A. 化学平衡移动
向右运动,是这样的
化学平衡总是向削弱它的改变的方向移动,既然N2O4多了迹行,就向它减少的方向移动
化学平衡是指在宏观条件一定的可逆反应中,化学反应正逆反应速率相等,反应物和生成物各组分浓度不再改变的状态。可用ΔrGm=∑νΑμΑ=0判断,μA是反应中A物质的化学式。根据勒夏特列原理,如一个已达平衡的系统被改变,该系统会随之改变来抗衡该改变。
目录
化学平衡常数
化学平衡的含义
化学平衡的过程(动力学角度)
化学平衡的过程(微观角度)
四大化学平衡
化学平衡研究的历史
化学平衡的特征
影响化学平衡的因素
气体的化学平衡的两种基本模型
两种基本模型的具体解释
化学平衡状态化学平衡常数
化学平衡的含义
化学平衡的过程(动力学角度)
化学平衡的过程(微观角度)
四大化学平衡
化学平衡研究的历史
化学平衡的特征
影响化学平衡的因素
气体的化学平晌扮衡的两种基本模型两种基本模型的具体解释化学平衡状态展开 编辑本段化学平衡常数
可逆反应达到化学平衡
化学平衡常数,是指在一定温度下,可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,也不管反应物起始浓度大小,最后都达到平衡,这时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值是个常数,用K表示,这个常数叫化学平衡常数。
编辑本段化学平衡的含义
化学平衡的建立是以可逆反应为前提的。可逆反应是指在同一条件下既能正向进行又能逆向进行的反应。绝大多数化学反应都具有可逆性,都可在不同程度上达到平衡。化学平衡则是指在宏观条件一定的可逆反应中,化学反应正逆反应速率相等,反应物和生成物各组分浓度不再改变的状态。可用ΔrGm=∑νΑμΑ=0判断,μA是反应中A物质的化学式。根据吉布斯自由能判据,当ΔrGm=0时,反应达最大限度,处于平衡状态。根据勒夏特列原理,如一个已达平衡的系统被改变,该系统会随之改变来抗衡该改变。
编辑本段化学平衡的过程(动力学角度)
从动力学角度看,反应开始时,反应物浓度较大,产物浓度较小,所以正反应速率大于逆反应速率。随着反应的进行,反应物浓度不断减小,产物浓度不断增大,所以正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大。当正、逆反应速率相等时,系统中各物质的浓度不再发生变化,反应就达到了平衡。此时系统处于动态平衡状态,并不是说反应进行到此就完全停止.
编辑本段化学平衡的过程(微观角度)
从微观角度讲则是因为在可逆反应中,反应物分子中的化学键断裂速率与生成物化学键的断裂速率相等所造成的平衡现象。
编辑本段四大化学平衡
通常说的四大化学平衡为化学平衡、电离平衡、水解平衡、溶解平衡。 化学平衡在分析化学中有着极为重要的应用。
编辑本段化学平衡研究的历史
19世纪50-60年代,热力学的基本规律已明确起来,但是一些热力学概念还比较模糊,数字处理很烦琐,不能用来解决稍微复杂一点的问题,例如化学反应的方向问题。当时,大多数化学家正致力于有机化学的研究,也有一些人试图解决化学反应的方向问题。这种努力除了质量作用定律之外,还有其他一些人试图从别的角度进行反应方向的探索,其中已有人提出了一些经验性的规律。 在这一时期,丹麦人汤姆生和贝特罗试图从化学反应的热效应来解释化学反应的方向性。他们认为,反应热是反应物化学亲合力的量度,每个简单或复杂的纯化学性的作用,都伴随着热量的产生。贝特罗更为明确地阐述了与这相同的观点,并称之为“最大功原理”,他认为任何一种无外部能量影响的纯化学变化,向着产生释放出最大能量的物质的方向进行宴州灶。虽然这时他发现了一些吸热反应也可以自发地进行,但他却主观地假定其中伴有放热的物理过程。这一错误的论断在30年代终于被他承认了,这时他才将“最大功原理”的应用范围限制在固体间的反应上,并提出了实际上是“自由焓”的化学热的概念。 19世纪60-80年代,霍斯特曼、勒夏特列和范霍夫在这一方面也做了一定的贡献。首先,霍斯特曼在研究氯化铵的升华过程中发现,在热分解反应中,其分解压力和温度有一定的关系,符合克劳胥斯一克拉佩隆方程:dp/dt=Q/T(V'-V) 其中Q代表分解热,V、V'代表分解前后的总体积。