高中化學(xué)知識點:化學(xué)平衡的有關(guān)計算

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中化學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
化學(xué)平衡計算的一般思路和方法:

有天化學(xué)平衡的計算一般涉及各組分的物質(zhì)的量、濃度、轉(zhuǎn)化率、百分含量,氣體混合物的密度、平均摩爾質(zhì)量、壓強等。通常的思路是寫出反應(yīng)方程式,列出相關(guān)量(起始量、變化量、平衡量),確定各量之間的火系,列出比例式或等式或依據(jù)平衡常數(shù)求解,這種思路和方法通常稱為“三段式法”、如恒溫恒壓下的反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+ qD(g)
(1)令A(yù)、B的起始物質(zhì)的量分別為amol,bmol 達(dá)到平衡后,A的消耗量為m?xmol,容器容積為VL。

則有:

(2)對于反應(yīng)物,對于生成物
(3)
(4)A的轉(zhuǎn)化率
(5)平衡時A的體積(物質(zhì)的量)分?jǐn)?shù)

(6)
(7)
(8)



相關(guān)高中化學(xué)知識點:影響化學(xué)平衡的因素

影響化學(xué)平衡的因素:

(1)濃度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,都可以使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動;增大生成物的濃度或減小反應(yīng)物的濃度,都可以使化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動。
(2)壓強對反應(yīng)前后氣體總體積發(fā)生變化的反應(yīng),在其他條件不變時,增大壓強會使平衡向氣體體積縮小的方向移動,減小壓強會使平衡向氣體體積增大的方向移動。對于反應(yīng)來說,加壓,增大、增大,增大的倍數(shù)大,平衡向正反應(yīng)方向移動:若減壓,均減小,減小的倍數(shù)大,平衡向逆反應(yīng)方向移動,加壓、減壓后v一t關(guān)系圖像如下圖:

(3)溫度在其他條件不變時,溫度升高平衡向吸熱反應(yīng)的方向移動,溫度降低平衡向放熱反應(yīng)的方向移動
對于,加熱時顏色變深,降溫時顏色變淺。該反應(yīng)升溫、降溫時,v?t天系圖像如下圖:

(4)催化劑由于催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,所以催化劑對化學(xué)平衡無影響,v一t圖像為


稀有氣體對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響分析:

1.恒溫恒容時
充入稀有氣體體系總壓強增大,但各反應(yīng)成分分壓不變,即各反應(yīng)成分的濃度不變,化學(xué)反應(yīng)速率不變,平衡不移動。
2.恒溫恒壓時
充入稀有氣體容器容積增大各反應(yīng)成分濃度降低反應(yīng)速率減小,平衡向氣體體積增大的方向移動。
3.當(dāng)充入與反應(yīng)無關(guān)的其他氣體時,分析方法與充入稀有氣體相同。


化學(xué)平衡圖像:

1.速率一時間因此類圖像定性揭示了隨時間(含條件改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響)變化的觀律,體現(xiàn)了平衡的“動、等、定、變”的基本特征,以及平衡移動的方向等。


2.含量一時間一溫度(壓強)圖常見的形式有下圖所示的幾種(C%指某產(chǎn)物百分含量,B%指某反應(yīng)物百分含量),這些圖像的折點表示達(dá)到平衡的時間,曲線的斜率反映了反應(yīng)速率的大小,可以確定T(p)的高低(大小),水平線高低反映平衡移動的方向。


3.恒壓(溫)線該類圖像的縱坐標(biāo)為物質(zhì)的平衡濃發(fā)(c)或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(α),橫坐標(biāo)為溫度(T)或壓強 (p),常見類型如下圖:

小結(jié):
1.圖像分析應(yīng)注意“三看”
(1)看兩軸:認(rèn)清兩軸所表示的含義。
(2)看起點:從圖像縱軸上的起點,一般可判斷誰為反應(yīng)物,誰為生成物以及平衡前反應(yīng)進(jìn)行的方向。
(3)看拐點:一般圖像在拐點后平行于橫軸則表示反應(yīng)達(dá)平衡,如橫軸為時間,由拐點可判斷反應(yīng)速率。
2.圖像分析中,對于溫度、濃度、壓強三個因素,一般采用“定二議一”的方式進(jìn)行分析

平衡移動方向與反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的關(guān)系:

1.溫度或壓強改變引起平衡向正反應(yīng)方向移動時,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率必然增大。
2.反應(yīng)物用量的改變
(1)若反應(yīng)物只有一種時,如aA(g)bB(g)+ cc(g),增加A的量,平衡向正反應(yīng)方向移動,但反應(yīng)物 A的轉(zhuǎn)化率與氣體物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)有關(guān):

(2)若反應(yīng)物不止一種時,如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g):
a.若只增加A的量,平衡向正反應(yīng)方向移動,而A的轉(zhuǎn)化率減小,B的轉(zhuǎn)化率增大。
b.若按原比例同倍數(shù)的增加反應(yīng)物A和B的量,則平衡向正反應(yīng)方向移動,而反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與氣體物質(zhì)的計量數(shù)有關(guān):

c.若不同倍增加A、B的量,相當(dāng)于增加了一種物質(zhì),同a。
3.催化劑不改變轉(zhuǎn)化率。
4.反應(yīng)物起始的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比時,各反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相等。

濃度、壓強影響化學(xué)平衡的幾種特殊情況:

