动()(7)起始加入原料的物质的量相等,则各种原料的转化率一定相等()(8)通过改变一个条件使某反应向正反应方向移动,转化率一定增大()(9)若平衡发生移动,则v正和v逆一定改变,同理v正、v逆改变,平衡一定移动()(10)对于气体参与的可逆反应,改变体系内的压强,平衡不一定移动()【答案】(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×(7)×(8)×(9)×(10)√2.对于可逆反应M+2N Q达到平衡时,下列叙述中正确的是______。
化学平衡与平衡移动化学反应中的平衡是指在一定条件下,反应物和生成物之间的浓度或压力保持恒定的状态。
在平衡状态下,反应物和生成物的摩尔比例保持不变。
这种平衡状态可以通过平衡常数(K)来描述,反应的物质浓度或压力决定了平衡常数的大小。
而平衡移动则是指改变平衡条件,导致平衡位置发生变化的过程。
化学平衡是化学反应达到动态平衡的结果。
在平衡状态下,反应的正向速率等于反向速率,且反应物和生成物之间的浓度或压力保持不变。
平衡常数(K)可以用来描述一个反应的平衡位置。
在理想气体状态下,平衡常数可以通过物质的分压求得,而在液体或固体中,则通过物质的浓度来计算。
在平衡状态下,改变温度、浓度、压力或添加催化剂等因素会导致平衡位置移动,这就是平衡移动的概念。
通过改变某个条件或者多个条件,可以使平衡反应向正向或反向移动,从而影响平衡位置。
下面我们来具体探讨一下这些条件对平衡移动的影响。
首先,温度改变对平衡移动的影响是最为显著的。
根据热力学第一定律,温度变化会导致反应热发生变化。
当我们增加温度时,反应热增加,平衡常数变大,平衡位置向生成物方向移动,反之亦然。
这可以通过海森堡原理和平衡常数的关系来解释。
海森堡原理指出,在一定温度下,热量的增加会使得体系趋向于吸收热量,也就是平衡位置向吸热反应的方向移动。
因此,通过调节温度可以改变平衡反应的位置。
其次,浓度对平衡移动的影响也是十分重要的。
根据勒谢特列的原理,当我们增加反应物的浓度时,平衡位置会向生成物方向移动,反之亦然。
这是因为增加反应物浓度会增加反应前向方向的反应速率,从而使得平衡位置向正向移动。
相反,增加生成物浓度会增加反应反向方向的速率,导致平衡位置向反向移动。
通过改变反应物或生成物的浓度比例,我们可以控制平衡位置的移动。
压力的改变也会影响平衡移动。
对于气相反应来说,当我们增加系统的总压力时,平衡会向压力减小的一侧移动。
这是由于高压下分子之间的碰撞频率增加,反应速率也相应增加,使得平衡位置向反应物较少的一侧移动。
第25讲化学平衡状态化学平衡的移动一、可逆反应与化学平衡建立1.可逆反应(1)定义在同一条件下,既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
(2)特点①二同:a.相同条件下;b.正、逆反应同时进行。
②一小:反应物与生成物同时存在;任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。
(3)表示在方程式中用“”表示。
2.化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应中,正反应速率与逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变,达到一种表面静止的状态。
(2)建立(3)平衡特点3.判断化学平衡状态的两种方法(1)动态标志:v正=v逆≠0①同种物质:同一物质的生成速率等于消耗速率。
②不同物质:必须标明是“异向”的反应速率关系。
如a A+b B c C+d D,v正(A)v逆(B)=ab时,反应达到平衡状态。
(2)静态标志:各种“量”不变①各物质的质量、物质的量或浓度不变。
②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。
③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
总之,若物理量由变量变成了不变量,则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理量为“不变量”,则不能作为平衡标志。
题组一“极端转化”确定各物质的量1.在密闭容器中进行反应:X2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L -1、0.3 mol·L-1、0.2 mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是()A.Z为0.3 mol·L-1B.Y2为0.4 mol·L-1C.X2为0.2 mol·L-1D.Z为0.4 mol·L-1答案A2.(2019·长沙一中月考)一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是()A.c1∶c2=3∶1B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3C.X、Y的转化率不相等D.c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L-1答案D解析平衡浓度之比为1∶3,转化浓度之比亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,A、C不正确;平衡时Y生成表示逆反应速率,Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2,B不正确;由可逆反应的特点可知0<c1<0.14 mol·L-1。
