影响化学平衡的条件—1
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化学平衡的影响因素和平衡条件化学平衡是指化学反应中反应物与生成物的浓度或者压强达到一定比例后,反应速度不再改变的状态。
在化学反应达到平衡时,反应物和生成物的浓度或者压强不再发生明显的变化。
然而,达到平衡的过程受到多种因素的影响。
本文将探讨化学平衡的影响因素和平衡条件。
一、影响化学平衡的因素1. 变量的改变改变反应物浓度、压强、温度或者添加催化剂都会影响化学平衡。
当改变反应物浓度或者压强时,根据勒夏特里亚法则(Le Chatelier's principle),系统会向反方向移动以减小这种变化。
例如,在N2(g) +3H2(g) ↔ 2NH3(g)这个反应中,如果增加N2或者减少H2的浓度,平衡会向右移动,生成更多NH3以抵消浓度变化。
2. 温度的变化温度对化学平衡的影响取决于反应是否是放热反应或吸热反应。
对于放热反应,增加温度会使平衡向左移动,减少温度则使平衡向右移动。
而对于吸热反应,增加温度会使平衡向右移动,减少温度则使平衡向左移动。
这是因为根据热力学原理,系统倾向于最小化能量变化。
3. 催化剂的作用催化剂可以加速反应速率,但不会改变化学反应的平衡位置。
催化剂通过提供新反应路径,使反应物更容易转化为生成物。
催化剂可通过减少反应活化能来降低反应的能量要求,从而加速反应。
然而,由于催化剂在反应结束时不发生净变化,所以对平衡位置没有影响。
二、达到化学平衡的条件化学平衡的条件由反应物和生成物的浓度、压强和温度决定。
1. 浓度和压强的影响化学平衡的条件要求反应物和生成物的浓度或者压强之间达到一定的比例。
在气相反应中,当反应物和生成物的压强达到一定比例时,反应物的分子碰撞会与生成物的分子碰撞相抵消,而且速度相等。
在溶液或者气体反应中,当反应物和生成物的浓度达到一定比例时,反应物和生成物的速度也会平衡,达到化学平衡。
2. 温度的影响化学平衡的条件还需满足热力学要求。
对于放热反应,提高温度会使反应向左移动,降低温度则使反应向右移动。
诚西郊市崇武区沿街学校30化学平衡的影响的条件一、化学平衡挪动1、概念:一定条件下,某可逆反响达平衡后,当改变某条件〔浓度、温度、压强〕,平衡混合物各组分的浓度也就随之改变,因此在新的条件下到达新的平衡。
这种由于条件的改变而使旧的平衡破坏和在新的条件下到达新的平衡的过程叫做化学平衡挪动。
2、外界原因:改变了条件3、本质原因:V正≠V逆4、挪动方向判断的根据:勒夏特列原理。
二、影响化学平衡的条件:勒夏特列原理假设改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或者者温度),平衡就向着可以减弱这种改变的方向挪动。
改变影响平衡的一个条件化学平衡挪动方向化学平衡挪动结果增大反响物浓度向正反响方向挪动反响物浓度减小减小反响物浓度向逆反响方向挪动反响物浓度增大增大生成物浓度向逆反响方向挪动生成物浓度减小减小生成物浓度向正反响方向挪动生成物浓度增大增大体系压强向气体体积减小的反响方向挪动体系压强减小减小体系压强向气体体积增大的反响方向挪动体系压强增大升高温度向吸热反响方向挪动体系温度降低降低温度向放热反响方向挪动体系温度升高注意:①、固体、纯液体的浓度当作一个不变的量,所以增加固体或者者纯液体并不能改变浓度。
在实际消费中,往往采用增大易获得的或者者本钱较低的物质的方法,使平衡正向挪动,同时进步本钱较高的原料的利用率〔转化率〕。
②、压强——要有气态物质存在,改变压强(使容器内气体的浓度发生改变),才可能使平衡挪动。
