第三节影响化学平衡的因素
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化学平衡的影响因素与实验验证化学平衡是指在化学反应中,反应物和生成物的浓度在一定条件下保持稳定的状态。
平衡反应是化学学科中一个重要的概念,对于理解化学反应的动态过程以及进行工业生产和实验室研究具有重要意义。
本文将探讨影响化学平衡的因素以及在实验中如何验证化学平衡。
一、影响化学平衡的因素1. 浓度:反应物浓度的改变会影响平衡的位置。
根据勒夏特列原理,当增加反应物浓度时,反应会向生成物的方向移动以达到新的平衡。
相反,减少反应物浓度会使平衡移向反应物的方向。
2. 温度:温度的改变会影响平衡反应的速率以及平衡位置。
根据反应热学原理,增加温度会使平衡移动到吸热反应的方向,而降低温度则会使平衡移动到放热反应的方向。
3. 压力(对于气体反应):气体反应中,气体压力的改变会影响平衡的位置。
根据盖亚-萨卡定律,增加气体压力会使平衡移向分子数较少的一方,而减少压力则会使平衡移向分子数较多的一方。
4. 催化剂:催化剂是可以影响化学反应速率但不被反应消耗的物质。
催化剂的添加可以改变反应速率,但不会改变平衡位置。
二、实验验证化学平衡为验证化学平衡,我们通常可以进行实验。
1. 浓度变化实验:在一个反应中,可以通过改变反应物浓度来观察平衡位置的变化。
通过控制反应物的初始浓度,可以在不同时间段内取样分析反应物和生成物的浓度变化,并绘制出浓度随时间变化的曲线。
根据曲线的变化,可以确定平衡位置的移动方向和速率。
2. 温度变化实验:在一个反应过程中,通过改变温度来观察平衡的移动。
可以在一定温度下开始反应,然后改变温度并观察平衡位置的变化。
温度对反应速率的影响可以作为判断平衡位置的指标。
3. 压力变化实验(对于气体反应):在气体反应中,可以通过改变气体压力来验证平衡位置的变化。
可以通过改变容器体积或添加惰性气体来改变压力,观察平衡位置的移动。
4. 催化剂的作用实验:可以在催化剂存在和不存在的条件下进行反应。
观察在有催化剂的情况下反应速率的变化以及平衡位置的影响。
影响化学平衡的三个因素1.浓度(1)可能影响化学反应速率和平衡移动的是浓度而不是质量、物质的量、体积。
若质量、物质的量、体积等的改变不能使浓度改变,则化学反应速率和平衡不改变。
(2)对于溶液中进行的离子反应,改变不参与反应的离子的浓度,速率和平衡一般不移动,如FeCl3+3KSCN≒Fe(SCN)3+3KCl,增加c(K+)或c(Cl-),不会影响化学反应速率和平衡。
(3)浓度的变化一定会带来反应速率的变化,但不一定导致化学平衡的移动。
如同等程度地增大反应各物质浓度,平衡向反应前后气体化学计量数之和减少的方向移动:同等程度地减少反应各物质浓度,平衡向反应前后气体化学计量数之和增大的方向移动;但对于反应前后气体化学计量数之和相等的反应,同等程度地改变反应各物质的浓度,平衡不移动。
(4)浓度改变瞬间时的正(逆)反应速率与反应物(生成物)浓度的变化成同一趋势,与生成物(反应物)浓度变化无关。
经常可以先判断平衡移动的方向,再由此判断外界条件改变瞬间,正、逆反应速率的相对大小。
(5)温度一定时,固体、纯液体的浓度一般认为是一常数,所以,改变固体、纯液体的量,其浓度仍不变,化学反应速率和平衡无影响;但改变固体的表面积(如“块状粉末状”),化学反应速率会增大或减小。
(6)H2O作为纯液体,虽然它的浓度为一常数(液态时),但对于在溶液中发生的反应,改变H2O的量往往会导致其他物质的浓度增大或减少,从而引起化学反应速率和平衡的移动,如Al3++3H2O ≒Al(OH)3+3H+,加水,其他反应物和生成物的浓度下降。
使υ正、υ逆均下降且平衡右移;另外,H2O作溶质,其他物质作溶剂进行的化学反应,此时H2O的浓度不再是一常数,改变H2O的量,会引起H2O 的浓度改变从而影响速率和平衡;最后注意水蒸气参加的反应,它的浓度亦不是一常数;可能随外界条件的改变而改变。
2.压强(1)只有压强的变化能引起反应物质的浓度改变时,平衡才有可能移动。
浓度.温度.压强
(一)浓度对化学平衡移动的影响
在其他条件不变时,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,有利于正反应的进行,平衡向右移动;增加生成物的浓度或减小反应物的浓度,有利于逆反应的进行平衡向左移动。
单一物质的浓度改变只是改变正反应或逆反应中一个反应的反应速率而导致正逆反应速率不相等,而导致平衡被打破。
(二)压强对化学平衡移动的影响
对于气体反应物和气体生成物分子数不等的可逆反应来说,当其它条件不变时,增大总压强,平衡向气体分子数减少即气体体积缩小的方向移动;减小总压强,平衡向气体分子数增加即气体体积增大的方向移动。
若反应前后气体总分子数(总体积)不变,则改变压强不会造成平衡的移动。
压强改变通常会同时改变正逆反应速率,对于气体总体积较大的方向影响较大,例如,正反应参与的气体为3体积,逆反应参与的气体为2体积,则增大压强时正反应速率提高得更多,从而是v正>v逆,即平衡向正反应方向移动;而减小压强时,则正反应速率减小得更多,平衡向逆反应方向移动。
(三)温度对化学平衡移动的影响
在其他条件不变时,升高反应温度,有利于吸热反应,平衡向吸热反应方向移动;降低反应温度,有利于放热反应,平衡向放热反应方向移动。
与压强类似,温度的改变也是同时改变正逆反应速率,升温总是使正逆反应速率同时提高,降温总是使正逆反应速率同时下降。
对于吸热反应来说,升温时正反应速率提高得更多,而造成v正>v逆的结果;降温时吸热方向的反应速率下降得也越多。
与压强改变不同的是,每个化学反应都会存在一定的热效应,所以改变温度一定会使平衡移动,不会出现不移动的情况。