课时分层训练(二十二)化学平衡状态和平衡移动(建议用时:45分钟)(第297页)A级基础达标(g)+3H2(g)2NH3(g),在容积为10 L的密闭容器中进行,开1.可逆反应N始时加入2 mol N2和3 mol H2,达平衡时,NH3的浓度不可能达到() A.0.1 mol·L-1B.0.2 mol·L-1C.0.05 mol·L-1D.0.15 mol·L-1B[2 mol N2和3 mol H2反应,假设反应能够进行到底,则3 mol H2完全反应,生成2 mol NH3,此时NH3的浓度为0.2 mol·L-1,但由于是可逆反应,不能完全反应,所以NH3的浓度达不到0.2 mol·L-1。
](g)+O2(g)2SO3(g),一定条件下达到平衡时,下列关于平2.对于反应2SO衡状态的说法不正确的是()A.v正(SO2)=2v逆(O2)B.n(SO2)∶n(O2)=2∶1C.c(SO2)的浓度不再变化D.恒温恒容下的体系压强不变B[平衡时,各组分的量保持恒定,但不一定为某一比值。
]3.对于反应:NO4(g)2NO2(g)ΔH>0,现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是()D[从开始至平衡,由于容器容积增大,密度减小,达平衡后密度不变,A 错;反应过程中,反应热不会变化,不是变量无法判断是否达到平衡状态,与图象不符,B错;N2O4的正反应速率逐渐减小,最后保持不变,NO2的反应速率应从零开始,逐渐增大,最后保持不变,C错;转化率一定时达到平衡,D对。
]4.一定温度下在容积恒定的密闭容器中,进行如下可逆反应:A(s)+2B(g) C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是()①混合气体的密度不再变化时②容器内气体的压强不再变化时③混合气体的总物质的量不再变化时④B的物质的量浓度不再变化时⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态⑥当v正(B)=2v逆(C)A.①④⑤⑥B.②③⑥C.②④⑤⑥D.只有④A[A为固态,反应正向进行时气体质量增大,逆向进行时气体质量减小,所以,密度不变时平衡,①正确;该反应前后气体体积不变,所以压强不变时不一定平衡,②错误;该反应前后气体物质的量相等,所以混合气体的总物质的量不变不一定平衡,③错误;B的浓度不变,说明反应达到平衡,④正确;混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态,说明气体的质量不变,正、逆反应速率相等,反应达到平衡,⑤正确;v正(B)=2v逆(C)时,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡,⑥正确。
]5.一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:SO2(g)+2CO(g) 2CO 2(g)+S(s)ΔH<0,若反应在恒容的密闭容器中进行,下列有关说法正确的是()A.平衡前,随着反应的进行,容器内压强始终不变B.平衡时,其他条件不变,分离出硫,正反应速率加快C.平衡时,其他条件不变,升高温度可提高SO2的转化率D.当容器中气体密度不变时,反应达到平衡D[该反应的正反应是气体分子数减小的放热反应,在反应达到平衡之前,随着反应的进行,气体的总物质的量逐渐减小,则容器内压强逐渐减小,A 项错误;硫是固体,分离出硫,气体反应物和生成物浓度都不变,所以不影响反应速率,B项错误;该反应的正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,抑制了SO2的转化,所以SO2的转化率降低,C项错误;该反应反应前后气体质量不同,反应过程中密度变化,密度不变时,说明已达到平衡,D项正确。
]6.已知可逆反应:A(g)+2B(s)C(s)+D(g)ΔH>0。
如图所示为该可逆反应的正、逆反应速率(v)与时间(t)的关系示意图。
如果在t1时刻改变以下条件:①加入A;②加入催化剂;③加压;④升温;⑤减少C,符合图示的条件是()【导学号:91720242】A.②③B.①②C.③④D.④⑤A[t1时刻,①加入A,正反应速率增大,逆反应速率不变,与图象不符;②加入催化剂,正、逆反应速率均增大,且增大程度相同,与图象相符;③该反应为气体分子数不变的反应,加压,正、逆反应速率均增大,且增大程度相同,与图象相符;④该反应的正反应为吸热反应,升温,正、逆反应速率均增大,但增大程度不相同,与图象不符;⑤C为固体,减少C,对正、逆反应速率无影响,与图象不符。
]7.下列措施或事实不能用勒夏特列原理解释的是()A.在合成氨的反应中,降温或加压有利于氨的合成B.H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色变深C.Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深D.阴暗处密封有利于氯水的储存B[合成氨反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH<0,正反应为气体分子数减小的放热反应,降低温度和增大压强平衡均向正反应方向移动,有利于氨的合成,A项可用勒夏特列原理解释。
H2(g)+I2(g) 2HI(g),该反应在反应前后气体分子数不变,增大压强,I2的浓度增大,颜色加深,但平衡不移动,B项不能用勒夏特列原理解释。