A、充入与反响无关的气体如稀有气体要分析容器是恒容(不移)、还是恒压(向扩体方向移);反响式左右两边气体化学计量数和不变(无论上述那种均不变)B、颜色的改变要注意是一个动态变化的过程,先变?后变?C、平衡不挪动,并不表示颜色不会变,因为颜色深浅决定于有色物质的浓度。
如:2NO2N2O4(红棕色)〔无色〕增大压强,颜色先深后浅;减小压强,颜色先浅后深。
③、温度——所有化学反响均具有能量变化,温度改变,化学平衡一定挪动。
化学平衡的条件与影响因素化学平衡是指化学反应达到了一种稳定状态,反应物与生成物的浓度或活性不再发生明显变化。
在化学平衡状态下,反应物和生成物之间的正反应速率相等。
化学平衡受到一定的条件和影响因素的制约。
影响化学平衡的条件1. 温度:温度的改变可以影响反应的平衡状态。
根据Le Chatelier原理,当温度升高时,平衡反应往吸热反应方向移动;当温度降低时,平衡反应往放热反应方向移动。
因此,温度的改变可以改变平衡时反应物和生成物的比例。
2. 压力(气相反应):对于气相反应,压力的改变会影响反应的平衡。
根据Le Chatelier原理,当压力增加时,平衡反应往可减少摩尔体积的方向移动;当压力减少时,平衡反应往可增加摩尔体积的方向移动。
3. 浓度(溶液反应):对于溶液反应,浓度的改变会影响反应的平衡。
根据Le Chatelier原理,当某一反应物或生成物的浓度增加时,平衡反应往减少该物质浓度的方向移动;当某一反应物或生成物的浓度减少时,平衡反应往增加该物质浓度的方向移动。
4. 催化剂:催化剂对化学平衡没有影响。
催化剂可以加速正反应和逆反应的速率,但对平衡状态的稳定性无影响。
影响化学平衡的因素1. 反应物的浓度:反应物浓度的增加会使平衡反应往生成物的方向移动,而反应物浓度的减少会使平衡反应往反应物的方向移动。
2. 反应物的活性:反应物的活性可以影响反应的平衡,活性较高的反应物更容易参与反应。
3. 反应物和生成物之间的相互作用:反应物和生成物之间的相互作用可以改变反应的平衡状态。
比如,当产物的浓度增加时,反应物与生成物之间可能发生反应,使得平衡反应往反应物的方向移动。
综上所述,化学平衡受到温度、压力、浓度和催化剂等条件的影响,同时反应物的浓度、活性和相互作用也会对反应的平衡产生影响。
理解这些条件和因素对于掌握化学平衡的基本原理和应用具有重要意义。
影响化学平衡的因素影响平衡移动的因素只有浓度、压强和温度三个。
1、在其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动。
2、在有气体参加或生成的反应中,在其他条件不变时,增大压强(指压缩气体体积使压强增大),平衡向气体体积减小方向移动。
3、在其他条件不变时,升高温度平衡向吸热反应方向移动。
1、浓度影响在其他条件维持不变时,减小反应物的浓度或增大生成物的浓度,有助于正反应的展开,均衡向右移动;减少生成物的浓度或增大反应物的浓度,有助于逆反应的展开均衡向左移动。
单一物质的浓度发生改变只是发生改变正反应或逆反应中一个反应的反应速率而引致正逆反应速率不成正比,而引致均衡被超越。
2、压强影响对于气体反应物和气体生成物分子数左右的可逆反应来说,当其它条件维持不变时,减小总应力,均衡向气体分子数增加即为气体体积增大的方向移动;增大总应力,均衡向气体分子数减少即为气体体积减小的方向移动。
若反应前后气体总分子数(总体积)维持不变,则发生改变应力不能导致均衡的移动。
