影响化学平衡移动的条件
(一).化学平衡移动的概念
一定条件下的化学平衡 平衡破坏 新条件下的新平衡
V正=V逆 V正≠ V逆 V正'=V逆'各组分百分含量:组成百分含量: 发生改变 保持新的一定
保持一定
化学平衡只有在一定的条件下才能保持.如果一个可逆反应达到平衡后,反应条件(如浓度,压强,温度等)改变了,平衡混合物里各组成物质的百分含量也就随着改变而达到新的平衡状态,这叫做化学平衡的移动.
(二)影响化学平衡移动的条件
(三).勒沙特列(化学平衡移动)原理
1.原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度,压强或温度等),则平衡就向能够减弱这种改变的方向移动.这就是化学平衡移动原理即勒沙特列原理.
改变条件
平衡移动方向
浓度
增大反应物或减小生成物浓度
向正反应方向移动
减小反应物或增大生成物浓度
向逆反应方向移动
压强
增大压强(缩小容积)
向气体体积减小的方向移动
减小压强(扩大容积)
向气体体积增加的方向移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化剂
平衡不移动
注意:
(1).化学平衡移动的原因是反应条件的改变对V正和V逆的影响大小不同,而导致正反应速率与逆反应速率不相等(见后反应速率与平衡移动图像分析).
(2).化学平衡移动的结果是在新条件下使V正和V逆的大小重新达到相等,各组分的百分含量重新达到保持不变.但速率大小和各组分的百分含量与原平衡并不相等.
(3).平衡移动方向判断的主要方法:
①根据正逆反应速率变化大小判断:若V正>V逆,平衡向正反应方向移动;若V逆>V正,平衡向逆反应方向移动.
②根据生成物或反应物百分含量的变化判断:若反应物含量减小或生成物含量增加,平衡向正反应方向移动;若反应物含量增加或生成物含量减小,平衡向逆反应方向移动.
③根据气体平均分子量的变化来判断:当平衡组分全部是气体时,M气体增大,平衡向气体体积减小的方向移动;M气体减小,平衡向气体体积增大的方向移动.M气体不变,反应前后气体体积不变,平衡不移动. 当平衡组分中有液体或固体时,必须通过计算才能确定平衡移动的方向.
④通过气体密度的变化判断平衡移动方向:方法同③,还需考虑压强导致气体体积变化对密度的影响.必需具体分析才能确定平衡移动方向.
⑤通过反应体系颜色的变化等可以判断平衡移动的方向.
⑥通过勒沙特列原理(浓度,压强,温度的变化等)判断平衡移动方向.
(4).催化剂能同等程度也增大正反应速率和逆反应速率,始终都有V正=V逆 ,因而催化剂不能使平衡移动,对平衡状态的各种物理量特征标志无影响.但能缩短反应达到平衡状态所需要的时间.
2.理解:①便于讨论只改变一个条件;
②移动的方向是减弱外界条件变化造成的影响;
③改变条件对正反应速率和逆反应速率影响不相同时才会使平衡发生移动;
④同时改变多个条件时,造成的影响如果能相互抵消则平衡不发生移动,如果影响不能相互抵消则平衡发生移动.
3.应用:通过改变外界条件,控制反应进行的方向和进行的程度,使某些需要发生的可逆反应有利于平衡向正反应方向或逆反应方向移动,增大反应进行的程度.阻止某些不需要的反应发生或减弱反应进行的程度.
4.勒沙特列原理适应范围:所有平衡体系.
①可逆反应化学平衡(包括水解平衡,络合平衡等).
②弱电解质的电离平衡.
③难溶物的溶解平衡.
5.勒沙特列原理不能解释的事实:
①使用催化剂不能使化学平衡发生移动 ;
②反应前后气体体积不变的可逆反应,改变压强可以改变化学反应速率,但不能使化学平衡发生移动;
③发生的化学反应本身不是可逆反应.