Fe(SCN)3溶液中存在平衡:Fe3++3SCN Fe(SCN)3(红色),加入固体KSCN后,SCN-的浓度增大,平衡正向移动,溶液颜色变深,C项可用勒夏特列原理解释。
氯水中存在平衡:Cl2+H 2O HClO+H++Cl-,光照下HClO会发生分解,从而使溶液中HClO 浓度降低,平衡向生成HClO的方向移动,所以阴暗处密封有利于氯水的储存,D项可用勒夏特列原理解释。
]8.(2018·衡水模拟)某温度下,反应2A(g)B(g)ΔH>0,在密闭容器中达到平衡,平衡后c(A)c(B)=a,若改变某一条件,足够时间后反应再次达到平衡状态,此时c(A)c(B)=b,下列叙述正确的是()A.在该温度下,保持容积固定不变,向容器内补充了B气体,则a<b B.在该温度恒压条件下再充入少量B气体,则a=bC.若其他条件不变,升高温度,则a<bD.若保持温度、压强不变,充入惰性气体,则a>bB[A项,充入B气体后平衡时压强变大,正向反应程度变大,c(A)c(B)变小,即a >b ;B 项,充入B 气体,新平衡状态与原平衡等效,c (A )c (B )不变,即a =b ;C 项,升温,平衡右移,c (A )c (B )变小,即a >b ;D 项,相当于减压,平衡左移,c (A )c (B )变大,即a <b 。
] 9.(2018·陕西部分学校第一学期摸底)在一定条件下,利用CO 2合成CH 3OH 的反应为CO2(g)+3H 2(g)CH 3OH(g)+H 2O(g) ΔH 1,研究发现,反应过程中会发生副反应:CO2(g)+H 2(g)CO(g)+H 2O(g) ΔH 2,温度对CH 3OH 、CO 的产率影响如图所示。
下列说法中不正确的是( )【导学号:91720243】A .ΔH 1<0,ΔH 2>0B .增大压强有利于加快合成反应的速率C .生产过程中,温度越高越有利于提高CH 3OH 的产率D .合成CH 3OH 反应的平衡常数表达式是K =c (CH 3OH )·c (H 2O )c (CO 2)·c 3(H 2)C [由题图可知,随着温度的升高,CH 3OH 的产率逐渐减小,CO 2(g)+3H2(g)CH 3OH(g)+H 2O(g)平衡逆向移动,则ΔH 1<0;CO 的产率随温度的升高而逐渐增大,CO2(g)+H 2(g)CO(g)+H 2O(g)平衡正向移动,则ΔH 2>0,A 项正确,C 项错误;对于有气体参与的反应,压强越大反应速率越快,所以增大压强有利于加快合成反应的速率,B 项正确;合成CH 3OH 反应的平衡常数表达式是K =c (CH 3OH )·c (H 2O )c (CO 2)·c 3(H 2),D 项正确。
] 10.(2018·沧州模拟)向某密闭容器中加入0.15 mol·L -1 A 、0.05 mol·L -1 C 和一定量的B三种气体。
一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图中甲图所示[t0~t1时c(B)未画出,t1时c(B)增大到0.05 mol·L-1]。
乙图为t2时刻后改变反应条件,平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况。
(1)若t4时改变的条件为减小压强,则B的起始物质的量浓度为________ mol·L-1。
(2)若t5时改变的条件是升温,此时v(正)>v(逆),若A的物质的量减少0.03 mol 时,容器与外界的热交换总量为a kJ,写出反应的热化学方程式:_______ ________________________________________________________________。
(3)t3时改变的某一反应条件可能是________(填字母)。
a.使用催化剂b.增大压强c.增大反应物浓度(4)在恒温恒压下通入惰性气体,v(正)________v(逆)(填“>”“=”或“<”)。
【解析】(1)根据题意:A、C的化学计量数之比为0.09∶0.06=3∶2,再根据改变压强,平衡不移动可知反应为等体反应,所以方程式为3A(g) 2C(g)+B(g)。
故c(B)=(0.05-0.03) mol·L-1=0.02 mol·L-1。
(2)升温,v(正)>v(逆),反应为吸热反应,故热化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g)ΔH=+100a kJ·mol-1。
(3)t3时,改变条件,v(正)=v(逆)、增大,又因反应为等体反应,故条件为增大压强和使用催化剂。
(4)恒温恒压下通入惰性气体,相当于减压,等体反应平衡不移动,v(正)=v(逆)。
【答案】(1)0.02(2)3A(g)2C(g)+B(g)ΔH=+100a kJ·mol-1(3)ab(4)=11.合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能,在配合氢能的开发中起着重要作用。
(1)一定温度下,某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示,纵轴为平衡时氢气的压强(p),横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。
在OA段,氢溶解于M中形成固溶体MH x,随着氢气压强的增大,H/M逐渐增大;在AB段,MH x与氢气发生氢化反应生成氢化物MH y,氢化反应方程式为z MHx(s)+H2(g)z MH y(s)ΔH1(Ⅰ);在B点,氢化反应结束,进一步增大氢气压强,H/M几乎不变。
反应(Ⅰ)中z=________(用含x和y的代数式表示)。