应力发生改变通常可以同时发生改变正,逆反应速率,对于气体总体积很大的方向影响很大,比如,正反应参予的气体为3体积,逆反应参予的气体为2体积,则减小应力时正反应速率提升得更多,从而并使v正\uev逆,即为均衡向正反应方向移动;而增大应力时,则正反应速率增大得更多,均衡向逆反应方向移动。
3、温度影响在其他条件维持不变时,增高反应温度,有助于吸热反应,均衡向吸热反应方向移动;减少反应温度,有助于放热反应,均衡向放热反应方向移动。
与应力相似,温度的发生改变也就是同时发生改变正,逆反应速率,高涨总是并使正,逆反应速率同时提升,降温总是并使正,逆反应速率同时上升。
对于吸热反应来说,高涨时正,反应速率提升得更多,而导致v正\uev逆的结果;降温时放热方向的反应速率上升得也越多。
与应力发生改变相同的就是,每个化学反应都会存有一定的热效应,所以发生改变温度一定会并使均衡移动,不能发生不移动的情况。
1.化学平衡移动可逆反应的平衡状态是在一定条件下(浓度、温度、压强)建立起来的,当条件发生改变时,原平衡状态被破坏,并在新条件下建立起新的平衡。
此过程可表示为:(1)化学平衡移动:可逆反应中就化学平衡的破坏、新化学平衡的建立的过程。
(2)化学平衡移动的原因:反应条件的改变,移动的结果是正逆反应速率发生变化,平衡混合物中各组分的含量发生相应的变化。
(3)化学平衡移动的特征:○1从反应速率来看:若有v正=v逆到v正≠v逆某条件下平衡,再到这样的过程表明化学平衡发生了移动。
○2从混合物组成来看:各组分的含量从保持一定到条件改变时含量发生变化,最后在新条件下保持新的一定,同样表明化学平衡发生了移动。
(4)化学平衡移动的方向:○1若外界条件改变,引起v正>v逆时,正反应占优势,化学平衡向正反应方向移动。
○2若外界条件改变,引起v正<v逆时,逆反应占优势,化学平衡向逆反应方向移动。
○3若外界条件改变,引起v正和v逆都发生变化,如果v正和v逆能保持相等,化学平衡就没有发生移动。
2.影响化学平衡的条件参加反应的物质的性质是影响化学平衡的内在因素,影响化学平衡的外界条件主要有浓度、压强和温度等。
外界条件的改变对化学平衡的影响实质上是通过改变正、逆反应速率来实现的。
(1)浓度对化学平衡的影响○1结论:在其他条件不变的情况下,增大反应物浓度或减少生成物的浓度,都可以使化学平衡向正反应方向移动;增大生成物浓度或减少反应物的浓度,都可以使化学平衡向逆反应方向移动。
2增大反应物浓度增大生成物浓度减小反应物浓度减小生成物浓度a.由于增加固体或纯液体的浓度是常数,改变固体或纯液体的量并不影响v正、v逆的大小,所以化学平衡不移动。
b.在溶液中进行的反应,如果稀释溶液,反应浓度减小,生成物浓度也减小,v正、v逆的量减小,但减小的程度不同,总的结果使化学平衡向反应方程式中化学计量增大的方向移动。
c.在生产中适当增大廉价的反应物浓度,使化学反应向正反应方向移动,可提高价格较高原料的转化率,以降低生产成本。
§2—3影响化学平衡的条件—1
教学目标
1.使学生理解浓度对化学平衡的影响。
2.使学生理解平衡移动原理,学会利用平衡移动原理判断平衡移动的方向。
3.使学生学会利用速率—时间图来表示平衡移动过程,培养学生识图、析图能力。
教学重点浓度对化学平衡的影响。
教学难点 1.平衡移动原理的应用。
2.平衡移动过程的速率一时间图。
教学方法
1.通过演示实验,启发学生总结归纳出浓度对化学平衡的影响。
2.通过对外界条件对速率的影响理论的复习,从理论上使学生认识平衡移动规律。
3.通过典型例题和练习,使学生进一步理解并掌握勒夏特列原理。
教具准备
