高中化学平衡定义

第二章 第三节 化学平衡

溶解过程的可逆性:一定条件下的饱和溶液中:固体溶质 溶液中的溶质

一、可逆反应与不可逆反应

1正反应:_______________进行的反应 逆反应:________________的反应 2可逆反应:在________下,既向_________方向进行又向________方向进行的反应,用“” 不可逆反应:有些反应的逆反应进行程度太小因而可忽略,把______________________的反应

叫不可逆反应,用________号表示。例如:Ba 2++SO 2-

4===BaSO4↓

3可逆反应的特点: (1)双向性:可逆反应分为方向相反的两个反应:正反应和逆反应。

(2)双同性:正逆反应在相同条件下是同时进行的。

(3)共存性:反应物和生成物共存于同一体系中,反应物的转化率______________100%。 (4)能量转化类型相反;若正反应放热,则逆反应吸热。 4实例:①N 2+3H 2

2NH 3; ②2SO 2+O 催化剂2

2SO 3; ③Cl 2+H 2O

HCl +HClO

二、化学平衡

1化学平衡的建立:(“反”表示反应物,“生”指生成物,“正”指正反应,“逆”指逆反应) 如果把某一可逆反应的反应物装入密闭容器,反应过程如下:以CO+H2O(g) CO2+H2反应为例:在一定条件下,将0.01 molCO和0.01 mol H2O(g)通入1 L密闭容器中,开始反应: (1)反应刚开始时: C反 V正 __ C逆 V逆 (2)反应进行中: C 反 V 正 _ C 逆 V 逆 _ (3)肯定最终有一时刻,V 正_____V 逆此时,C 反与C 逆

即达到了化学平衡状态,如图所示

2化学平衡的概念:在一定条件下的可逆反应里,当正、逆两个方向的反应速率________时,

反应体系中所有参加反应的物质的________或________保持恒定的状态。也就是在给定条件下,反应达到了“________”,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。 3.化学平衡状态的特征

逆——研究对象必须是________________。 ↓

动——化学平衡是________平衡,即当反应达到平衡时,正反应和逆反应都仍在继续进行。 ↓

等——v 正____v 逆≠0,即同一物质的消耗速率和生成速率________(本质) 。 ↓

定——在平衡体系中,反应混合物各组分的浓度(或质量) 保持________。 ↓

变——外界条件改变时,平衡可能被破坏,并在新的条件下,建立_____________。

4达到平衡的标志:

可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要的特征:一是正反应速率和逆反应速率相等;二是反应混合物中各组分的百分含量保持不变。这两个特征就是判断可逆反应是否达到化学平衡状态的核心依据。

(1)根本标志:v 正=v 逆≠0:

有两层含义:对于同一物质而言,该物质的生成速率等于它的消耗速率;对于不同的物质而言,速率之比等于方程式中的化学计量数之比,但必须是不同方向的速率。 (2)直接标志:“定”,即反应混合物中各组分的含量保持不变。

(3)间接标志:指所表述的内容并非直接而是间接反映“等”和“定”的意义。

①反应物的转化率保持不变。

②产物的产率保持不变。 ③平衡体系的颜色保持不变。

④绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。 ⑤某化学键的破坏速率和生成速率相等。

(4)“特殊”标志:指所表述的内容并不能适用所有反应,只适用于某些反应达到化学平衡状态

①体系中气体物质的总质量保持不变。

②体系中气体物质的总物质的量(或体积或分子个数) 保持不变。 ③体系中气体物质的平均相对分子质量保持不变。 ④气体的总压强不再发生改变。 ⑤体系中气体的密度不再发生改变。

