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文檔簡介
化學平衡狀態(tài),就是在一定條件下可逆反應里,當正反應速率與逆反應速率時,反應混合物中各組成成分的百分含量保持不變的狀態(tài)。1、定義:條件:一定條件(溫度、濃度與壓強)本質:正反應速率=逆反應速率現(xiàn)象:各組分百分含量(或質量)、濃度(或體積分數)等保持不變對象:可逆反應(一)化學平衡狀態(tài)的概念與特征正反應速率逆反應速率速率“特征量一定,達到平衡”2、化學平衡狀態(tài)的特征(2)動:動態(tài)平衡(正逆反應仍在進行)(3)等:正反應速率=逆反應速率≠0(4)定:反應混合物中各組分的濃度保持不變,各組分的百分含量一定.(5)變:條件變化,化學平衡狀態(tài)將被破壞,直到在新的條件下建立新的平衡。(1)逆:研究對象可逆反應。同:條件相同,某一可逆反應無論是從正反應開始還是從逆反應開始,最終均可達到同一平衡狀態(tài)。(對同一物質而言)(各種物質)(等效平衡)1.定義:在一定溫度下,當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時,生成物平衡濃度的冪之積與反應物平衡濃度的冪之積的比值是一個常數,這個常數稱是該反應的化學平衡常數(簡稱平衡常數),用符號K表示。由于該常數是以濃度冪之積的比值表示,故又稱濃度平衡常數,用K表示。(二)化學平衡常數與轉化率
對于反應:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)
平衡常數的數學表達式K=2.數學表達式:例
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
K1=1.601051/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)
K2=3.87102
K1
K2
,
K1=K222)同一化學反應,可以用不同的化學反應式來表示,用不同的化學反應方程式表示時,其對的平衡常數的表達式亦不同,但它們之間相互關聯(lián)。3)多重平衡規(guī)則:若干方程式相加(減),則總反應的平衡常數等于分步平衡常數之乘積(商)例題:
2NO(g)+O2(g)2NO2
2NO2(g)N2O4
2NO(g)+O2(g)N2O4(g)(1)平衡常數K與溫度有關,與濃度無關,由K隨溫度的變化可推斷正反應是吸熱反應還是放熱。若正反應是吸熱反應,升高溫度,K增大;若正反應是放熱反應,升高溫度,K減少;例如:不同溫度時,反應:H2(g)+I2(g)2HI(g),的濃度平衡常數與溫度的關系如下:△溫度623K698K763K平衡常數66.954.445.9
通過改變溫度,平衡常數大小的變化趨勢可以判斷上可逆反應的正方向是放熱反應.3、影響平衡常數的因素及平衡常數的意義達到平衡后各物質的濃度變化關系,在計算中注意。(2)生成物:平衡濃度=初始濃度+轉化濃度生成物D:c平(D)=c0(D)+△c(D)(3)各物質的轉化濃度之比等于它們在化學方程式中相應的化學計量數之比。△c(A):△c(D)=a:d(1)反應物:平衡濃度=初始濃度-轉化濃度;反應物A:c平(A)=c0(A)-△c(A)4、有關化學平衡常數的計算
對于反應:aA+bBcC+dD例:在某溫度下,將H2(g)和I2(g)各0.10mol混合物充入10L的密閉容器中,充分反應達到平衡時,測得c(H2)=0.0080mol/L,求:(1)反應的平衡常數(2)其它條件不變,充入的H2(g)和I2(g)各0.20mol,求達平衡時各物質的平衡濃度。方法:三段式答案:(1)H2+I22HIK=0.25(2)0.016mol/L、0.016mol/L、0.008mol/L
用平衡常數來表示反應的限度有時不夠直觀,常用平衡轉化率α來表示反應限度。對于可逆反應:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)5、轉化率與平衡轉化率(α)轉化率α:反應進行的過程中已反應掉了的反應物占反應物總量的百分比。以xA+yBzC為例,化學平衡到達的標志有:
VA·耗=VA·生速率(V正=V逆)VA·耗:VC·耗=x:zVA·耗:VB·生=x:y;各物質的百分含量保持不變。1、直接的(三)化學平衡狀態(tài)的標志:比正逆比前后比K、Qc“雙向同時,符合比例”。間接反映出v正=v逆的說法常常有:
(1)單位時間內某化學鍵斷裂的條數與單位時間內生成該化學鍵(或另外的化學鍵)的條數關系;
(2)單位時間內消耗某物質的物質的量與生成該物質(或其他物質)的物質的量關系;
(3)給出在同一反應的同一時間內用不同物質表示的反應速率等等。
對于可逆反應:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)在某溫度下,某時刻反應是否達平衡,可用該時刻產物的濃度冪的之積與反應物濃度冪之積的比即濃度商Q與K比較大小來判斷。判斷某時刻反應是否達平衡及反應方向Qc
>k,未達平衡,逆向進行Qc
=k,達平衡,平衡不移動。Qc<k,未達平衡,正向移動。
1)混合氣體的總壓、總體積、總物質的量不隨時間的改變而改變;
2)各物質的濃度不隨時間的改變而改變;
3)各物質的物質的量不隨時間改變而改變;
4)體系密度、溫度、平均相對分子質量等2、間接的化學平衡狀態(tài)的標志:項目mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)是否平衡正逆反應速率關系在單位時間內消耗了mmolA的同時生成了mmolA
在單位時間內消耗了nmolB的同時消耗了pmolC在單位時間內生成了nmolB的同時消耗了qmolD(均指ひ逆)ひ(A)?ひ(B)?ひ(C)?ひ(D)==m?n?p?qひ正不一定等于ひ逆4、判斷化學平衡狀態(tài)的方法⑵平衡平衡不一定平衡不一定平衡項目mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)是否平衡壓強當m+n≠p+q時,總壓力一定(其它條件一定)當m+n=p+q時,總壓力一定(其它條件一定)混合氣體的平均相對分子質量(M)當m+n≠p+q時,M一定當m+n=p+q時,M一定4、判斷化學平衡狀態(tài)的方法⑶平衡不一定平衡平衡不一定平衡項目注意化學反應的特點是否平衡密度度(ρ)C(s)+CO2(g)2CO(g)(ρ一定)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(ρ一定)H2(g)+I2(g)2HI(g)(ρ一定)4、判斷化學平衡狀態(tài)的方法⑷不一定平衡不一定平衡一定平衡溫度任何化學反應都伴隨著能量變化,在其他條件不變的條件下,體系溫度一定時平衡如:(1)對于反應前后的氣體物質的分子總數不相等的可逆反應(N2+3H22NH3)來說,可利用混合氣體的總壓、總體積、總物質的量是否隨著時間的改變而改變來判斷是否達到平衡。(2)對于反應前后氣體物質的分子數相等的可逆反應:(H2+I2(g)2HI),不能用此標志判斷平衡是否到達,因為在此反應過程中,氣體的總壓、總體積、總物質的量都不隨時間的改變而改變。【例1】能夠說明N2+3H2
2NH3反應在恒容密閉容器中已達到平衡狀態(tài)的是:①容器內N2、H2、NH3三者共存②容器內N2、H2、NH3三者濃度相等③容器內N2、H2、NH3的濃度比恰為1:3:2④tmin內生成1molNH3同時消耗0.5molN2⑤tmin內,生成1molN2同時消耗3molH2⑥某時間內斷裂3molH-H鍵的同時,斷裂6molN-H鍵⑦容器內質量不隨時間的變化而變化⑧容器內壓強不隨時間的變化而變化⑨容器內密度不再發(fā)生變化⑩容器內的平均相對分子質量不再發(fā)生變化⑤⑥⑧⑩對于不同類型的可逆反應,某一物理量不變是否可作為平衡已到達的標志,取決于該物理量在平衡到達前(反應過程中)是否發(fā)生變化。若是則可;否則,不行。注意小結:化學平衡的標志①正反應速率等于逆反應速率②各成分的百分含量保持不變③各物質的濃度不變④各物質的轉化率不變⑤對于氣體計量數和前后不相等的反應,壓強保持不變特征量一定,達到平衡【練習2】下列說法中可以充分說明反應:P(氣)+Q(氣)R(氣)+S(氣),在恒溫下已達平衡狀態(tài)的是()反應容器內壓強不隨時間變化B.
P和S的生成速率相等C.
反應容器內P、Q、
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