1mol·L—1的FeCl3溶液、1 mol·L—1的KSCN溶液、2 mol·L—1的NaOH溶液、蒸馏水、冰水、热水、NO2气体、大试管(1支)、小试管(3支)、烧杯(2只)、烧瓶(2个)、带夹导管。
教学过程
第一课时
[师]可逆反应进行的最终结果是什么达到平衡状态。
[师]化学平衡状态有哪些特点
逆——可逆反应(或可逆过程)
等——V正=V逆≠0(不同的平衡对应不同的速率)
动——平衡时正逆反应均未停止,只是速率相等
定——平衡时,各组分含量
..保持恒定
变——条件改变,平衡移动
[设问]可逆反应达平衡后,若外界条件的改变引起正、逆反应速率不相等,那么此平衡状态还能维持下去吗不能
[师]此时原平衡将被破坏,反应继续进行下去,直至再达平衡。
这种旧的化学平衡被破坏,新的化学平衡建立的过程,叫做化学平衡的移动。
我们学习化学平衡,就是为了利用外界条件的改变,使化学平衡向有利的方向移动。
这节课我们就学习影响化学平衡的条件。
[板书] 第三节影响化学平衡的条件
一、浓度对化学平衡的影响
[师]反应物浓度的改变能引起反应速率的改变,那么能否引起化学平衡移动呢下面通过实验来说明这个问题,
[演示实验] 浓度对化学平衡的影响
(第一步)教师先举起分别盛有FeCl3溶液和KSCN溶液的试剂瓶,让学生说出它们的颜色。
FeCl3溶液呈黄色,KSCN溶液无色
(第二步)在一支大试管中,滴入FeCl3溶液和KSCN溶液各5滴,问学生看到了什么现象。
溶液变成了血红色
[讲述]生成血红色的溶液是因为它们发生了下列可逆反应,生成了一种叫硫氰化铁的物质。
[板书] FeCl3 + 3KSCN 3KCI + Fe(SCN),即Fe3+ + 3SCN—Fe(SCN)3
指出:血红色是Fe(SCN)3的颜色。
[过渡]下面我们接着做实验。
(第三步)把大试管中的溶液加水稀释至橙红色,分别倒入三支小试管(大试管中留少量溶液用于比较颜色变化)。
(边讲边操作)下面我在这两支盛稀释过的溶液的小试管中分别滴加FeCl3和KSCN溶液,大家注意观察现象。
[问]有何变化这说明什么问题由此我们可以得出什么结论
[启发]红色的深浅由谁的多少决定
[学生讨论后得出结论]红色加深是因为生成了更多的Fe(SCN)3,这说明增大反应物浓度,会使化学平衡向正反应方向移动。
[设问]如果我们在稀释后的溶液中滴加NaOH溶液,又会有什么现象呢请大家注意观察。
(第四步)在第三支小试管中滴加NaOH溶液。
有红褐色沉淀生成,溶液颜色变浅
[师]红褐色沉淀是由Fe3+与OH—结合生成的。
那么,溶液颜色变浅又如何解释
生成沉淀使Fe3+浓度降低,化学平衡逆向移动,Fe(SCN)3浓度降低,红色变浅。
[师]我们通过实验,得出了增大反应物浓度使化学平衡正向移动和减小反应物浓度化学平衡逆向移动的结论。
那么增大或减小生成物浓度,平衡将如何移动呢
增大生成物浓度,化学平衡逆向移动;减小生成物浓度,化学平衡正向移动
[师]下面我们来总结一下浓度对化学平衡的影响规律。
[板书]1.规律:其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,都使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,都使化学平衡
向逆反应方向移动。
[设问]浓度对平衡的影响如何从浓度对速率的影响解释呢
[板书] 2.浓度改变速率改变
[师]我们知道,一个可逆反应达平衡状态时,对于同一反应物或生成物,正反应速率等于逆反应速率,即消耗速率等于生成速率,那么增大某一反应物的浓度的瞬间,正反应速率和逆反应速率如何变化还是否相等
[启发]逆反应速率的大小取决于哪种物质浓度的大小生成物浓度的大小