以上五项中,对于Δn ≠0的可逆反应,除①外均是判断平衡的标志;但对于Δn =0的可逆反应,此五项均不能作为判断平衡的标志。

三、化学平衡的移动

1含义:当一个可逆反应达到化学平衡状态时,改变外界条件,使v 正逆 ,

平衡就会发生移动,最终v ′正 v ′逆 ,达到新的化学平衡状态。若v 正 v 逆 ,平衡向正反应方向移动;若v 正 v 逆 ,平衡向逆反应方向移动。如果改变外界条件v 正、v 逆 也改变,但改变后v 正v 逆 ,则平衡不移动。 2图示表示:

3、影响平衡移动的因素:

(1)浓度:他条件不变的情况下,增大反应物浓度,或减小生成物浓度, 化学平衡向 移动。减小反应物浓度,或增大生成物浓度, 化学平衡向 【图像】

增大反应物浓度 减小生成物浓度

增大生成物浓度 减小生成物浓度

【注意事项】

①增加固体或纯液体的量,由于浓度不变,所以化学平衡不移动。例如可逆反应C(s)+H 2O(g)

CO(g)+H 2(g)在某温度下达到平衡后,增加或移去一部分C(s),化学平衡不移动。 ②工业生产上适当增大廉价的反应物的浓度,使化学平衡向正反应方向移动,可提高价格较高原料的转化率,以降低生产成本。

③FeCl +

3与KSCN 在溶液里的反应,实质是Fe 3与SCN 的反应,K 和Cl 并未参加反应。因此,

要使可逆反应FeCl 3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl 的化学平衡发生移动,不宜采用改变c (K+

)

或c (Cl-

) 的方法。

④在溶液中进行的反应,如果稀释溶液,反应物浓度减小,生成物浓度也减小,v 正、v 逆均减小,但减小的程度不同,总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数增大的方向移动。

2压强:其他条件不变时,对于有气体参加的反应,增大压强,会使平衡向着气体_______的方

向移动;减小压强,会使平衡向着气体________________的方向移动。但是压强改变,对于有气体参与而反应前后气态物质系数不变的反应来说,平衡不移动。 【图像】 可逆反应 aA (g) + bB(g) cC (g)

【注意事项】

①无气态物质存在的化学平衡,由于改变压强不能改变化学反应速率,所以改变压强不能使平衡发生移动。

②在容积不变的密闭容器中,气体反应已达到平衡,若向该容器中充入与反应体系无关的气体,化学平衡不移动,原因是气态反应物、生成物的浓度未改变。

③在容积可变的恒压容器中,充入与反应体系无关的气体,此时虽然总压强不变,但各气态物质的浓度减小,(相当于减压) ,平衡向气体体积增大的方向移动。

3温度: 其他条件不变时,升高温度,平衡向着________方向移动;降低温度,

平衡向着________方向移动。

【图像】

【注意事项】

(1)任何的化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热) ,所以任意可逆反应的化学平衡状态,都能受温度的影响而发生移动。

(2)若某反应的正反应为放(吸) 热反应,则逆反应必为吸(放) 热反应,且吸收的热量与放出的热量相等,但反应热符号相反。

(3)对同一化学反应,若正反应为吸热反应,升高温度,使v 正、v 逆都增大,但v 正增大的倍数更大,即v ′正>v ′逆,平衡向吸热反应方向移动。反之,降低温度,使v 正、v 逆都减小,但v 正减小的倍数更大,即v ′正

4催化剂:可 的增加正逆反应速率,平衡 移动,催化剂能 到达平衡的时间 【图像】

5. 勒夏特列原理:如果_______影响平衡的一个条件(如_____________________)平衡就向

能够减弱这种改变的方向移动。

【注意事项】

① 虽然催化剂不能使化学平衡发生移动,但催化剂可缩短可逆反应达到平衡的时间,因此,

很多可逆反应仍选择使用催化剂。

②只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向;

③ 仅使用勒夏特列原理于已达平衡的 反应体系,对不可逆过程或未达到平衡的过程的可逆反应均不能使用勒夏特列原理; ④“减弱影响”不等于“消除影响”;

