化学反应速率与化学反应平衡复习资料(2)
第三节 化学平衡
一、可逆过程与不可逆过程
1.可逆过程
如果发生的过程也能够反向进行并完全恢复原来状态(而不对外界造成任何影响的)热力过程。
可逆过程是理想化的过程。
2.常见的可逆过程
(1)结晶(沉淀)与溶解过程
(2)可逆化学反应(包括水解)
(3)弱电解质的电离成离子和离子重新结合成化合物分子的过程
3.不可逆过程
如果发生的过程无论采用何种办法都不能使系统和外界完全复原，则此过程称为不可逆过程。
二、可逆反应与不可逆反应
1、可逆反应：
定义：同一条件下，同时向正、反两个方向进行的反应.
特点：
①在相同的条件下，两个方向相反的反应同时进行.
②无论什么条件下，反应都不可能进行彻底.
2.不可逆反应:
定义:反应物完全变为生成物，即反应能进行到底的化学反应。
例如当氯酸钾加热时，它会完全分解为氯化钾和氧气;反过来，如用氯化钾和氧气来制备氯酸钾，在现有条件下是不可能的。这种反应就是不可逆反应。
4、可逆反应的最大限度——达到化学反应平衡状态
什么是化学反应平衡状态?
在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等(反应物和生成物的浓度不再发生变化)时反应体系的状态称为化学反应平衡状态。此时，正逆反应在这个条件下均达到了反应的最大限度(极限)。
5.化学平衡特征
1)等：正、逆反应速率相等,V正=V逆 ;
2)动：反应并没有停止，是动态的平衡. V正=V逆 ≠0;
3)定：在平衡混合物中，各组分的质量、质量分数、物质的量或物质的量浓度保持一定(不再
变化)，如果有气体，那么气体的体积(或者体积分数)一定(不再变化) 。
4)变：当外界的条件发生改变，化学平衡状态会随之改变，发生化学平衡的移动。
6.判断可逆反应是否达到化学平衡状态的方法
A.直接判断法
(1)各组分的质量或其百分含量保持不变
(2)各组分的物质的量或其百分含量(或浓度)保持不变
(3)各气体的体积(不是总体积)保持不变
(4)各组分的分子数或分子数之比不变(不是按比例反应)
(5)正反应和逆反应速率相等(与物质的量浓度的变化值有关)即同一物质的生成的速率与分解速率相等
B.间接直接判断法：
(1)反应前后气体体积不等反应,可用混合气体的总压强、总体积、总物质的量或者体系中所有气体的平均相对分子质量是否随时间的改变而改变判断,不变则平衡。
(2)容器体积或气体质量有变化时，可用气体的密度是否随时间改变而改变进行判断,如不变,则平衡.
(3)对于有色物质参与的反应，可用气体的颜色是否随时间改变而改变，如不变，则平衡。
(4)当在其它条件不变时，可用体系温度是否变化来判断,如不变,则平衡。
判断可逆反应是否达到化学平衡状态的方法举例
以反应mA(g)+nB(g)≒pC(g)+qD(g)为例:
三、影响化学平衡的因素
1、浓度的变化对化学平衡的影响
结论：其它条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物浓度平衡向正方向移动;增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆方向移动。
(1)实验探究
Cr2O72-+H2O ≒2CrO42-+2H+
Fe3+ +3 SCN- ≒Fe(SCN)3 (溶液为血红色)
(2)浓度的变化对化学平衡的影响
浓度的变化引起反应速率的变化，反应速率的变化可造成化学平衡的移动，其关系是：
浓度的变化对化学平衡的影响小结
(1)结论：其它条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物浓度平衡向正方向移动;增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆方向移动。
简而言之：
C反应物 ↑ v正↑ 平衡向正方向 →
C生成物 ↑ v逆↑ 平衡向逆方向 ←
(2)V-t 图示
(3)意义：增大成本较低的反应物的浓度，提高成本较高的原料的转化率。
(4)浓度对化学平衡移动的几个注意点
① 对平衡体系中的固态和纯液态物质，其浓度可看作一个常数，增加或减小固态或液态纯净物的量并不影响V正、V逆的大小，所以化学平衡不移动。
