高中化學(xué):“平衡移動”重難點都在這里了,一定要看!


1.化學(xué)平衡的移動
(1)定義
達(dá)到平衡狀態(tài)的反應(yīng)體系,條件改變,引起平衡狀態(tài)被破壞的過程。
(2)化學(xué)平衡移動的過程

2.影響化學(xué)平衡移動的因素
(1)溫度:在其他條件不變的情況下,升高溫度,化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動;降低溫度,化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向移動。
(2)濃度:在其他條件不變的情況下,增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動;減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動。
(3)壓強:對于反應(yīng)前后總體積發(fā)生變化的化學(xué)反應(yīng),在其他條件不變的情況下,增大壓強,化學(xué)平衡向氣體體積減小的方向移動;減小壓強,化學(xué)平衡向氣體體積增大的方向移動。
(4)催化劑:由于催化劑能同時同等程度地增大或減小正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率,故其對化學(xué)平衡的移動無影響。
3.勒夏特列原理
在密閉體系中,如果改變影響化學(xué)平衡的一個條件(如溫度、壓強或濃度等),平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。
2.外界條件對化學(xué)平衡移動的影響
1.外界條件的變化對速率的影響和平衡移動方向的判斷
在一定條件下,濃度、壓強、溫度、催化劑等外界因素會影響可逆反應(yīng)的速率,但平衡不一定發(fā)生移動,只有當(dāng)v正≠v逆時,平衡才會發(fā)生移動。
對于反應(yīng)mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g),分析如下:

2.濃度、壓強和溫度對平衡移動影響的幾種特殊情況
(1)改變固體或純液體的量,對平衡無影響。
(2)當(dāng)反應(yīng)混合物中不存在氣態(tài)物質(zhì)時,壓強的改變對平衡無影響。
(3)對于反應(yīng)前后氣體體積無變化的反應(yīng),如H2(g)+I2(g)

2HI(g),壓強的改變對平衡無影響。但增大(或減?。簭姇垢魑镔|(zhì)的濃度增大(或減?。?,混合氣體的顏色變深(或淺)。
(4)恒容時,同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時,應(yīng)視為壓強的影響,增大(減?。舛认喈?dāng)于增大(減?。簭姟?/p>
(5)在恒容容器中,當(dāng)改變其中一種氣態(tài)物質(zhì)的濃度時,必然會引起壓強的改變,在判斷平衡移動的方向和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率、體積分?jǐn)?shù)變化時,應(yīng)靈活分析濃度和壓強對化學(xué)平衡的影響。若用α表示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率,φ表示氣體的體積分?jǐn)?shù),則:
①對于A(g)+B(g)

C(g)類反應(yīng),達(dá)到平衡后,保持溫度、容積不變,加入一定量的A,則平衡向正反應(yīng)方向移動,α(B)增大而α(A)減小,φ(B)減小而φ(A)增大。
②對于aA(g)

bB(g)或aA(g)

bB(g)+cC(g)類反應(yīng),達(dá)到平衡后,保持溫度、容積不變,加入一定量的A,平衡移動的方向、A的轉(zhuǎn)化率變化,可分以下三種情況進行分析:

3.化學(xué)平衡圖象題的解題方法
化學(xué)平衡圖象類試題是高考的熱點題型,該類試題經(jīng)常涉及到的圖象類型有物質(zhì)的量(濃度)、速率—時間圖象,含量—時間—溫度(壓強)圖象,恒溫、恒壓曲線等,圖象中蘊含著豐富的信息量,具有簡明、直觀、形象的特點,命題形式靈活,難度不大,解題的關(guān)鍵是根據(jù)反應(yīng)特點,明確反應(yīng)條件,認(rèn)真分析圖象充分挖掘蘊含的信息,緊扣化學(xué)原理,找準(zhǔn)切入點解決問題。該類題型在選擇題和簡答題中都有涉及,能夠很好地考查學(xué)生分析問題和解決問題的能力,在復(fù)習(xí)備考中應(yīng)引起足夠的重視。
1.常見的化學(xué)平衡圖象
以可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)

cC(g)??ΔH=Q?kJ·mol?1
(1)含量—時間—溫度(或壓強)圖:

(曲線a用催化劑,b不用催化劑或化學(xué)計量數(shù)a+b=c時曲線a的壓強大于b的壓強)

(2)恒壓(溫)線(如圖所示):該類圖象的縱坐標(biāo)為物質(zhì)的平衡濃度(c)或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(α),橫坐標(biāo)為溫度(T)或壓強(p),常見類型如下所示:

(3)速率?時間圖象
根據(jù)v?t圖象,可以很快地判斷出反應(yīng)進行的方向,根據(jù)v正、v逆的變化情況,可以推斷出外界條件的改變情況。
以合成氨反應(yīng)為例:N2(g)+3H2(g)

2NH3(g) ? ?ΔH<0。

(4)其他
如下圖所示曲線,是其他條件不變時,某反應(yīng)物的最大轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)的關(guān)系曲線,圖中標(biāo)出的1、2、3、4四個點,v(正)>v(逆)的點是3,v(正)<v(逆)的點是1,v(正)=v(逆)的點是2、4。

2.化學(xué)平衡圖象解答原則
(1)解題思路

(2)解題步驟

以可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)

cC(g)為例:
(1)“定一議二”原則
在化學(xué)平衡圖象中,包括縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)和曲線所表示的意義三個量,確定橫坐標(biāo)所表示的量后,討論縱坐標(biāo)與曲線的關(guān)系或確定縱坐標(biāo)所表示的量,討論橫坐標(biāo)與曲線的關(guān)系。如圖:

這類圖象的分析方法是“定一議二”,當(dāng)有多條曲線及兩個以上條件時,要固定其中一個條件,分析其他條件之間的關(guān)系,必要時,作一輔助線分析。
(2)“先拐先平,數(shù)值大”原則
在化學(xué)平衡圖象中,先出現(xiàn)拐點的反應(yīng)先達(dá)到平衡,先出現(xiàn)拐點的曲線表示的溫度較高(如圖A)或表示的壓強較大(如圖B)。

圖A表示T2>T1,正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。
圖B表示p1<p2,A是反應(yīng)物,正反應(yīng)為氣體總體積縮小的反應(yīng),即a+b>c。
4.等效平衡
1.含義
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)與建立平衡的條件有關(guān),與建立平衡的途徑無關(guān)。
(2)對于同一可逆反應(yīng),在一定條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)下,無論是從正反應(yīng)(反應(yīng)物)、逆反應(yīng)(生成物)或從中間狀態(tài)(既有反應(yīng)物、也有生成物)開始,只要建立平衡后,平衡混合物中各組分的比例相同,或各組分在混合物中的百分含量相等,這樣的化學(xué)平衡互稱為等效平衡。
(3)注意只是組分的百分含量相同,包括體積百分含量、物質(zhì)的量百分含量或質(zhì)量百分含量,而各組分的濃度不一定相等。
2.審題方法
(1)注意反應(yīng)特點:反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量是否發(fā)生變化。
(2)分清平衡建立的條件:是恒溫恒壓還是恒溫恒容。
3.理解等效平衡的意義
(1)對于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量有變化的反應(yīng),如2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)等溫等壓、等溫等容下建立平衡如下圖:

容易得出A與C等效,A與D不等效。因為C→D是對反應(yīng)前后氣體體積有變化的反應(yīng)加壓,平衡發(fā)生了移動。
結(jié)論:對于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量有變化的反應(yīng),恒溫恒壓時只要起始加入的物質(zhì)按方程式化學(xué)計量數(shù)轉(zhuǎn)化到方程式一側(cè),比例相同就可建立等效平衡;而恒溫恒容時,則需起始加入的物質(zhì)按方程式化學(xué)計量數(shù)轉(zhuǎn)化到方程式一側(cè),完全相同才能建立等效平衡,因為反應(yīng)物物質(zhì)的量的變化會引起平衡的移動。
(2)對于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量沒有變化的反應(yīng),如:H2(g)+I2(g)

2HI(g)等溫等壓、等溫等容下建立平衡如下圖:

容易得出A與C等效,A與D等效。因為C→D平衡不發(fā)生移動。對反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)加壓,平衡不移動。
結(jié)論:對于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng),無論是恒溫恒壓還是恒溫恒容,只要加入的物質(zhì)按方程式化學(xué)計量數(shù)轉(zhuǎn)化到方程式一側(cè),比例相同就可建立等效平衡。
5.解答化學(xué)平衡移動題目的思維模型

6.構(gòu)建“虛擬的第三平衡”法解決平衡間的聯(lián)系
在解題時若遇到比較條件改變后的新、舊平衡間某量的關(guān)系有困難時,可以考慮構(gòu)建一個與舊平衡等效的“虛擬的第三平衡”,然后通過壓縮或擴大體積等手段,再與新平衡溝通,以形成有利于問題解決的新模式,促使條件向結(jié)論轉(zhuǎn)化,例如:
(1)構(gòu)建等溫等容平衡思維模式:新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成,相當(dāng)于增大壓強。

(2)構(gòu)建等溫等壓平衡思維模式(以氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)為例(見圖示):新平衡狀態(tài)可以認(rèn)為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加,壓強不變,平衡不移動。