A:在已达平衡的可逆反应中,若增大某物质的浓度,其他条件不变,则平衡向减少该物质的 浓度的方向移动,移动的结果是该物质的浓度比原平衡中的浓度大。

B:在已达平衡的可逆反应中,若增大平衡体系的压强,其他条件不变(温度不变) ,则平衡向减小压强的方向(气体总体积减小的方向) 移动,移动的结果是新平衡的压强比原平衡的压强大。 C:对已达平衡的可逆反应,若升高平衡体系的温度,其他条件不变,则平衡向消耗热量(吸热) 的方向移动,移动的结果是新平衡的温度比原平衡的温度高。

⑤. 勒夏特列原理不仅适用于化学平衡,也适用于其他平衡体系,如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。但它不能解决反应速率的快慢问题。

5. 勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温度)平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

理解:①只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向;

②. 仅使用勒夏特列原理于已达平衡的 反应体系,对不可逆过程或未达到平衡的过程的可逆反应均不能使用勒夏特列原理;

③. “减弱影响”不等于“消除影响”;

④. 勒夏特列原理不仅适用于化学平衡,也适用于其他平衡体系,如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。但它不能解决反应速率的快慢问题。

6. 总结: 化学反应速率、化学平衡、平衡移动三者之间的关系, 以

【练习一】. 对于密闭容器中的可逆反应:mA(g)+nB(g)的理解,判断下列各情况下,是否达到平衡。

pC(g)+qD(g),根据对化学平衡概念

[师生互动·解疑难]

(1)化学平衡状态是一定条件下的可逆反应进行到最大限度的结果。

(2)对于一个既定的可逆反应,如果其他条件一定,不论采取何种途径(反应是从反应物开始或从生成物开始) ,最后都能建立化学平衡状态。

(3)化学平衡状态不会因时间变化而变化。

(4)可逆反应达到化学平衡状态的根本原因是v (正) =v (逆) ,正是由于各物质的消耗速率与生成速率相等,才会有反应混合物中各组分的浓度保持不变。

第二章 第三节 化学平衡

溶解过程的可逆性:一定条件下的饱和溶液中:固体溶质 溶液中的溶质

一、可逆反应与不可逆反应

1正反应:_______________进行的反应 逆反应:________________的反应 2可逆反应:在________下,既向_________方向进行又向________方向进行的反应,用“” 不可逆反应:有些反应的逆反应进行程度太小因而可忽略,把______________________的反应

叫不可逆反应,用________号表示。例如:Ba 2++SO 2-

4===BaSO4↓

3可逆反应的特点: (1)双向性:可逆反应分为方向相反的两个反应:正反应和逆反应。

(2)双同性:正逆反应在相同条件下是同时进行的。

(3)共存性:反应物和生成物共存于同一体系中,反应物的转化率______________100%。 (4)能量转化类型相反;若正反应放热,则逆反应吸热。 4实例:①N 2+3H 2

2NH 3; ②2SO 2+O 催化剂2

2SO 3; ③Cl 2+H 2O

HCl +HClO

二、化学平衡

1化学平衡的建立:(“反”表示反应物,“生”指生成物,“正”指正反应,“逆”指逆反应) 如果把某一可逆反应的反应物装入密闭容器,反应过程如下:以CO+H2O(g) CO2+H2反应为例:在一定条件下,将0.01 molCO和0.01 mol H2O(g)通入1 L密闭容器中,开始反应: (1)反应刚开始时: C反 V正 __ C逆 V逆 (2)反应进行中: C 反 V 正 _ C 逆 V 逆 _ (3)肯定最终有一时刻,V 正_____V 逆此时,C 反与C 逆

即达到了化学平衡状态,如图所示

2化学平衡的概念:在一定条件下的可逆反应里,当正、逆两个方向的反应速率________时,

反应体系中所有参加反应的物质的________或________保持恒定的状态。也就是在给定条件下,反应达到了“________”,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。 3.化学平衡状态的特征

