
1.能利用化學(xué)平衡常數(shù)和濃度商的關(guān)系判斷化學(xué)平衡的移動。2.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學(xué)平衡的影響,認(rèn)識其一般規(guī)律。3.理解化學(xué)平衡移動(勒夏特列)原理的適用范圍。
1.定義:在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后,如果改變反應(yīng)條件,平衡狀態(tài)被破壞,平衡體系的物質(zhì)組成也會隨著改變,直至達(dá)到新的平衡狀態(tài)。這種由原有的平衡狀態(tài)達(dá)到新的平衡狀態(tài)的過程叫做化學(xué)平衡的移動。
問與答:正逆反應(yīng)速率的改變和化學(xué)平衡移動方向有何聯(lián)系?①改變條件的瞬間使,υ正>υ逆,平衡向正反應(yīng)方向移動。②改變條件的瞬間使,υ正<υ逆,平衡向逆反應(yīng)方向移動。③改變條件的瞬間使,υ正=υ逆,平衡不移動。
【例1】 在一恒容密閉容器中,反應(yīng)A(g)+B(g) C(g)達(dá)到平衡,若增大A的濃度,使平衡右移,并達(dá)到新的平衡,下列說法正確的是( )A.A的濃度一定比原平衡大B.A的轉(zhuǎn)化率增大C.C的百分含量一定大于原平衡C的百分含量D.B的轉(zhuǎn)化率一定增大
[解析] 本題考查了勒夏特列原理的應(yīng)用和平衡移動中的轉(zhuǎn)化率的變化。增大A的濃度,盡管平衡右移,但加入的A不可能全部轉(zhuǎn)化,平衡的移動只是一個減弱的過程。平衡時A的濃度一定比原平衡大。增大A的濃度,A的轉(zhuǎn)化率降低,而同為反應(yīng)物的B的轉(zhuǎn)化率升高。因為A的總量在增大。同理C的百分含量也不一定增大。[答案] AD
二 濃度對化學(xué)平衡的影響
說明:①增加固體或純液體的量,由于濃度不變,所以平衡不移動。例如,可逆反應(yīng):C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),在某溫度反應(yīng)達(dá)到平衡時,增加或移走一部分碳固體,化學(xué)平衡不移動。②在溶液中進(jìn)行的反應(yīng),如果稀釋溶液,反應(yīng)物濃度減小,生成物濃度也減小,則υ正減小,υ逆也減小,但減小的程度不同,總的結(jié)果是化學(xué)平衡向化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)之和較大的方向移動。
三 壓強對化學(xué)平衡的影響
說明:①改變體系的壓強相當(dāng)于改變體系的體積,也就相當(dāng)于改變氣體物質(zhì)的濃度(如增大體系的壓強相當(dāng)于增大氣體物質(zhì)的濃度),所以壓強對化學(xué)平衡的影響對應(yīng)于濃度對化學(xué)平衡的影響。②對反應(yīng)前后氣體體積不變的平衡體系,壓強改變不會使平衡發(fā)生移動。③恒溫恒容條件下,向容器中充入稀有氣體,平衡不發(fā)生移動。因為雖然氣體總壓強增大了,但各反應(yīng)物和生成物的濃度都不改變。④恒溫恒壓條件下,向容器中充入稀有氣體,平衡會向氣體體積增大的反應(yīng)方向移動。因為此時容器體積增大了,各反應(yīng)物和生成物的濃度都降低從而引起平衡移動。
【例2】 某溫度下,在固定容積的容器中,可逆反應(yīng)A(氣)+3B(氣) 2C(氣)達(dá)到平衡。測得平衡時物質(zhì)的量之比為A ∶ B ∶ C=2 ∶ 2∶1。保持溫度不變,以2 ∶ 2 ∶ 1的體積比再充入A、B、C,則( )A.平衡向正反應(yīng)方向移動B.平衡不移動C.C的百分含量增大D.C的百分含量有可能減小
[解析] 此題表面為增大濃度實為增大壓強,而解題方法巧妙地應(yīng)用“過程假設(shè)方法”和“等效”二字而使試題難度降低。設(shè)題中所給的反應(yīng)容器的容積為V。由于再充入的氣體和平衡時的氣體的百分含量相同,因此我們可以認(rèn)為是在一個比V大的反應(yīng)容器內(nèi),在題設(shè)平衡條件下使反應(yīng)達(dá)到平衡。則該平衡狀態(tài)和容積為V時的平衡狀態(tài)是等效的。然后把氣體壓縮到體積為V時,化學(xué)平衡向氣體體積縮小的方向移動,即向正反應(yīng)方向移動。故排除選項B、D。[答案] AC
