楊正剛貴州省六盤水市第二中學
有關化學平衡幾個問題的辨析
楊正剛
貴州省六盤水市第二中學
化學平衡的知識是中學化學的重點,是歷屆高考必考知識,但,化學平衡的知識也是難點,不論是有關的計算,還是概念和規(guī)律,要想熟練的掌握,并達到靈活運用都是很不容易的。尤其是應用相關的化學概念時,往往最易出錯,下面略舉幾例粗疏分析(以下討論均在一定條件下)。
辨析:①增大反應物中氣體或溶液的濃度,平衡一定向正反應方向移動。⑵若增大固體或純液體反應物的量,平衡不移動。③在FeCl3和KSCN混合溶液中加入濃KCl溶液,F(xiàn)e(SCN)3+ 3KClFeCl3+3KSCN平衡不移動,若改為離子方程式,可看出該平衡實質(zhì)與KCl無關。
辨析:對反應前后氣體總分子數(shù)沒有變化的平衡,不論通過什么方式增加壓強,平衡均不移動。而對反應前后氣體總分子數(shù)不相等的平衡,則要看通過什么方式增加壓強來定。①若通過縮小反應容器體積方式增加壓強,平衡肯定發(fā)生移動。②恒溫恒容條件下通入某一平衡組分氣體使體系壓強增大,平衡要發(fā)生移動。③恒溫恒容條件下通入某一“惰性”氣體使體系壓強增大,平衡不發(fā)生移動,(因為,此時組分的分壓不變,也即各組分的濃度不變)。
辨析:可逆反應達到平衡狀態(tài)的重要特征之一,是平衡混合物中組分的百分含量不變,而不是濃度不變,即組分的濃度是否改變不能作為平衡的判據(jù)。平衡混合物百分含量改變,組分的濃度一定改變,平衡一定發(fā)生移動。但組分的濃度改變,平衡混合物百分含量不一定改變,平衡也就不一定發(fā)生移動。如在密閉容器中2HI(氣)=H2(氣)+I2(氣)反應達平衡后,若通過推進活塞縮小容器的體積,此時,容器內(nèi)平衡混合物各組分濃度均增大,而百分含量不變,平衡不發(fā)生移動。
辨析:平衡被破壞——籠統(tǒng)的說,指平衡狀態(tài)的任一指標(如組分的反應速率、平衡時的絕對量、含量、轉(zhuǎn)化率等)發(fā)生改變。平衡發(fā)生移動——主要指平衡混合物的含量(X﹪)發(fā)生改變,等效平衡的概念對這一觀點是最好的支持,同一可逆反應的兩平衡狀態(tài),只要兩狀態(tài)下平衡混合物組分的含量(X﹪)相同,即可認為兩平衡狀態(tài)等效,而等效平衡之間相互轉(zhuǎn)化不可視為平衡移動。
如:①催化劑不能使平衡發(fā)生移動,這是不爭的結論,但它能使平衡的υ1(正)=υ1(逆)變?yōu)棣?(正)=υ2(逆),因為υ1≠υ2,所以可認為平衡已被破壞。②對反應前后氣體總分子數(shù)不相等的平衡,如A2(氣)+B(氣)2AB(氣),若通過推進活塞縮小容器的體積,此時,容器內(nèi)平衡混合物各組分濃度均增大,速率也比原來增大了,即平衡被破壞了,但平衡沒有發(fā)生移動。所以平衡發(fā)生移動,一定先被破壞;但平衡被破壞,不一定發(fā)生移動。
辨析:一般說,只要改變平衡濃度、溫度、壓強條件之一,或加催化劑,平衡的速率都要改變,但化學平衡不一定發(fā)生移動。如①加催化劑只能改變反應速率,可縮短反應達到平衡時間,平衡不可能發(fā)生移動。②如象A2(氣)+B(氣)2AB(氣)化學平衡,恒溫恒容并按計量數(shù)比改變各組分的量,或者恒溫改變?nèi)萜黧w積,雖反應速率都發(fā)生改變,但平衡并沒有移動?;瘜W反應速率與平衡移動的關系是:
υ(正)﹥υ(逆)時,平衡向正反應方向移動;
υ(正)=υ(逆)時,平衡不發(fā)生移動;