逆——研究对象必须是________________。 ↓

动——化学平衡是________平衡,即当反应达到平衡时,正反应和逆反应都仍在继续进行。 ↓

等——v 正____v 逆≠0,即同一物质的消耗速率和生成速率________(本质) 。 ↓

定——在平衡体系中,反应混合物各组分的浓度(或质量) 保持________。 ↓

变——外界条件改变时,平衡可能被破坏,并在新的条件下,建立_____________。

4达到平衡的标志:

可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要的特征:一是正反应速率和逆反应速率相等;二是反应混合物中各组分的百分含量保持不变。这两个特征就是判断可逆反应是否达到化学平衡状态的核心依据。

(1)根本标志:v 正=v 逆≠0:

有两层含义:对于同一物质而言,该物质的生成速率等于它的消耗速率;对于不同的物质而言,速率之比等于方程式中的化学计量数之比,但必须是不同方向的速率。 (2)直接标志:“定”,即反应混合物中各组分的含量保持不变。

(3)间接标志:指所表述的内容并非直接而是间接反映“等”和“定”的意义。

①反应物的转化率保持不变。

②产物的产率保持不变。 ③平衡体系的颜色保持不变。

④绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。 ⑤某化学键的破坏速率和生成速率相等。

(4)“特殊”标志:指所表述的内容并不能适用所有反应,只适用于某些反应达到化学平衡状态

①体系中气体物质的总质量保持不变。

②体系中气体物质的总物质的量(或体积或分子个数) 保持不变。 ③体系中气体物质的平均相对分子质量保持不变。 ④气体的总压强不再发生改变。 ⑤体系中气体的密度不再发生改变。

以上五项中,对于Δn ≠0的可逆反应,除①外均是判断平衡的标志;但对于Δn =0的可逆反应,此五项均不能作为判断平衡的标志。

三、化学平衡的移动

1含义:当一个可逆反应达到化学平衡状态时,改变外界条件,使v 正逆 ,

平衡就会发生移动,最终v ′正 v ′逆 ,达到新的化学平衡状态。若v 正 v 逆 ,平衡向正反应方向移动;若v 正 v 逆 ,平衡向逆反应方向移动。如果改变外界条件v 正、v 逆 也改变,但改变后v 正v 逆 ,则平衡不移动。 2图示表示:

3、影响平衡移动的因素:

(1)浓度:他条件不变的情况下,增大反应物浓度,或减小生成物浓度, 化学平衡向 移动。减小反应物浓度,或增大生成物浓度, 化学平衡向 【图像】

增大反应物浓度 减小生成物浓度

增大生成物浓度 减小生成物浓度

【注意事项】

①增加固体或纯液体的量,由于浓度不变,所以化学平衡不移动。例如可逆反应C(s)+H 2O(g)

CO(g)+H 2(g)在某温度下达到平衡后,增加或移去一部分C(s),化学平衡不移动。 ②工业生产上适当增大廉价的反应物的浓度,使化学平衡向正反应方向移动,可提高价格较高原料的转化率,以降低生产成本。

③FeCl +

3与KSCN 在溶液里的反应,实质是Fe 3与SCN 的反应,K 和Cl 并未参加反应。因此,

要使可逆反应FeCl 3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl 的化学平衡发生移动,不宜采用改变c (K+

)

或c (Cl-

) 的方法。

④在溶液中进行的反应,如果稀释溶液,反应物浓度减小,生成物浓度也减小,v 正、v 逆均减小,但减小的程度不同,总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数增大的方向移动。

2压强:其他条件不变时,对于有气体参加的反应,增大压强,会使平衡向着气体_______的方

向移动;减小压强,会使平衡向着气体________________的方向移动。但是压强改变,对于有气体参与而反应前后气态物质系数不变的反应来说,平衡不移动。 【图像】 可逆反应 aA (g) + bB(g) cC (g)