④外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不完全一致的反应.
(二),影响化学平衡的条件
1.浓度对平衡移动的影响:
(1)实验:在烧杯中混合20mL0.01mol/LFeCl3(黄色)溶液和20mL0.01mol/LKSCN(无色)溶液,溶液变深红色(血红色);加适量水稀释至橙红色,分别分成8等份,倒入8支试管中,分 别加入下列物质.(加入物质时刻的速率变化不考虑溶液体积变化).
试管编号
加入物质
溶液颜色变化
V正变化
V逆变化
结果
平衡移动方向
①
不加(参照)
②
5滴FeCl3溶液
变深
增大
不变
V正>V逆
向正反应方向移动
③
5滴KSCN溶液
变深
增大
不变
V正>V逆
向正反应方向移动
④
5滴NaOH溶液
变浅(↓)
减小
不变
V逆>V正
向逆反应方向移动
⑤
5滴H2S溶液
变浅
减小
不变
V逆>V正
向逆反应方向移动
⑥
少量Fe或Zn粉
变浅
减小
不变
V逆>V正
向逆反应方向移动
⑦
少量水
变浅
减小
减小
V正V逆,表示反应从正反应开始进行;
起始时若V逆>V正,表示反应从逆反应开始进行.
注2.对于溶液中的可逆反应,加水或加不与平衡组分发生反应的物质的
水溶液稀释时,各组分的浓度均减小,正反应速率和逆反应速率均减小,若
反应前后平衡体系组分的方程式计量系数相等,则平衡不移动; 若反应前后平衡体系组分的方程式计量系数不相等,则平衡向着系数较大的方向移动. 此时反应速率变化图中曲线是不连续的.
2. 气体压强对化学平衡移动的影响
(1) 压强对平衡移动的影响
反应: 2NO2(气) N2O4 (气)
(棕色) (无色)
实验操作 实验现象 解释
把注射器 混合气体的颜色 颜色变深是由于管内气体体积减小,
的活塞往 先变深,后又逐渐 NO2的物质的量浓度增大之故;后变
里压 变浅(比未加压前深) 浅是由于压强增大 , 平衡向着生成
N2O4 的方向移动的结果.
把注射器 混合气体的颜色 颜色变浅是由于管内气体体积增大,
的活塞往 先变浅,后又逐渐 NO2的物质的量浓度减小之故;后变
外拉 变深(比未加压前浅) 深是由于压强减小 , 平衡向着生成
NO2 的方向移动的结果.
加压时:V正>V逆,且都增大,NO2转化率增大,NO2 %减小,N2O4%增大,平均分子量增大.
减压时:V逆>V正,且都减小,NO2转化率增大,NO2 %减小,N2O4%增大,平均分子量增大.
(2)总结:
规律:增大气体压强,平衡向气体体积减小的方向移动(以阻止压强增大);
减小气体压强,平衡向气体体积增大的方向移动(以阻止压强减小).
应用:判断反应方程式的系数大小关系.
注意:通常所指加压即是缩小容积,减压即是增大容积.
理解:①.增大(或减小)气体压强,气体体积缩小(或增大),各气体组分浓度均增大(或减小),能使反 应前后气体体积不相等的反应V正和V逆增大(或减小)的程度不相等,平衡发生移动;
②.增大(或减小)气体压强,能使反应前后气体体积相等的反应V正和V逆增大(或减小)的程度相等,平衡不发生移动;
③.压强对液体和固体的浓度无影响,若平衡体系中无气体,则压强变化不能改变反应速率,平衡不移动;
④.若恒容恒温充入相对惰性的气体,气体体积不变,压强的改变未能改变组分的浓度,则反应速率几乎不变,平衡不移动.
⑤.若恒压恒温充入相对惰性的气体,气体体积增大,能使体系中各气体组分浓度均减小,则反应速率均减慢,相当于减压对平衡移动的影响,平衡向气体体积增大的方向移动.
