发现之旅 |
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从上一节的内容中我们知道,无论是增大反应物或生成物的浓度,还是减小反应物或生成物的浓度,都会引起化学反应平衡的移动。那么化学平衡的移动还受其他因素的影响吗? |
在学习化学反应速率的时候,我们知道浓度、温度、压强和催化剂都对化学反应速率有一定的影响。今天我们就来学习温度、压强、催化剂如何影响化学平衡。 |
深入思考 |
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(一)首先以NO2生成N2O4为例来看看温度对化学平衡的影响。 |
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在这个反应中正反应是放热反应,逆反应是吸热反应。NO2是红棕色气体,N2O4是无色气体。 |
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在上图两个玻璃球中装有NO2和N2O4的混合物,将两个小球分别放入热水和冰水中,观察两个小球的颜色变化。可以很明显的看到:右边的小球内气体颜色比左边小球内气体颜色深。
将左右两个小球调换位置,然后再分别放入热水和冰水中,观察两个小球的颜色变化。 |
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从实验中可以看到,在放入水中之前,左边小球颜色较深,而放入水中之后,右边小球的颜色变的比较深了。
由此可以得出一个结论:在其他条件不变的情况下,温度升高,会使化学平衡向着吸热反应方向移动,温度降低,会使化学平衡向放热反应方向移动。 |
(二)同样以NO2生成N2O4为例来看看改变压强会对化学平衡有什么影响。
用注射器吸入少量NO2和N2O4的混合气体,然后将注射器针头插入橡皮塞中以封口。将注射器活塞反复往里推和往外拉,观察注射器中气体颜色的变化。 |
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将活塞外拉至Ⅱ处,可以观察到混合气体的颜色先变浅,之后又逐渐变深。 |
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将活塞往里推至Ⅰ处,可以观察到混合气体颜色先变深,之后又逐渐变浅。
这些变化应该怎么解释呢?其实是由于针筒内体积增大,使气体的压强减小,浓度也减小,颜色变浅。后来颜色逐渐变深,这必然是由于化学平衡向着生成NO2反应的方向即气体体积增大的方向移动了。当活塞往里推时,混合气体的颜色先变深又逐渐变浅。这必然是由于针筒内体积减小,气体的压强增大,浓度也增大,颜色变深。由于化学平衡向着生成N2O4的方向即气体体积缩小的方向移动,因此混合气体的颜色又逐渐变浅了。
由此可以得出结论:在其他条件不变的情况下,增大压强,会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动;减小压强,会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。
注意:在有些可逆反应里,反应前后气态物质的总体积没有变化,或者没有气体参加反应或气体生成,在这两中情况下,增大或减小压强都不能使化学平衡移动。
(三)由于催化剂能够同等程度地增加正反应速率和逆反应速率,因此它对化学平衡的移动没有影响。也就是说,催化剂不能改变达到化学平衡状态的反应混合物的组成,但是使用催化剂,能够改变反应达到平衡所需的时间。 |
浓度、压强、温度对化学平衡的影响可以概括为平衡移动原理,也叫勒沙特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 |
学有所用 |
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影响化学平衡的因素规律 |
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沙场练兵 |
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1.在一个固定体积的密闭容器中,放入3LX气体和2LY气体,在一定条件下发生下列反应达到平衡后,容器内温度不变,混合气体的压强比原来增加5%,X的浓度减小,则该反应方程式中的 n 值是( )
A. 3 B. 4 C. 5 D.6
答案:D
解析:根据题意,反应容器体积不变,平衡时温度不变,但混合气体的压强比原来增加,则混合气体的物质的量较反应前增大,由方程式可得化学计量数的关系:4+3<2+n。在本题各选项中仅有n=6符合上式,故选D。