② 只要是增大浓度，不论增大的是反应物浓度，还是生成物浓度，新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态;减小浓度，新平衡状态下的速率一定小于原平衡状态。
③ 反应物有两种或两种以上, 增加一种物质的浓度,该物质的平衡转化率降低, 而其他物质的转化率提高。
2、压强变化对化学平衡的影响：
(1)探究压强变化对化学平衡的影响：
N2 十 3H2 ≒ 2NH3
(2)压强变化对化学平衡的影响的结论
反应体系中有气体且左右体积不相等如aA (g) + bB (g) ≒cC (g) + dD (g)
a+b≠c+d
在其它条件不变时，增大压强，化学平衡向着气体体积缩小的方向移动;减小压强，化学平衡向着气体体积增大的方向移动。
(3)压强变化对化学平衡的影响的解释
V正∝C(A)aC(B)b ; V逆∝C(C)cC(D)d
3. 温度变化对化学平衡的影响
(1)实验探究
2NO2(g) ≒N2O4(g);△H= - 57kJ/mol
(红棕色) (无色)
2)结论：在其它条件不变的情况下：
温度升高，化学平衡向着吸热反应的方向移动;
降低温度，化学平衡向着放热反应的方向移动。
对应的时间—速率图该如何表示?
注意：因催化剂对化学反应平衡移动没影响(不会造成平衡发生移动)，不是对化学平衡没有影响。催化剂与化学平衡的关系不能用勒夏特勒原理来解释。
四、勒夏特勒原理—— 化学平衡移动原理
如果改变影响化学平衡的一个条件(如浓度、压强、温度)，平衡就向能减弱这种改变的方向移动。
注意：
① 是“减弱”这种改变，不是“消除”这种改变
② 只有单个条件改变，才能应用(多个条件改变就要具体问题具体分析)
③ 勒夏特列原理适用于任何动态平衡体系(如：溶解平衡、可逆反应的化学平衡等
④ 平衡移动原理只能用来判断平衡移动方向，但不能用来判断建立平衡所需时间。
化学反应平衡移动与平衡移动前后反应物的转化率变化的关系
(1)温度或压强的变化,引起平衡向正反应方向移动时,正反应的反应物的转化率一定升高,反之降低.
(2)浓度的变化引起平衡向正反应方向移动时,正反应的反应物的转化率有如下几种情况:
①当反应物只有一种时,如mA(g) ≒nB+Pc(g),如果增大A大浓度,平衡向正反应方向移动,A的转化率取决于气体物质的系数:
若m = n+p, A的转化率不变;
若m﹥n+p, A的转化率升高;(与加压类似)
若m﹤n+p, A的转化率降低;(如减压类似)
②当反应物不有一种时,如mA(g)+nB ≒Pc(g)+D(g),
如果只增大A大浓度,平衡向正反应方向移动,B的转化率升高,A的转化率降低;
如果按原比例同倍数增加A、B的物质的量，平衡向正反应方向移动,A、B的转化率取决于气体物质的系数:
若m+n = p+q, A、B的转化率不变;
若m+n﹥p+q, A、B的转化率升高;
若m+n﹤p+q, A、B的转化率降低;
五、化学平衡常数
1.定义：
在一定温度下，一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)(以化学方程式中计量数为幂)
2. 表达式：
m A(g) + n B(g) ≒ p C(g) + q D(g)
在一定温度下达到化学平衡时：
3.单位
K的单位与反应的化学方程式有关，由化学方程式决定，无固定的单位。
4.书写平衡常数关系式的规则
①如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不写在平衡常数关系式中。(它们的浓度是不变的) 关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。
如：反应C(s) + CO2(g) ≒2 CO(g)
Cr2O72- + H2O ≒ 2CrO42- + 2H+
②同一化学反应，可以用不同比例的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。
例：N2 (g) + 3 H2 (g)≒2NH3 (g) K1 = 1.60 ? 10 -5
1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) ≒NH3 (g) K2 = 3.87 ? 10 -2
2NH3 (g) ≒ N2 (g) + 3 H2 (g) K3= 1/ K1
K1 = K22