《影響化學(xué)平衡的因素》一

認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡圖像重難歸納1.應(yīng)用v-t圖像分析外界因素對(duì)化學(xué)平衡的影響。以mA(g)+nB(g)pC(g)

ΔH<0且m+n<p為例。(1)濃度。①增大反應(yīng)物A或B的濃度,v正增大的瞬間,v逆保持不變,v'正>v'逆,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),直至建立新的平衡。新平衡時(shí),v'正、v'逆均變大。如圖1所示。②減小生成物C的濃度,v逆減小的瞬間,v正保持不變,v'正>v'逆,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),直至建立新的平衡。新平衡時(shí),v'正、v'逆均變小。如圖2所示。③減小反應(yīng)物A或B的濃度,v正減小的瞬間,v逆保持不變,v'逆>v'正,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),直至建立新的平衡。新平衡時(shí),v'正、v'逆均變小。如圖3所示。④增大生成物C的濃度,v逆增大的瞬間,v正保持不變,v'逆>v'正,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),直至建立新的平衡。新平衡時(shí),v'正、v'逆均變大。如圖4所示。(2)壓強(qiáng)和溫度。①增大壓強(qiáng)(減小容器的容積)或升高溫度,v正、v逆均瞬間變大,且v'逆(即v'減、v'吸)大于v'正(即v'增、v'放),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),直至建立新的平衡。新平衡時(shí),v'正、v'逆均變大。如圖5所示。②減小壓強(qiáng)(增大容器的容積)或降低溫度,v正、v逆均瞬間變小,且v'逆(即v'減、v'吸)小于v'正(即v'增、v'放),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),直至建立新的平衡。新平衡時(shí),v'正、v'逆均變小。如圖6所示。(3)使用催化劑(通常指正催化劑),v正、v逆均瞬間變大,且v'正=v'逆,平衡不移動(dòng)。如圖7所示。2.識(shí)別化學(xué)平衡圖像的方法。(1)看圖像:一看面,即橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的含義;二看線,即線的斜率或者趨勢(shì);三看點(diǎn),即曲線上的特殊點(diǎn),如起點(diǎn)、拐點(diǎn)、交點(diǎn)、終點(diǎn);四看輔助線,根據(jù)需要添加等溫線、等壓線、平衡線等。(2)想規(guī)律、作判斷:聯(lián)想外界條件的改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律,根據(jù)圖像中表達(dá)的關(guān)系與規(guī)律相對(duì)比,作出符合題目要求的判斷。3.解答化學(xué)平衡圖像題的常用原則。以可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)為例說明。(1)“定一議二”原則。在化學(xué)平衡圖像中,包括橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和曲線所表示的三個(gè)量,確定橫坐標(biāo)所表示的量后,討論縱坐標(biāo)與曲線的關(guān)系;確定縱坐標(biāo)所表示的量,討論橫坐標(biāo)與曲線的關(guān)系。(2)“先拐先平,數(shù)值大”原則。在化學(xué)平衡圖像中,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的反應(yīng)則先達(dá)到平衡,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線表示的溫度較高(圖8)或表示的壓強(qiáng)較大(圖9)。圖8表示T2>T1。升高溫度,平衡時(shí)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小,故平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。圖9表示p1<p2。壓強(qiáng)增大,平衡時(shí)A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小,故平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),a+b>c?；瘜W(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡后,改變溫度平衡是否一定發(fā)生移動(dòng)?提示:是。只要升高溫度,新平衡狀態(tài)下的反應(yīng)速率一定大于原平衡狀態(tài)下的反應(yīng)速率,化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng);降低溫度,新平衡狀態(tài)下的反應(yīng)速率一定小于原平衡狀態(tài)下的反應(yīng)速率,化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)。典例剖析

其中v-t圖像為(1)對(duì)于反應(yīng)①,t1時(shí)刻改變的條件為

;

t2時(shí)刻改變的條件為

。

(2)對(duì)于反應(yīng)②,t1時(shí)刻改變的條件為

;

t2時(shí)刻改變的條件為

。

答案:(1)增大壓強(qiáng)降低溫度(2)升高溫度減小壓強(qiáng)解析:t1時(shí)刻反應(yīng)速率增大,說明是升高溫度或增大壓強(qiáng);而t2時(shí)刻反應(yīng)速率減小,說明是降低溫度或減小壓強(qiáng)?！就卣寡由臁?/p>