范霍夫依据一述方程式导出的下式: lnK=-(Q/RT)+c 此式可应用于任何反应过程,其中Q代表体系的吸收的热(即升华热)。范霍夫称上式为动态平衡原理,并对它加以解释,他说,在物质的两种不同状态之间的任何平衡,因温度下降,向着产生热量的两个体系的平衡方向移动。1874年和1879年,穆迪埃和罗宾也分别提出了这样的原理。穆迪埃提出,压力的增加,有利于体积相应减少的反应发生。在这之后,勒夏特列又进一步普遍地阐释了这一原理。他说,处于化学平衡中的任何体系,由于平衡中的多个因素中的一个因素的变动,在一个方向上会导致一种转化,如果这种转化是惟一的,那么将会引起一种和该因素变动符号相反的变化。 然而,在这一方面做出突出贡献的是吉布斯,他在热力化学发展史上的地位极其重要。吉布斯在势力化学上的贡献可以归纳4个方面。第一,在克劳胥斯等人建立的第二定律的基础上,吉布斯引出了平衡的判断依据,并将熵的判断依据正确地限制在孤立体系的范围内。使一般实际问题有了进行普遍处理的可能。第二,用内有、熵、体积代替温度、压力、体积作为变量对体系状态进行描述。并指出汤姆生用温度、压力和体积对体系体状态进行描述是不完全的。他倡导了当时的科学家们不熟悉的状态方程,并且在内能、熵和体积的三维坐标图中,给出了完全描述体系全部热力学性质的曲面。第三,吉布斯在热力学中引入了“浓度”这一变量,并将明确了成分的浓度对内能的导数定义为“热力学势”。这样,就使热力学可用于处理多组分的多相体系,化学平衡的问题也就有了处理的条件。第四,他进一步讨论了体系在电、磁和表面的影响下的平衡问题。并且,他导出了被认是热力学中最简单、最本质也是最抽象的热力学关系,即相律,在,而平衡状态就是相律所表明的自由度为零的那种状态。 吉布斯对平衡的研究成果主要发表在他的三篇文章之中。1873年,他先后将前两篇发表在康涅狄格州学院的学报上,立即引起了麦克斯韦的注意。吉布斯前两篇文可以说只是一个准备,1876年和1878年分两部分发表了第三篇文章-《关于复相物质的平衡》,文章长达300多页,包括700多个公式。前两篇文章是讨论单一的化学物质体系,这篇文章则对多组分复相体系进行了讨论。由于热力学势的引入,只要将单组分体系状态方程稍加变化,便可以对多组分体系的问题进行处理了。 对于吉布斯的工作,勒夏特列认为这是一个新领域的开辟,其重要性可以与质量不灭定律相提并论。然而,吉布斯的三篇文章发表之后,其重大意义并未被多数科学家们所认识到,直到1891年才被奥斯特瓦德译成德文,1899年勒夏特列译成法文出版之后,情况顿然改变。在吉布斯之后,热力学仍然只能处理理想状态的体系。这时,美国人洛易斯分别于1901年和1907年发表文章,提出了“逸度”与“活度”的概念。路易斯谈到“逃逸趋势”这一概念,指出一些热力学量,如温度、压力、浓度、热力学势等都是逃逸趋势量度的标度。 路易斯所提出的逸度与活度的概念,使吉布斯的理论得到了有益的补充和发展,从而使人们有可能将理想体系的偏差进行统一,使实际体系在形式上具有了与理想体系完全相同的热力学关系式。 综上所述,化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
编辑本段化学平衡的特征
化学平衡状态具有逆,等,动,定,变、同等特征。 逆:化学平衡研究的对象是可逆反应。 等:平衡时,正逆反应速率相等,即v正=v逆。(对于同一个物质,v正=v逆数值上相等;对于不同物质,vA正:vB逆=a:b,即等于系数比) 动:平衡时,反应仍在进行,是动态平衡,反应进行到了最大程度。 定:达到平衡状态时,反应混合物中各组分的浓度保持不变,反应速率保持不变,反应物的转化率保持不变,各组分的含量保持不变。 变:化学平衡跟所有的动态平衡一样,是有条件的,暂时的,相对的,当条件发生变化时,平衡状态就会被破坏,由平衡变为不平衡,再在新的条件下建立新平衡。 同:对于一个确定的可逆反应,不管是从反应物开始反应,还是从生成物开始反应,抑或是从反应物和生成物同时开始, 只要满足各组分物质浓度相当,都能够达到相同的平衡状态。
编辑本段影响化学平衡的因素
影响化学平衡的因素有很多. 如压强\温度\浓度\等.(注意:催化剂不影响化学平衡,仅影响反应速率) 在其他条件不变的情况下,增大反应物浓度或减小生成物浓度,可使平衡向正反应方向移动,反之,向逆反应方向移动; 对于有气体参加的反应,在其他条件不变的情况下,增大压强,可使平衡向体积减小的方向移动,反之,向体积增大方向移动; NO2-N2O4平衡球
