化學(xué)平衡的規(guī)律
1、極端假設(shè)法解“化學(xué)平衡等同性”的問題
對(duì)一可逆反應(yīng),在一定條件下,反應(yīng)無論從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,都可以建立等同平衡狀態(tài),
化學(xué)平衡的規(guī)律
。也就是說,不同的起始條件可以達(dá)到等同平衡狀態(tài)。這里所說的等同平衡狀態(tài)有兩種情況:(1)當(dāng)溫度和體積一定 (即恒溫恒容)時(shí),指平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量相同,此時(shí)各不同的起始狀態(tài)實(shí)際上是同一起始狀態(tài)。判斷的方法是:將生成物按方程式中各物質(zhì)的系數(shù)完全歸至反應(yīng)物(極端假設(shè)法),若對(duì)應(yīng)物質(zhì)的數(shù)值(物質(zhì)的量)相同即等同平衡狀態(tài);若不同,則不是等同平衡狀態(tài)。
【注意】各不同的起始狀態(tài),對(duì)應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量相同,其濃度相同或百分含量也相同。
“恒溫恒容”特例:2HI(g)H2(g)+ I2(g),因?yàn)樵擃愋头磻?yīng)的特點(diǎn)是反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,所以也是“恒溫恒壓”。
(2)當(dāng)溫度和壓強(qiáng)一定(體積可變,即恒溫恒壓)時(shí),指平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度相同或百分含量相同。此時(shí)各不同的起始狀態(tài),經(jīng)過將生成物按方程式中各物質(zhì)的系數(shù)完全歸至反應(yīng)物(極端假設(shè)法)后,只要對(duì)應(yīng)反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比相同,就會(huì)達(dá)到等同平衡狀態(tài)。
【注意】各不同的起始狀態(tài),對(duì)應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量可能不同,但是其濃度相同或百分含量相同。
2、反應(yīng)物用量的改變對(duì)轉(zhuǎn)化率的一般規(guī)律
(1)若反應(yīng)物只有一種:aA(g) bB(g) + cC(g),在不改變其他條件時(shí),增加A的量平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),但是A的轉(zhuǎn)化率與氣體物質(zhì)的計(jì)量數(shù)有關(guān):(可用等效平衡的方法分析)。
①若a = b + c :A的轉(zhuǎn)化率不變;
②若a > b + c : A的轉(zhuǎn)化率增大;
③若a < b + c A的轉(zhuǎn)化率減小。
(2)若反應(yīng)物不只一種:aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g),
①在不改變其他條件時(shí),只增加A的量,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),但是A的轉(zhuǎn)化率減小,而B的轉(zhuǎn)化率增大。
②若按原比例同倍數(shù)地增加A和B,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),但是反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與氣體物質(zhì)的計(jì)量數(shù)有關(guān):
若 a + b=c + d,A、B的轉(zhuǎn)化率都不變;
若a + b>c + d,A、B的轉(zhuǎn)化率都增大;
若a + b<c + d,A、B的轉(zhuǎn)化率都減小,
備考資料
《化學(xué)平衡的規(guī)律》(http://m.msguai.com)。3、充入“惰性氣體”增大壓強(qiáng)判斷各反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率變化
對(duì)于可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),(a+b ≠c+d,)在壓強(qiáng)變化導(dǎo)致平衡移動(dòng)時(shí),學(xué)生感到困惑的主要是充入“惰性氣體”化學(xué)平衡朝哪個(gè)方向移動(dòng)?轉(zhuǎn)化率如何變化?可歸納為以下兩方面:
(1)恒溫恒容條件下充入“惰性氣體”,化學(xué)平衡不移動(dòng)。因平衡體系的各組分濃度均未發(fā)生變化,故各反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變。
(2)恒溫恒壓條件下充入“惰性氣體”,化學(xué)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)。因?yàn)榇藭r(shí)容器容積必然增大,相當(dāng)于對(duì)反應(yīng)體系減壓,繼而可判斷指定物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率變化。
4、NO2、N2O4平衡問題2NO2(g)N2O4(g)
(1)恒溫、恒容的條件下,若分別向容器中通入一定量的NO2氣體或N2O4氣體,重新達(dá)到平衡后:可視為加壓,平衡都向右移動(dòng),達(dá)到新平衡時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率都增大,N2O4 的轉(zhuǎn)化率將減小。NO2體積分?jǐn)?shù)減小,N2O4體積分?jǐn)?shù)增大,混合氣體相對(duì)分子質(zhì)量增大。
(2)壓強(qiáng)減小,容器體積會(huì)擴(kuò)大,不管平衡是否移動(dòng),向何方向移動(dòng),平衡體系中各物質(zhì)的濃度都會(huì)減小,由于氣體質(zhì)量不變,所以密度減小。
(3)保持容器體積不變,充入“惰氣”, 各組分的物質(zhì)的量不變,容器體積不變,故各組分濃度均無改變,平衡不發(fā)生移動(dòng)。
(4)保持壓強(qiáng)不變,充入“惰氣”,容器容積增大,參加反應(yīng)的各組分濃度減小,參加反應(yīng)的各組分的總壓強(qiáng)減小,平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)
5、用極限假設(shè)法解化學(xué)平衡取值范圍題目的方法和步驟:
(1)分析參照條件的特征;
(2)判定所研究反應(yīng)的進(jìn)行方向;
(3)確定基準(zhǔn)物質(zhì):若研究的反應(yīng)維持正方向,則以最易不足量(系數(shù)最大)的反應(yīng)物為基準(zhǔn)物質(zhì);若維持逆方向,則以最易不足量(系數(shù)最大)的產(chǎn)物為基準(zhǔn)物質(zhì)。
(4)假設(shè)兩個(gè)極限點(diǎn),即假設(shè)基準(zhǔn)物質(zhì)完全消耗和完全沒有消耗兩個(gè)極限點(diǎn),列出兩個(gè)方程式,求出最小和最大的極限值,由此確定所求量的取值范圍。