對(duì)于反應(yīng)①,以上條件的改變對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率有什么影響?答案:對(duì)于反應(yīng)①,增大壓強(qiáng)或降低溫度,平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大;升高溫度或減小壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減小。學(xué)以致用1.在恒溫恒容的條件下,2A(g)+B(g)2C(g)的反應(yīng)速率隨反應(yīng)時(shí)間的變化示意圖如下,下列敘述與示意圖不相符的是(

)。A.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等B.平衡狀態(tài)Ⅰ后,可能是增大A的濃度,平衡發(fā)生移動(dòng),達(dá)到平衡狀態(tài)ⅡC.平衡狀態(tài)Ⅰ后,可能是減小C的濃度,平衡發(fā)生移動(dòng),達(dá)到平衡狀態(tài)ⅡD.B在平衡狀態(tài)Ⅰ和平衡狀態(tài)Ⅱ時(shí)濃度不相等答案:C解析:由題給圖像可以看出,平衡狀態(tài)Ⅰ改變的瞬間,逆反應(yīng)速率未改變,正反應(yīng)速率突然增大,可知改變條件為增大反應(yīng)物的濃度,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)不正確;由于平衡發(fā)生移動(dòng),可知兩平衡狀態(tài)時(shí)同一種反應(yīng)物的濃度不相等,D項(xiàng)正確。2.已知某可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)在密閉容器中進(jìn)行,如圖表示在不同反應(yīng)時(shí)間t時(shí),溫度T和壓強(qiáng)p與反應(yīng)物B在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)[φ(B)]的關(guān)系曲線,由曲線分析,下列判斷正確的是(

)。A.T1<T2,p1>p2,m+n>p,放熱反應(yīng)B.T1>T2,p1<p2,m+n>p,吸熱反應(yīng)C.T1<T2,p1>p2,m+n<p,放熱反應(yīng)D.T1>T2,p1<p2,m+n<p,吸熱反應(yīng)答案:D解析:分析圖像,可以分兩個(gè)層次考慮。從①②曲線可知,當(dāng)壓強(qiáng)相同(同為p2)時(shí),②先達(dá)平衡,說明T1>T2

;又因?yàn)門2小時(shí)φ(B)大,即降低溫度,平衡逆向移動(dòng),說明反應(yīng)逆向放熱,正向吸熱。從②③曲線可知,當(dāng)溫度相同(同為T1)時(shí),②先達(dá)平衡,說明p2>p1;又因?yàn)閜2大時(shí)φ(B)大,即增大壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),說明逆反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積減小的方向,m+n<p。

綜合以上分析結(jié)果:T1>T2,p1<p2,m+n<p,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。二

平衡移動(dòng)的規(guī)律及轉(zhuǎn)化率的變化重難歸納1.平衡移動(dòng)的規(guī)律。(1)在其他條件不變的情況下,增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度,都可以使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。(2)在其他條件不變的情況下,增大壓強(qiáng),平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng);減小壓強(qiáng),平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)。(3)在其他條件不變的情況下,升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)的方向移動(dòng);降低溫度,平衡向放熱反應(yīng)的方向移動(dòng)。(4)催化劑不影響平衡移動(dòng)。2.勒夏特列原理的理解及應(yīng)用。(1)適用范圍:適用于任何動(dòng)態(tài)平衡體系,非平衡狀態(tài)不能用此來分析。(2)平衡移動(dòng)的結(jié)果是“減弱”外界條件的影響,而不是“消除”外界條件的影響,更不是“扭轉(zhuǎn)”外界條件的影響。①從定性角度看,平衡移動(dòng)的方向?yàn)闇p弱外界條件變化的方向,如增大反應(yīng)物濃度,平衡就向減弱這種改變即反應(yīng)物濃度減小的方向移動(dòng);增大壓強(qiáng),平衡就向氣體體積縮小即氣體的物質(zhì)的量減小、壓強(qiáng)減小的方向移動(dòng);升高溫度,平衡就向吸熱反應(yīng)即使溫度降低的方向移動(dòng)。這種移動(dòng)可以理解為與條件改變“對(duì)著干”。②從定量角度看,平衡移動(dòng)的結(jié)果只是減弱了外界條件的變化,而不能完全抵消外界條件的變化。如向平衡體系N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(平衡時(shí),N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為amol、bmol、cmol)中又充入dmolN2,則達(dá)到新平衡時(shí),n(N2)的取值范圍為amol<n(N2)<(a+d)mol,即平衡的移動(dòng)是減弱這種改變,而不能抵消更不能超越這種改變。3.轉(zhuǎn)化率的變化。(1)對(duì)兩種或兩種以上的反應(yīng)物,增大一種反應(yīng)物的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),反應(yīng)物本身的轉(zhuǎn)化率降低,其他反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大。(2)若改變溫度或壓強(qiáng),使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大。(3)對(duì)于可逆反應(yīng):aA(g)bB(g)+cC(g),A分解建立平衡后,增大A的濃度,平衡正向移動(dòng)。當(dāng)a=b+c時(shí),α(A)不變,φ(A)不變;a>b+c時(shí),α(A)增大,φ(A)減小;a<b+c時(shí),α(A)減小,φ(A)增大。提示:①減小,②增大,③不變。

