化学反应中,各个因素(温度,压强,浓度等)对可逆反应是怎么影响的?详细说明并写出为什么?感激不尽对可逆反应的正逆反应速率是怎么影响的
化学反应中,各个因素(温度,压强,浓度等)对可逆反应是怎么影响的?详细说明并写出为什么?
感激不尽
对可逆反应的正逆反应速率是怎么影响的
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重点内容讲
一、化学平衡
首先要了解只有可逆反应才能建立化学平衡,这是化学平衡的前提.
1.化学平衡状态:化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态.
2.化学平衡状态的特征:
“逆”——可逆反应;
“等”——正、逆反应速率相等;
“定”——外界条件一定,反应混合物中各组分的浓度保持不变(物质的量浓度、质量分数等)
“动”——化学平衡是动态平衡,即v正=v逆≠0.平衡是有条件的,反应条件变,平衡可能变.
“变”——外界条件改变,平衡被破坏,发生移动而建立新的平衡.
“同”:化学平衡的建立与途径无关,从正反应或逆反应开始都可以建立同一个平衡状态.
二、影响化学平衡的条件
化学平衡的移动:可逆反应达到平衡状态后,反应条件(如浓度、压强、温度)改变,使v正和v逆不再相等,原平衡被破坏,一段时间后,在新的条件下,正、逆反应速率又重新相等,即v正'=v逆',此时达到了新的平衡状态,称为化学平衡的移动.应注意此时v正'≠v正,v逆'≠v逆
影响平衡移动的条件:
(1)浓度:其它条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,使v正>v逆,平衡向正反应方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物浓度,使v正<v逆,平衡向逆反应方向移动.
用反应速率(v)与时间(t)的关系图象表示浓度对化学平衡移动的情况如下:
值得注意的是,由于固体或纯液体的浓度是常数,所以改变固体物质和纯液体的量,v正和v逆保持不变,因此平衡不移动.
从正反应方向开始反应,在t1时到达平衡,t2时增大反应物浓度,正反应速率增大,开始瞬间逆反应速率不变,v逆没有离开原平衡点,v正'>v逆',平衡向正反应方向进行,在t3时又达到新的平衡.
(2)压强:其它条件不变时,对于有气体参加的可逆反应,且反应前后气体分子数即气体体积数不相等,则当缩小体积以增大平衡混合物的压强时,平衡向气体分子数即气体体积缩小的方向移动;反之当增大体积或减小平衡混合物的压强,则平衡向气体分子数即气体体积数增大的方向移动;若反应前后气体分子数即气体体积数相等的可逆反应,达平衡后改变压强,则平衡不移动.
用反应速率(v)与时间(t)关系图象表示压强对化学平衡的影响情况如下:
以2SO2(气)+O2(气)2SO3(气)为例.
从正反应方向开始,在t1时达平衡.在t2时增大压强,正、逆反应速率都增大,但正反应速率(即气体分子数减少的方向)增大的程度比逆反应速率增大的多,所以增大压强平衡向气体体积减小的方向移动.
若反应前后气体体积不变,如H2+Br2(g)2HBr,增大压强其反应速率(v)与时间(t)的关系图象如下:
在t2时增大压强,正、逆反应速率都增大,且增大的程度相同,仍保持正、逆反应速率相等,所以平衡不移动.
(3)温度:其它条件不变时,对于同一化学反应,升高温度,使v吸和v放都增大,但吸热反应增大的倍数更大,即v吸>v放,所以平衡向吸热反应方向移动;降低温度,v吸和v放都减小,但吸热反应减小的程度更大,即v吸<v放,平衡向放热反应方向移动.
用反应速率(v)与时间(t)的关系图象表示温度对平衡的影响如下:以N2+3H22NH3为例.
在t2时,升高温度,正、逆反应速率都增大,但吸热方向反应速率(即v逆)增大的程度比放热方向(即v正’)增大的程度大,反应向吸热方向移动.
勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动.
说明:对可逆反应来说,催化剂同等程度地改变正、逆反应速率,所以化学平衡不移动.
用反应速率(v)与时间(t)的关系表示催化剂对平衡无影响.
使用催化剂,正、逆反应速率同等程度地增大,仍保持相等,故平衡不移动.
三、判断化学反应达到平衡状态的标志
1、任何情况下均可作为标志的:
(1)v正=v逆(同一种物质)
(2)各组分含量(百分含量、物质的量、质量)不随时间变化
(3)某反应物的消耗(生成)速率:某生成物的消耗(生成)速率=化学计量数之比
2、在一定条件下可作为标志的:
(1)对于有色物质参加或生成的可逆反应体系,颜色不再变化.
(2)对于有气态物质参加或生成的可逆反应体系,若反应前后气体的物质的量变化不为0,则混合气体平均相对分子质量M和反应总压P不变(恒温恒容).
(3)对于恒容绝热体系,体系的温度不再变化.
3、不能作为判断标志的:
(1)各物质的物质的量或浓度变化或反应速率之比=化学计量数之比(任何情况下均适用)
(2)对于全气体的反应,若反应前后气体的体积无变化,则混合气体平均相对分子质量M和反应总压P不变(恒温恒容).
[例题与解析]
例1、下列方法中可以证明2HI(g)H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是()
①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI
②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂
③百分组成HI%=I2%
④反应速率v(H2)=v(I2)=0.5v(HI)时
⑤C(HI)=C(H2)=C(I2)=2∶1∶1
⑥温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化
⑦温度和体积一定时,容器内压强不再变化
⑧条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化
⑨温度和体积一定时混合气体的颜色不再变化
⑩温度和压强一定时混合气体密度不再变化
分析:这是一个反应前后气体体积没有变化的反应
①表示不同方向的反应,但生成H2与生成HI的物质的量之比应等相应化学计量数之比;
②表示不同方向的反应且等于化学计量数之比,正确;
③毫无根据,只在极特殊情况下成立;
④任何情况下均成立;
⑤平衡状态时浓度之比不一定等于化学计量数之比;
⑥浓度不变,说明已达平衡,正确;
⑦此反应前后气体体积不变,恒温恒容条件下任何时候容器内压强均不变;
⑧此反应前后气