减小反应物的浓度 v正、v逆均减小,且v逆′>v正′ 逆向移动 增大生成物的浓度 任一平衡体系 减小生成物的浓度 v正、v逆均增大,且v逆′>v正′ 逆向移动 v正、v逆均减小,且v正′>v逆′ 正向移动 增大压强或正反应方向为气体体积增大的放热反应 减小压强或降低温度 升高温度 v正、v逆均增大,且v逆′>v正′ 逆向移动 v正、v逆均减小,且v正′>v逆′ 正向移动 任意平衡或反应前后气体化学计量数和相等的平衡 正催化剂或增大压强 v正、v逆同等倍数增大 平衡不移动 负催化剂或减小压强 v正、v逆同等倍数减小 例1. (2013·四川理综化学·6)在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g) 过程中测定的数据如下表:
t/min 2 4 7 9 2Z(g) △H < 0,
一段时间后达到平衡,反应
n(Y)/mol 下列说法正确的是
0.12 0.11 0.10 0.10 A.反应前2min的平均速率ν(Z)=2.0×10-3mol·L-1·min-1 B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前ν(逆)> ν(正) C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44
D. 其他条件不变,再充入0.2molZ,平衡时X的体积分数增大 答案.C
三、化学平衡 1.化学平衡的标志
(1)定义 在一定条件下的可逆反应,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态,叫做化学平衡状态,简称化学平衡
(2)可逆反应:在相同条件下,既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应,化学方程式中向右进行的反应叫正反应,向左进行的反应叫逆反应。可逆反应的特点:整个体系中无论反应物还是生成物在反应结束后都不会消失。
(3)化学平衡的标志是:① V正=V逆:②各组分的物质的量、质量、含量保持不变。 2.速度与平衡的关系
(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 ①“动”:化学平衡属于动态平衡,达到平衡时正反应和逆反应仍在进行。 ②“等”: V正=V逆 > 0平衡的玉要原因是正反应速率等于逆反应速率。 ③“定”:平衡时组分的百分含量不变。反应物和生成物在整个体系中都含有,但是它们的百分含量一定,不再改变。 (4)“变”:若条件改变,则化学平衡破坏,并在新条件下继续建立新的平衡。当改变条件,使v(正)≠v(逆)时,平衡不再存在,反应继续向平衡方向进行。依理可逆反应总是向建立平衡的方向进行的。 4.化学平衡状态的判断 可逆反应达到平衡时,V 正=V逆,即单位时音内任一物质生成多少,就消耗多少.表现 在外部的特点是:各物质的物质的量不变,总物质的量也不变,每一种物质的物质的量的百分含量也不变,混合气体的平均相对分子质量也不变,每种物质的浓度也不变,如温度、体积 固定,反应容器内的总压,也不随时间的变化而变化。(但对反应前后气体物质分子数相等的可逆反应,就不能用总压、平均分子质量是否随时间变化来判断是否达到了平衡。) (1)直接(特征)标志: ①V 正=V逆:指反应体系中的用同一种物质来表示的正反应速率和逆反应速率相等, 但对不同物质而言,速率不一定相等。 现以N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)为例,在单位时间、单位体积内: a.若有1mol:消耗(代表V正),同时有1molN:生成(代表V逆)。同种物质只需考虑量是否相同,所以有1mo1N2消耗必然同时有1mo1N2生成,即V正(N2)= V逆(N2). b.若有1molN2消耗(代表V正),同时有3molH:生成(代表V逆).不同种物质要考虑化学计量数,由化学方程式知N2和H2化学计量数之比为1: 3:所以有1molN2消耗必然同时有3mol H2生成, 即V正(H2) =3 V逆(N2),由此可见两者数值不相等. c.同理可得以下关系:若有lmo1N2消耗(代表V正),同时有2mol NH3消耗(代表V逆),若有nmolN2消耗(代表V正),同时有2nmol NH3消耗(代表V逆)…… d.同时还可以推出:若有lmo1N=N健断裂,则有6molN-H键断裂. ②各物质的百分含量保持不变。 (2)间接(等价)标志: ①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的改变而改变。(注:m+n≠p)对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应(如 )来说,可利用混 合气体的M压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应:( ),不能用此标志 判断平衡是否到达,因为在此反应过程中,气体的总压、总体积、总物质的量都不随时间的改变而改变。 ②各物质的浓度不随时间的改变而改变。 ③各物质的物质的量不随时间的改变而改变· ④各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改变。 小结:判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据 例举反应 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) (1)各物质的物质的量或各物质的物平衡 质的量的分数一定 混合物体系(2)各物质的质量或各物质的质量分中各成分的浓度 数一定 (3)各气体的体积或体积分数一定 平衡 平衡 (4)总体积、总压力、总物质的量一不一定平衡 定。(如反应前后气体体积不变的反应) (1)单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA,则v正=v逆(对于同一物质而言) (2)在单位时间内消耗了nmolB同时正逆反应速消耗了pmolC,则v正=v逆 率的关系 (3)v(A):v(B):v(C):v(D)不一定平衡 =m:n:p:q(v正不一定等于v逆) (4)在单位时间内生成了n molB,同不一定平衡 时消耗了q molD(因均指v逆) (1)若m+n?p+q时,总压力一定平衡 (其它条件一定) 压强 (2)若m+n=p+q时,总压力一定(其不一定平衡 它条件一定) (1)当m+n?p+q时Mr=m(气)混合气体的平均/n(总) 相对分子质量Mr (2)Mr一定时,但m+n=p+q时 任何化学反应都伴随着能量变化,当体温度 系温度一定时(其他不变) 体系的密度(?) 密度一定??平衡 不一定平衡 平衡 平衡 平衡 m气(固定容积不变) V不一定平衡