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第七章 化学反应速率和化学平衡
第2讲 化学平衡状态
[考纲要求] 1.了解可逆反应的定义。
2.理解化学平衡的定义。
3.理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。
[活动过程] 活动一:可逆反应与化学平衡状态
1.可逆反应
(1)定义:在 条件下既可以向 反应方向进行,同时又可以向 反应方向进行的化学反应。
(2)表示
在方程式中用“ ”表示。
2.化学平衡状态
(1)概念:一定条件下的可逆反应中,正反应速率与逆反应速率 ,反应体系中所有参加反应的物质的 保持不变的状态。
(2)化学平衡的建立
(3)平衡特点
动:
等:
定:
变:
活动二:化学平衡的移动
1.概念
可逆反应达到平衡状态以后,若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化,平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变,从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程,叫做化学平衡的移动。
2.化学平衡移动与化学反应速率的关系
(1)v正>v逆:平衡 方向移动。
(2)v正=v逆: 。
(3)v正<v逆:平衡 方向移动。
3.影响化学平衡的外界因素
(1)影响化学平衡的因素
若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下:
条件的改变(其他条件不变)
化学平衡的移动
浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度
减小反应物浓度或增大生成物浓度
压强(对有气体存在的反应)
反应前后气体分子数改变
增大压强
减小压强
反应前后气体分子数不变
改变压强
温度
升高温度
降低温度
催化剂
使用催化剂
(2)勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强,以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够 的方向移动。
4.几种特殊情况
(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的增减而变化,故改变这些 量,对化学平衡 。
(2)对于反应前后气态物质的化学计量数 的反应,压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是 的,故平衡 。
(3)“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件
原平衡体系体系总压强 ―→体系中各组分的浓度 ―→平衡 。
②恒温、恒压条件
原平衡体系容器容积 (相当于气压 )―→体系中各组分的浓度 ―→对与体积不变的反应,平衡
―→对与体积可变的反应,平衡
(4) 地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为 的影响。
活动三:等效平衡
1.含义
在一定条件下(等温等容或等温等压),对同一可逆反应体系,起始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的百分含量相同。
2.原理
由于化学平衡状态与条件有关,而与建立平衡的途径无关。因而,同一可逆反应,从不同的状态开始,只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同,则可形成等效平衡。
【深度思考】
1.在等温等容条件下,可逆反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g) ΔH=-Q1
kJ·mol-1(Q1>0),起始物质的量如下表所示:
序号
A
B
C
D
①
2 mol
1 mol
0
0
②
4 mol
2 mol
0
0
③
1 mol
0.5 mol
1.5 mol
0.5 mol
④
0
1 mol
3 mol
1mol
⑤
0
0
3 mol
1 mol
上述反应达到平衡时,互为等效平衡的是哪几组?达到平衡后,哪些量相同?
2.在等温等容条件下,可逆反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s)起始物质的量如下表所示:
序号
A
B
C
D
①
2 mol
1 mol
0
0
②
4 mol
2 mol
0
0
③
1 mol
0.5 mol
1.5 mol
0.5 mol
④
0
1 mol
3 mol
1 mol
⑤
0
0
3 mol
1 mol
上述反应达到平衡时,互为等效平衡的是哪几组?达到平衡后,哪些量相同?
3.在等温等压条件下,可逆反应2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)起始物质的量如下表所示:
序号
A
B
C
D
①
2 mol
1 mol
0
0
②
4 mol
2 mol
0
0
③
1 mol
0.5 mol
1.5 mol
0.5 mol
④
0
1 mol
3 mol
1 mol
⑤
0
0
3 mol
1 mol
上述反应达到平衡后,互为等效平衡的是哪几组?达到平衡后,哪些量相同?
[课内练习]
1.可逆反应:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志的是 ( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦
C.①③④⑤ D.全部
2.某温度下,在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后,改变条件对反应[2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),ΔH<0]的正、逆反应速率的影响如图所示:
(1)加催化剂对反应速率影响的图像是________(填序号,下同),平衡________移动。
(2)升高温度对反应速率影响的图像是________,平衡向________方向移动。
(3)增大反应容器体积对反应速率影响的图像是________,平衡向________方向移动。
(4)增大O2的浓度对反应速率影响的图像是__________,平衡向________方向移动。
3.有甲、乙两容器,甲容器容积固定,乙容器容积可变。一定温度下,在甲中加入2 mol N2、3 mol H2,反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为m mol。
(1)相同温度下,在乙中加入4 mol N2、6 mol H2,若乙的压强始终与甲的压强相等,乙中反应达到平衡时,生成NH3的物质的量为________mol(从下列各项中选择,只填序号,下同);若乙的容积与甲的容积始终相等,乙中反应达到平衡时,生成NH3的物质的量为________mol。
A.小于m B.等于m
C.在m~2m之间 D.等于2m
E.大于2m
(2)相同温度下,保持乙的容积为甲的一半,并加入1 mol NH3,要使乙中反应达到平衡时,各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同,则起始时应加入______mol N2和________mol H2。
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