1.當(dāng)反應(yīng)混合物中存在固體或純液體物質(zhì)時,由于其“濃度”是恒定的,不隨其量的增減而變化,故改變這些固體或純液體的量,對平衡基本無影響。
2.南于壓強的變化對非氣態(tài)物質(zhì)的濃度基本無影響,因此,當(dāng)反應(yīng)混合物中不存在氣態(tài)物質(zhì)時,壓強的變化對平衡無影響。
3.對于氣體分子數(shù)無變化的反應(yīng),如,壓強的變化對其平衡無影響。這是因為,在這種情況下,壓強的變化對正、逆反應(yīng)速率的影響程度是等同的,故平衡不移動。
4.對于有氣體參加的反應(yīng),同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度,應(yīng)視為壓強對平衡的影響,如某平衡體系中,,,當(dāng)濃度同時增大一倍時,即讓,此時相當(dāng)于壓強增大一倍,平衡向生成NH3的方向移動。
5.在恒容的密閉容器中,當(dāng)改變其中一種氣體物質(zhì)的濃度時,必然同時引起壓強改變,但判斷平衡移動的方向時,心仍從濃度的影響去考慮:如,平衡后,向容器中再通入反應(yīng)物,使 c(NO2)增大,平衡正向移動;如向容器中再通入生成物 N2O4,則使c(N2O4)增大,平衡逆向移動。但由于兩種情況下,容器內(nèi)的壓強都增大,故對最終平衡狀態(tài)的影響是一致的,如兩種情況下,重新達(dá)到平衡后,NO2的百分含量都比原平衡時要小


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化學(xué)平衡移動的含義:

1.當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后,如果改變溫度、壓強、濃度等反應(yīng)條件.原來的平衡狀態(tài)會被破壞,化學(xué)平衡會發(fā)生移動,平衡混合物中各組成物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也就隨著改變,在一段時間后達(dá)到新的平衡狀態(tài),這種由原平衡狀態(tài)向新平衡狀態(tài)的變化過程。就是化學(xué)平衡的移動。以上過程可歸納如下:

2.化學(xué)平衡移動與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系
當(dāng)與化學(xué)平衡體系有天的外界條件改變以后,>,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動;,化學(xué)平衡不移動;,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動。

化學(xué)平衡狀態(tài):

(1)定義:在一定條件下的可逆反應(yīng)中,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài),叫做化學(xué)平衡狀態(tài),簡稱化學(xué)平衡。
(2)化學(xué)平衡的建立對于可逆反應(yīng),不管從正反應(yīng)開始(只投入反應(yīng)物),還是從逆反應(yīng)開始(只投入生成物),或從正、逆反應(yīng)同時開始(同時投入反應(yīng)物和生成物),在一定條件下都會達(dá)到的狀態(tài)。當(dāng)相等時,單位時間內(nèi)同一物質(zhì)消耗與生成的量完全相等,因而各物質(zhì)的濃度和百分含量保持一定,即達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。構(gòu)成化學(xué)平衡體系的基本要求是反應(yīng)物和所有的生成物均處于同一反應(yīng)體系中,反應(yīng)條件(溫度、濃度、壓強等)保持不變。


化學(xué)平衡的特征:

(1)逆:只有可逆反應(yīng)才能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。
(2)動:是動態(tài)平衡,正、逆反應(yīng)仍在不斷進(jìn)行。
(3)等:
(4)定:各組分的濃度及百分含量保持一定。
(5)變:當(dāng)影響化學(xué)平衡的外界條件發(fā)生變化使時,平衡便會發(fā)生移動而使各組分的濃度、百分含量發(fā)生變化,直至建立新的平衡。

化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷:

1.指的是同一物質(zhì)的正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等。
2.反應(yīng)混合物中各組分的含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))保持不變。
3.反應(yīng)類型分析對于密閉容器中的反應(yīng)qD(g),根據(jù)對化學(xué)平衡概念的理解,判斷下列各情況是否達(dá)到平衡。




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定義:

在一定溫度下,可逆反應(yīng)無論從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,也不管反應(yīng)物起始濃度大小,最后都達(dá)到平衡,這時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值是個常數(shù),用K表示,這個常數(shù)叫化學(xué)平衡常數(shù)。

化學(xué)表平衡達(dá)式:

對于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)來說,化學(xué)平衡表達(dá)式:

化學(xué)平衡常數(shù)的意義:

①表示該反應(yīng)在一定溫度下,達(dá)到平衡時進(jìn)行的程度,K值越大,正反應(yīng)進(jìn)行的越徹底,對反應(yīng)物而言轉(zhuǎn)化率越高。
②某一溫度下的K′與K比較能夠判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向
K′>K,反應(yīng)正向進(jìn)行;K′<K,反應(yīng)逆向進(jìn)行;K′=K,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)
(3)化學(xué)平衡常數(shù)與濃度、壓強、催化劑無關(guān),與溫度有關(guān),在使用時必須指明溫度。
(4)在計算平衡常數(shù)時,必須是平衡狀態(tài)時的濃度。
(5)對于固體或純液體而言,其濃度為定值,可以不列入其中。
(6)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù),若反應(yīng)方向改變,則平衡常數(shù)改變,且互為倒數(shù)關(guān)系。如:在一定溫度下,




化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用:

1.K值越大,說明平衡體系中生成物所占的比例越大,正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大;反之,正向反應(yīng)進(jìn)行的程度就越小,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率就越小,即平衡常數(shù)的大小可以衡量反應(yīng)進(jìn)行的程度,判斷平衡移動的方向,進(jìn)行平衡的相關(guān)計算。
2.若用濃度商(任意狀態(tài)的生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值,符號為Qc)與K比較,可判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)和反應(yīng)進(jìn)行的方向。
3.利用K值可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)若升高溫度,K值增大,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);若升高溫度,K值減小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
4.計算轉(zhuǎn)化率及濃度依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計算平衡濃度(或起始濃度),從而計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。

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