平衡向逆反应方向移动。
4.借助图像,分析影响化学平衡的因素
若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下:
因素
任何反应
可逆反应
平衡移动方向
浓度
增大c(反应物),v加快;减少c(反应物),v减慢。
说明:
(1)是c(反应物)而不是c(生成物);
(2)纯固体、纯液体的浓度视为定值
增大c(反应物),v正立即增大,随后减小,v逆瞬时不变,随后增大,直至v正=v逆;增大c(生成物),v逆立即增大,随后减小,v正瞬时不变,随后增大,直至v正=v逆
压强
对有气体参与的反应,缩小容器体积,压强增大,v加快;扩大容器体积,压强减小,v减慢。
说明:
(1)压强对v的影响,本质是对c(反应物)的影响,即p变化⇒c(反应物)变化⇒v变化。
(2)无气体参与的反应,压强变化对它们的浓度几乎无影响,可以认为v不变
对于有气体参加的可逆反应,增大压强,v正、v逆均增大;减小压强,v正、v逆均减小。
说明:
压缩体积,压强增大,所有气体浓度均增大,v正、v逆均增大,一般气体体积大的一方增大得快;同理,扩大体积,压强减小,v正、v逆均减小,气体体积大的一方减小得快
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
温度
升高温度,v加快,降低温度,v减慢。
说明:
温度升高10℃,速率加快2~4倍
升高温度,v正、v逆均增大,吸热方向变化大;降低温度,v正、v逆均减小,吸热方向变化大
催化剂
正催化剂加快反应速率;负催化剂减缓反应速率
催化剂同等程度地改变可逆反应的正、逆反应速率
5.勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
第三讲 化学平衡常数及反应进行的方向
考点1 化学平衡常数及应用
1.概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,用符号K表示。
2.表达式
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),
K=
(固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中)。
3.意义
(1)K值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大。
(2)K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
4.应用
(1)判断、比较可逆反应进行的程度
一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应:
K值
正反应进行的程度
平衡时生成物浓度
平衡时反应物浓度
反应物转化率
越大
越大
越大
越小
越高
越小
越小
越小
越大
越低
(2)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向
对于可逆反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),浓度商Qc=
,则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。
(3)判断可逆反应的热效应
(4)计算平衡体系中的相关量
根据相同温度下,同一反应的平衡常数不变,计算反应物或生成物的浓度、转化率等。
考点2 有关化学平衡的计算
一、三段式计算模式
1.分析三个量:
起始量、变化量、平衡量。
2.明确三个关系
(1)对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。
(2)对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。
(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
3.计算方法:
三段式法
化学平衡计算模式:
对以下反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为amol/L、bmol/L,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol/L。
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始量(mol/L)ab00
变化量(mol/L)mxnxpxqx
平衡量(mol/L)a-mxb-nxpxqx
(1)平衡常数:
K=
。
(2)转化率=
×100%,如α(A)平=
×100%。
(3)百分含量:
φ(A)=
×100%。
(4)平衡前后的压强之比:
=
。
(5)平均摩尔质量:
M=
g/mol。
二、等效平衡
1.含义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),对同一可逆反应体系,起始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的百分含量相同。
2.原理
同一可逆反应,当外界条件一定时,反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,最后都能达到平衡状态。
其中平衡混合物中各物质的百分含量相同。
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。
3.规律
条件
恒温、恒容
恒温、恒容
恒温、恒压
反应的特点
任何可逆反应
反应前后气体分子数相等
任何可逆反应
起始投料
换算为化学方程式同一边物质,其“量”相同
换算为化学方程式同一边物质,其“量”符合同一比例
换算为化学方程式同一边物质,其“量”符合同一比例
平衡特点质
量分数(w%)
相同
相同
相同
浓度(c)
相同
成比例
相同(气体)
物质的量(n)
相同
成比例
成比例
考点3 化学反应进行的方向
1.自发过程
(1)含义
在一定条件下,不需要借助外力作用就能自动进行的过程。
(2)特点
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
②在密闭条件下,体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
2.自发反应
在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
3.判断化学反应方向的依据
(1)焓变与反应方向
研究表明,对于化学反应而言,绝大多数放热反应都能自发进行,且反应放出的热量越多,体系能量降低得也越多,反应越完全。
可见,反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
(2)熵变与反应方向
①研究表明,除了热效应外,决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。
大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。
②熵和熵变的含义
a.熵的含义
熵是衡量一个体系混乱度的物理量,用符号S表示。
同一条件下,不同物质有不同的熵值,同一物质在不同状态下熵值也不同,一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。
b.熵变的含义
熵变是反应前后体系熵的变化,用ΔS表示,化学反应的ΔS越大,越有利于反应自发进行。
(3)综合判断反应方向的依据
①ΔH-TΔS<0,反应能自发进行。
②ΔH-TΔS=0,反应达到平衡状态。
③ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。