典例剖析將等物質(zhì)的量的X、Y氣體充入某密閉容器中,在一定條件下,發(fā)生反應(yīng)并達(dá)到平衡:X(g)+3Y(g)2Z(g)

ΔH<0。當(dāng)改變某個(gè)條件并維持新條件直至新的平衡時(shí),表中關(guān)于新平衡與原平衡的比較正確的是(

)。選項(xiàng)改變條件新平衡與原平衡比較A升高溫度X的轉(zhuǎn)化率變小B增大壓強(qiáng)(減小容器的容積)X的濃度變小C恒容條件下,充入一定量YY的轉(zhuǎn)化率增大D使用適當(dāng)催化劑X的體積分?jǐn)?shù)變小A解析:升高溫度,平衡逆向移動(dòng),X的轉(zhuǎn)化率變小,A項(xiàng)正確;增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),但容器的容積減小,X的濃度增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;充入一定量Y,X的轉(zhuǎn)化率增大,而Y的轉(zhuǎn)化率減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;使用適當(dāng)催化劑,只能增大反應(yīng)速率,不能使平衡發(fā)生移動(dòng),X的體積分?jǐn)?shù)不變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。【拓展延伸】

對(duì)于反應(yīng)X(g)+3Y(g)2Z(g)ΔH<0,建立平衡后增大X的轉(zhuǎn)化率的方法有哪些?答案:增大Y的濃度、增大壓強(qiáng)、降低溫度等。方法歸納應(yīng)用勒夏特列原理需要注意的問題。(1)確定條件的改變是否影響化學(xué)平衡,即確定是不是改變了影響化學(xué)平衡的條件。①改變化學(xué)平衡體系中固體或純液體的物質(zhì)的量,并未改變影響化學(xué)平衡的條件。②即使是有氣體存在的化學(xué)平衡體系,在恒容、恒溫條件下充入稀有氣體,也未改變影響化學(xué)平衡的條件。(2)可逆反應(yīng)是否存在能夠減弱某項(xiàng)條件改變的反應(yīng)方向。例如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),當(dāng)a+b=c+d時(shí),即使改變壓強(qiáng),化學(xué)平衡也不移動(dòng)。學(xué)以致用1.在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):A(g)+3B(g)2C(g)。下列有關(guān)圖像的說法不正確的是(

)。A.依據(jù)圖a可判斷正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B.在圖b中,虛線可表示使用了催化劑C.若正反應(yīng)的ΔH<0,圖c可表示升高溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)D.由圖d中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量隨溫度的變化情況,可推知正反應(yīng)的ΔH>0答案:D解析:由圖d可知,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量隨溫度的升高而降低,即溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),故正反應(yīng)的ΔH<0。2.在2L恒容密閉容器中充入2molX和1molY,發(fā)生反應(yīng):2X(g)+Y(g)3Z(g),反應(yīng)過程中持續(xù)升高溫度,測(cè)得X的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。下列推斷正確的是(

)。A.Q點(diǎn)時(shí),Y的轉(zhuǎn)化率最大B.升高溫度,平衡常數(shù)增大C.W點(diǎn)X的正反應(yīng)速率等于M點(diǎn)X的正反應(yīng)速率D.平衡時(shí),再充入Y,達(dá)到平衡時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù)一定增大答案:A解析:從反應(yīng)開始到Q點(diǎn)是正向建立平衡的過程,Y的轉(zhuǎn)化率逐漸增大,從Q點(diǎn)到M點(diǎn)升高溫度,平衡逆向移動(dòng),Y的轉(zhuǎn)化率降低,即Q點(diǎn)時(shí)Y的轉(zhuǎn)化率最大,A項(xiàng)正確;分析圖像,X的體積分?jǐn)?shù)先減小到最低,這是化學(xué)平衡的建立過程,后增大,這是平衡的移動(dòng)過程,升高溫度,X的體積分?jǐn)?shù)增大,說明升高溫度平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,B