1.化學平衡狀态的判斷标志
(1)速率标志——本質标志
①同一物質在同一時間内生成速率與消耗速率相等。
②不同物質在相同時間内代表反應方向相反時的化學反應速率比等于化學計量數之比。
(2)物質的數量标志——結果标志
①平衡體系中各物質的質量、濃度、百分含量等保持不變。
②反應物消耗量達到最大值或生成物的量達到最大值(常用于圖像分析中)。
③不同物質在相同時間内代表反應方向相反的量(如物質的量、物質的量濃度、氣體體積)的變化值之比等于化學計量數之比。
(3)其它标志
①對反應前後氣體分子數目不同的可逆反應來說,當體系的總物質的量、總壓強(恒溫恒容時)、平均相對分子質量不變。當然此标志不适用于反應前後氣體計量數相等的可逆反應,因為這類反應不管是否達到平衡狀态,混合氣體的平均相對分子質量始終是不變的。
②有色反應體系的顔色保持不變。
③由于任何化學反應都伴有能量變化,因此在其他條件不變的情況下,當總體系溫度一定時,則反應達到平衡狀态。
④從微觀的角度分析,如可逆反應N2(g)+3H2(g)=2NH3(g),下列各項均可說明該反應達到了平衡狀态:
A,斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成1 mol N≡N鍵;
B,斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成3 mol H—H鍵;
C,斷裂1 mol N≡N鍵的同時斷裂6 mol N—H鍵;
D,生成1 mol N≡N鍵的同時生成6 mol N—H鍵。
(4)依Q與K關系判斷:若Q=K,反應處于平衡狀态。
2.化學平衡移動的判斷方法
(1)依據勒夏特列原理判斷
原理内容:如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強或溫度等),平衡就向着能夠減弱這種改變的方向移動。
在原理中“減弱這種改變”的正确理解應當是升高溫度時,平衡向吸熱反應方向移動;增加反應物濃度,平衡向反應物濃度減少的方向移動;增大壓強時,平衡向體積縮小的方向移動。
通過比較平衡破壞瞬時的正、逆反應速率的相對大小來判斷平衡移動的方向。
①若外界條件改變,引起v正>v逆,則化學平衡向正反應方向(或向右)移動;
②若外界條件改變,引起v正<v逆,則化學平衡向逆反應方向(或向左)移動;
③若外界條件改變,雖能引起v正和v逆變化,但變化後新的v正′和v逆′仍保持相等,則化學平衡沒有發生移動。
具體情況如下:
①溫度的影響:升高溫度,化學平衡向吸熱反應方向移動;降低溫度,化學平衡向放熱反應方向移動。
②濃度的影響:增大反應物濃度或減小生成物濃度,化學平衡向正反應方向移動;減小反應物濃度或增大生成物濃度,化學平衡向逆反應方向移動。
③壓強的影響:增大壓強會使平衡向着氣體體積減小的方向移動;減小壓強會使平衡向着氣體體積增大的方向移動。因壓強的影響實質是濃度的影響,所以隻有當這些“改變”能造成濃度改變時,平衡才有可能移動。
(2)依據濃度商(Q)規則判斷通過比較濃度商(Q)與平衡常數(K)的大小來判斷平衡移動的方向。
①若Q>K,平衡逆向移動;
②若Q=K,平衡不移動;
③若Q<K,平衡正向移動。
注意:
①若外界條件改變後,無論平衡向正反應方向移動或向逆反應方向移動都無法減弱外界條件的變化,則平衡不移動。如對于H2(g)+Br2(g)=2HBr(g),由于反應前後氣體的分子總數不變,外界壓強增大或減小時,平衡無論正向或逆向移動都不能減弱壓強的改變。所以對于該反應,壓強改變,平衡不發生移動。
②催化劑能同等程度地改變正、逆反應速率,所以催化劑不會影響化學平衡。
③當外界條件的改變對平衡移動的影響與生産要求不一緻時,必須把勒夏特列原理和實際要求結合起來,如工業合成氨條件的選擇。
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