υ(正)﹤υ(逆)時,平衡向逆反應方向移動。
故平衡發(fā)生移動,平衡的速率都要改變;但平衡速率改變,不一定發(fā)生移動。
辨析:首先,要看平衡中各物質(zhì)的狀態(tài),若對無氣體參加的化學平衡,無論通過什么方式增加體系壓強,反應速率都無明顯改變。其次,對于有氣體參加的化學平衡,則要看通過什么方式增加壓強來定。①若通過縮小反應容器體積方式增加壓強,反應速率肯定增大。②恒溫恒容條件下通入某一平衡組分氣體使體系壓強增大,反應速率也是增大。③恒溫恒容條件下通入某一“惰性”氣體使體系壓強增大,反應速率肯定不變。
辨析:這個問題要分兩種情況討論。一、由于改變壓強或改變溫度,使平衡向正反應方向移動,反應的轉(zhuǎn)化率是一定提高。二、在中學階段,若從反應過程看平衡移動。由于改變濃度平衡向正反應方向移動,反應的轉(zhuǎn)化率不一定提高。如;
①當反應物只有一種時。如mA(g)+pC(g)+qD(g),達到平衡后,增加A的量,相當于加壓,平衡向正反應方向移動,但該反應A的轉(zhuǎn)化率的變化與氣體物質(zhì)的化學計量數(shù)有關:
當m﹥p+q,A的轉(zhuǎn)化率增加;
當m=p+q,A的轉(zhuǎn)化率不變;
當m﹤p+q,A的轉(zhuǎn)化率減少。
②當反應物有兩種時。如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)。若只增加A的量,A的轉(zhuǎn)化率減少,B的轉(zhuǎn)化率增加。若按原比例同倍數(shù)增加A和B的量,平衡向正反應方向移動,但該反應A的轉(zhuǎn)化率的變化與氣體物質(zhì)的化學計量數(shù)有關:
當m+n﹥p+q,A的轉(zhuǎn)化率增加;
當m+n=p+q,A的轉(zhuǎn)化率不變;
當m+n﹤p+q,A的轉(zhuǎn)化率減少。
辨析:“等效”通常是指同一個化學反應兩平衡狀態(tài)的平衡混合物的百分比含量相等。判斷同一反應的兩平衡狀態(tài)是否等效,必須依據(jù)容積、溫度、壓強及一個化學平衡的特征(這里主要指反應前氣體的總分子數(shù)與反應后氣體的總分子數(shù)之差,用△N表示)。通常有以下幾種情況,①恒溫恒壓下,不管△N是否為零,只要反應物投料比相同,兩平衡狀態(tài)等效(此時,X﹪相等,n、c、v等不一定相等);②恒溫恒容下,不管△N是否為零,只要反應物投料量相同,兩平衡狀態(tài)一定等效(此時,X﹪、n、c、v等一定相等);③根據(jù)“等效”概念,在恒溫恒容下,當△N=0時,只需反應物投料比相同的兩平衡狀態(tài),就有X﹪相等,此時兩平衡狀態(tài)等效。因此,原結論是錯誤的。
辨析:在化學平衡中加入適當?shù)拇呋瘎?,雖然催化劑不能使平衡發(fā)生移動,但對平衡是有影響的,它能使平衡的υ1(正)= υ1(逆)變?yōu)棣?(正)=υ2(逆)。因為υ1≠υ2,所以可認為原平衡已被破壞。因此,只能說“催化劑對化學平衡移動沒有任何影響”。而不能說“催化劑對化學平衡沒有任何影響”。
辨析:①若因改變溫度,平衡向正反應方向移動,平衡常數(shù)(K)一定增大;當然,若因改變溫度,平衡向逆反應方向移動,平衡常數(shù)(K)一定減小,變溫情況下,可從平衡常數(shù)(K)的表達式分析各量變化即可得出結論。②若溫度不變,因改變壓強或濃度等條件引起化學平衡向正反應方向移動,平衡常數(shù)(K)不變,因為平衡常數(shù)(K)只是溫度的函數(shù)。