【例3】 反應(yīng)NH4HS(固)NH3(氣)+H2S(氣)在一定溫度下達(dá)到平衡。下列各種情況下,不能使平衡發(fā)生移動的是( )A.溫度、容積不變時,通入SO2氣體B.移走一部分 NH4HS固體C.容積不變,充入氮氣D.充入氮氣,保持壓強不變
[解析] 依據(jù)影響平衡的條件,如何分析以上選項?A選項:SO2+2H2S=3S↓+2H2O減小了生成物濃度,故平衡向正向移動;B項:NH4HS為固體,故不能使平衡移動;C選項:由于容積不變,原平衡中各物質(zhì)的濃度不發(fā)生變化,故不發(fā)生移動;D選項,充入不參加反應(yīng)的N2,且恒壓,則體積增大,濃度減小,故平衡發(fā)生移動,故選BC。[答案] BC
四 溫度對化學(xué)平衡的影響
說明:①任意的化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化(放熱或吸熱)。在可逆反應(yīng)里,一個反應(yīng)為放(吸)熱反應(yīng),另一個反應(yīng)必為吸(放)熱反應(yīng),吸收的熱量與放出的熱量數(shù)值相等,但符號相反。②任意可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡狀態(tài),都能受到溫度的影響而發(fā)生移動。
由于催化劑能夠同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,因此它對化學(xué)平衡的移動無影響,即催化劑不能改變達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的反應(yīng)混合物的組成,但是使用催化劑能改變反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時間。如圖1所示。使用催化劑對可逆反應(yīng)影響的速率-時間圖象如圖2所示。a.曲線表示無催化劑時B%隨時間變化;b.曲線表示有催化劑時B%隨時間變化。
五 催化劑對化學(xué)平衡的影響
【例4】 如圖所示,燒瓶A、B中裝有相同濃度的NO2和N2O4的混合氣體,中間用止水夾K夾緊,燒杯甲中盛放100 mL 6ml·L-1的HCl溶液,燒杯乙中盛放100 mL冷水。現(xiàn)向燒杯甲的溶液中放入25g NaOH固體,同時向燒杯乙中放入25 g NH4NO3固體,攪拌使乙溶解。
(1)A瓶中氣體顏色________,理由是________。(2)B瓶中氣體顏色________,理由是________。
[答案] (1)變深;甲中NaOH溶解放熱,中和HCl也放熱,燒瓶A中氣體溫度升高,2NO2 N2O4(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))平衡向左移動,NO2濃度增大,顏色加深。(2)變淺;NH4NO3溶解吸熱,乙中溶液及B中氣體溫度降低,使反應(yīng)2NO2 N2O4(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))向右移動,NO2濃度減小,顏色變淺。
[解析] NaOH 與鹽酸發(fā)生中和反應(yīng)為放熱反應(yīng),使溶液溫度升高,故使平衡2NO2 N2O4(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))向左移動,氣體顏色變深;NH4NO3溶于水要吸熱,溶液溫度降低,使上述平衡向右移動,氣體顏色變淺。
【例5】 對于合成氨反應(yīng)來說,使用催化劑和采用高壓,對這兩項作用的敘述正確的是( )A.都能提高反應(yīng)速率,對平衡無影響B(tài).都不能縮短達(dá)到平衡所用的時間,但對平衡有影響C.都能縮短達(dá)到平衡所用的時間,只有壓強對平衡有影響D.催化劑能縮短達(dá)到平衡所用的時間,而壓強不能
[解析] 依據(jù)反應(yīng)速率理論和勒夏特列原理對以上四項逐一分析。A項中都能提高反應(yīng)速率,但壓強對平衡移動有影響B(tài)項中都能縮短達(dá)到平衡的時間,但催化劑對平衡移動無影響C項符合反應(yīng)速率理論和勒夏特列原理D項中壓強增大也能縮短達(dá)到平衡所需時間,故應(yīng)選C。[答案] C
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