[师]在增大Fe3+浓度的瞬间,Fe(SCN)3浓度和SCN—是否改变不变
[师]由于增大Fe3+浓度的瞬间,Fe(SCN)3浓度和SCN—浓度不变,所以Fe3+的生成速率即逆反应速率不变;但Fe3+浓度的增大会使Fe3+的消耗速率即正反应速率瞬间增大,导致正反应速率大于逆反应速率,平衡发生移动。
在平衡移动过程中,生成物浓度逐渐增大,使逆反应速率逐渐增大,反应物浓度逐渐减小,使正反应速率逐渐减小,直至正反应速率再次等于逆反应速率,达到新的平衡状态。
我们如何把浓度改变时速率随时间的变化过程用速率一时间图表示出来呢
[板书] 3.速率——时间图
(复习)请大家先画出一个可逆反应:从刚加入反应物到达平衡状态整个过程的速率一时间关系图。
[师]下面请大家根据增大一种反应物浓度时,瞬间正、逆速率的变化及平衡移动过程中速率的变化情况,画出在时刻增大一种反应物浓度时的速率——时间图。
(教师注明t时刻的位置,然后由学生板演,画出平衡移动过程的速率——时间图)
[师]请大家接着画出以下几种情况的速率——时间图。
[板书]
(由三个学生板演后,不完善或不正确的地方由其他学生修改、补充。
由教师总结得出以下结论)
[分组讨论]以上平衡移动的速率一时间图有何特点
(讨论后每组选出一个代表回答)
a.改变反应物的浓度,只能使正反应速率瞬间增大或减小;改变生成物的浓度,只能使逆反应速率瞬间增大或减小。
b.只要正反应速率在上面,逆反应速率在下面,即ν’正>ν’逆,化学平衡一定向正反应方向移动;反之,向逆反应方向移动。
c.只要是增大浓度,不论增大的是反应物浓度,还是生成物浓度,新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态;减小浓度,新平衡条件下的速率一定小于原平衡状态。
[师]下面我们根据浓度对平衡的影响规律,做一道练习题。
[投影]练习1.可逆反应H2O(g) + C(s) CO(g) + H2(g)在一定条件下达平衡状态,改变下列条件,能否引起平衡移动CO浓度有何变化
①增大水蒸气浓度②加入更多的碳③增加H2浓度
解析:①增大水蒸气浓度,平衡正向移动,CO浓度增大;
②加入更多的碳,碳为固体,平衡不移动,CO浓度不变;
③增加H2浓度,平衡逆向移动,CO浓度减小。
[问]加入更多的碳为什么平衡不移动
因为增加碳的用量并不能改变其浓度,不能改变反应速率。
[师]增加固体或纯液体的量不能改变其浓度,也不能改变速率,所以ν(正)仍等于ν(逆),平衡不移动。
以上我们讨论了改变反应物浓度时,平衡移动的方向问题,那么改变反应物浓度时,各反应物转化率有何变化呢有兴趣的同学可在课后做下面的练习题,从中总结规律。
[投影]练习2.500℃时,在密闭容器中进行下列反应:CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g),起始只放入CO和水蒸气,其浓度均为4 mol·L—1,平衡时,CO和水蒸气浓度均为1 mol·L—1,达平衡后将水蒸气浓度增至3 mol·L—1,求两次平衡状态下CO和H2O(g)的转化率。
(提示:温度不变,平衡常数不变)
对于化学反应mA+nB pC+qD,平衡常数
p q [c(C)]g[c(D)] K=
m n [c(A)]g[c(D)]
答案:原平衡时CO转化率75%,水蒸气转化率75%;平衡移动后CO转化率86.75%,水蒸气转化率57.83%。
结论:增大一种反应物的浓度,会提高另一种反应物的转化率,而本身转化率降低。
[布置作业]
预习压强、温度对化学平衡的影响。