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2.在密闭容器中,存在下列平衡:温度不变时,增加N2O4的浓度,当建立新的平衡后,
(1)平衡常数的值与原来相比较将是( )
A.变大
B.变小
C.不变
D.不好比较
(2)新平衡时的c(N2O4)与原平衡的c(N2O4)相比将( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.缺少数据,无法比较
答案:(1)C (2)A
解析:化学平衡常数只随温度的改变而改变,所以加入N2O4对化学平衡常数无影响。加入N2O4对化学平衡常数无影响。加入N2O4后平衡会向正反应方向移动,造成新平衡时c(NO2)比原平衡时大(),而k不变,新平衡的c(N2O4)大于原平衡的c(N2O4)
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3.将固体NH4I置于密闭容中,在某温度下发生下列反应:当反应达到平衡时,[H2]=0.5mol/L,[HI]=4mol/L,则NH3的浓度为 ( )
A.3.5mol/L B.4.0mol/L C.4.5mol/L D.5.0mol/L
答案:C
解析:这是两上相互关联的可逆反应同时发生的平衡计算题,由于NH4I分解时生成的NH3和HI是1:1的,因此只要求出HI分解反应中HI的起始浓度就是前一反应中NH3的生成浓度。
设HI的起始浓度是x,转化浓度为y,
则 2HI === H2 + I2
起始浓度(mol/L)x 0 0
转化浓度(mol/L)y 0.5 0.5
平衡浓度(mol/L)4 0.5 0.5
[HI]起始=[HI]平衡+[HI]转化=4mol/L+2×0.5mol/L=5mol/L
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4.在一定条件下的某可逆反应:,反应达到化学平衡的体现是( )
A.单位时间内生成2n mol A同时生成n mol D
B.容器内压强不随时间而变化
C.容器内混合气体的密度不随时间而变化
D.单位时间内生成n mol B,同时消耗1.5 n mol C
答案:A
解析:根据化学平衡状态特征,一定条件下的可逆反应达到化学平衡后,正反应速率和逆反应速率相等。反应物和生万物 浓度均不变,但反应仍时行,只不过单位时间内正反就消耗的反应物浓度等于逆反应生成的反应物浓度。
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5.(正反应为吸热反应)的可逆反应中,在恒温条件下,B的体积分数B%与压强(P)关系如图所示。有关叙述正确的是( )
答案:C
解析:图中的曲线表示一定温度下反应物B的体积分数B%与压强之间的平衡线。且B%随着压强的增大而增大的反应,则p>n 。因A为固体,故A、B均被排除。图中 x点的B%高于该条件下平衡时的B%,此时反应要向B%减的方向移动,即反应正向移动,故V正>V逆 ,同理, y点时V逆>V正 。又知在同样反应体系中,当温度一定时,压强越大,反应速率就越快,所以 y点的反应速率大于 x点的反应速率。
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6.二氧化氮能形成二聚分子:。现欲测定二氧化氮的相对分子质量,应采用的适宜条件为( )
A.高温低压
B.低温高压
C.低温低压 D.高温高压
答案:A
解析:要测定 NO2的相对分子质量,尽量避免 NO2聚合生成N2O4,使平衡向逆反应方向移动。由勒沙特列原理可以得出正确答案.
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7.密闭容器中一定量的混合气体发生反应:,平衡时,测得A的浓度为0.50mol·L-1,在温度不变时,把容器容积扩大到原来的2倍,使其重新达到平衡,A的浓度为0.30mol·L-1,有关叙述不正确的是( )
A.平衡一定向右移动 B.B的转化率降低
C.
D.C的体积分数降低
答案:A
解析:本题可采用虚拟的方法来解答。假设把容器扩大到原来的2倍时.平衡不移动(虚拟),则这时A的浓度由 0.50 mol·L-1变为0. 25 mol·L-1,而事实上A的浓度为 0.30 mol·L-1,然后再由虚拟状态回到事实.A的浓度由0.25 mol·L-1变为0.30 mol·L-1,平衡向生成A的方向即本反应逆反应方向移动。与备选选项对照,只有A项不正确。
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