【注意事项】

①无气态物质存在的化学平衡,由于改变压强不能改变化学反应速率,所以改变压强不能使平衡发生移动。

②在容积不变的密闭容器中,气体反应已达到平衡,若向该容器中充入与反应体系无关的气体,化学平衡不移动,原因是气态反应物、生成物的浓度未改变。

③在容积可变的恒压容器中,充入与反应体系无关的气体,此时虽然总压强不变,但各气态物质的浓度减小,(相当于减压) ,平衡向气体体积增大的方向移动。

3温度: 其他条件不变时,升高温度,平衡向着________方向移动;降低温度,

平衡向着________方向移动。

【图像】

【注意事项】

(1)任何的化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热) ,所以任意可逆反应的化学平衡状态,都能受温度的影响而发生移动。

(2)若某反应的正反应为放(吸) 热反应,则逆反应必为吸(放) 热反应,且吸收的热量与放出的热量相等,但反应热符号相反。

(3)对同一化学反应,若正反应为吸热反应,升高温度,使v 正、v 逆都增大,但v 正增大的倍数更大,即v ′正>v ′逆,平衡向吸热反应方向移动。反之,降低温度,使v 正、v 逆都减小,但v 正减小的倍数更大,即v ′正

4催化剂:可 的增加正逆反应速率,平衡 移动,催化剂能 到达平衡的时间 【图像】

5. 勒夏特列原理:如果_______影响平衡的一个条件(如_____________________)平衡就向

能够减弱这种改变的方向移动。

【注意事项】

① 虽然催化剂不能使化学平衡发生移动,但催化剂可缩短可逆反应达到平衡的时间,因此,

很多可逆反应仍选择使用催化剂。

②只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向;

③ 仅使用勒夏特列原理于已达平衡的 反应体系,对不可逆过程或未达到平衡的过程的可逆反应均不能使用勒夏特列原理; ④“减弱影响”不等于“消除影响”;

A:在已达平衡的可逆反应中,若增大某物质的浓度,其他条件不变,则平衡向减少该物质的 浓度的方向移动,移动的结果是该物质的浓度比原平衡中的浓度大。

B:在已达平衡的可逆反应中,若增大平衡体系的压强,其他条件不变(温度不变) ,则平衡向减小压强的方向(气体总体积减小的方向) 移动,移动的结果是新平衡的压强比原平衡的压强大。 C:对已达平衡的可逆反应,若升高平衡体系的温度,其他条件不变,则平衡向消耗热量(吸热) 的方向移动,移动的结果是新平衡的温度比原平衡的温度高。

⑤. 勒夏特列原理不仅适用于化学平衡,也适用于其他平衡体系,如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。但它不能解决反应速率的快慢问题。

5. 勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温度)平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

理解:①只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向;

②. 仅使用勒夏特列原理于已达平衡的 反应体系,对不可逆过程或未达到平衡的过程的可逆反应均不能使用勒夏特列原理;

③. “减弱影响”不等于“消除影响”;

④. 勒夏特列原理不仅适用于化学平衡,也适用于其他平衡体系,如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。但它不能解决反应速率的快慢问题。

6. 总结: 化学反应速率、化学平衡、平衡移动三者之间的关系, 以

【练习一】. 对于密闭容器中的可逆反应:mA(g)+nB(g)的理解,判断下列各情况下,是否达到平衡。

pC(g)+qD(g),根据对化学平衡概念

[师生互动·解疑难]

(1)化学平衡状态是一定条件下的可逆反应进行到最大限度的结果。

(2)对于一个既定的可逆反应,如果其他条件一定,不论采取何种途径(反应是从反应物开始或从生成物开始) ,最后都能建立化学平衡状态。

(3)化学平衡状态不会因时间变化而变化。

(4)可逆反应达到化学平衡状态的根本原因是v (正) =v (逆) ,正是由于各物质的消耗速率与生成速率相等,才会有反应混合物中各组分的浓度保持不变。


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