在其他条件不变的情况下,升高体系的温度,可使平衡向吸热方向移动,反之,向放热的方向移动。 在其他条件不变的情况下,加入催化剂,化学平衡不移动。 勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(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。
编辑本段气体的化学平衡的两种基本模型
关于气体的化学平衡有这两种基本模型,即一种是容积不变,一种是压强不变。
编辑本段两种基本模型的具体解释
对于一个反应Ma+Nb=Qc+Dp 其中M,N,Q,D为方程式前的计量数。 第一大类;TV不变,即容积不变时 1.M+N>Q+D 或M+N<Q+D 这个时候只能建立等同平衡,记住这时只能建立等同。 什么叫等同?顾名思义,就是什么都是相同的。 这个相同是建立在平衡的基础上的,平衡是不管你怎么加都是那个百分含量。 2.M+N=Q+D的时候 这个时候可以 建立等效平衡 即在平衡时候之前加入的个生成物是按比例生成的 这个时候的各物质浓度会随着加入的比的变化而变化 但这两种情况各物质的百分含量是不变的 其实等效平衡你可以理解为平衡时各物质的关系是相同的 第二大类:TP不变 即容器的压强不变 这类的容器一般与活塞相连】 保证了活塞内气体的作用力不变。 还是这两类 1.M+N>Q+D 或M+N<Q+D 这种类型的可逆反应。由于压强是会随着反应的改变而改变的,但在这种容器中外界的大气压力会使反应时刻处于平衡状态。故这种平衡下什么都是不变的 如 各物质的浓度百分比 2.M+N=q+D 这种类型的可以说是以上所有类型的综合体。就是真正意义上的什么都不变。他的意义就好像是你进行同一个反应,一个用大碗一个用小碗一样。
编辑本段化学平衡状态
1.化学平衡的建立 可逆反应达到化学平衡
用可逆反应中正反应速率和 逆反应速率的变化表示化学平衡的建立过程。 2.化学平衡的本质 正反应速率等于逆反应速率。 3化学平衡的特征 (1)逆:研究的对象必须是可逆反应。 (2)动:化学平衡的动态平衡,即当反应达到平衡的,正反应和逆反应仍在继续进行。 (3)等:正反应速率等于逆反应速率,即V正=V逆不等于零 (4)定:反应混合物中,各组分的百分含量是定量 (5)变:改变影响平衡的外界条件,平衡会移动,然后达到新的平衡。
B. 相律的公式是怎么推导出来的
第一、假设一个平衡系统中有C个组分、P个相,对于每一个相来说,温度、压力及其相成分(即所含各组分的浓度)可变。确定每个相的成分,需要确定(C-1)个组分浓度,因为C个组分浓度之和为100%。现有P个相,故有P(C-1)个浓度变量。所有描述整个系统的状态有P(C-1)+2个变量。但这些变量并不是彼此独立的,由热力学可知,平衡时每个组分在各相中的化学势都必须彼此相等。一个化学势相等的关系式对应一个浓度关系式,应减少一个系统独立变量。C个组分在P个相中共有C(P-1)个化学势相等的关系式。
第二、吉布斯(Jsoiah Willard Gibbs,1839-1903年),美国理论物理学家。1875-1878年,先后分两部分在康涅狄格(州)科学院学报(Trans. Conn. Acad. Sci.)上发表 《关于多相物质的平衡》的文章,共计约400页,约700多个公式。吉布斯的“相律”对于多相体系是“放置四海而皆准”的具有高度概括性的普适规律。它的重要意义就在于推动了化学热力学及整个物理化学的发展,也成为相关领域诸如冶金学和地质学等的重要理论工具。
第三、相(phase) 体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显的界面,在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。体系中相的总数称为相数,用P表示。相律,是研究相平衡的基本规律,表示平衡物系中的自由度数,相数及独立组分数之间的关系.相与相之间有界面,各相可以用物理或机械方法加以分离,越过界面时性质会发生突变。一个相可以是均匀的,但不一定只含一种物质。
C. 化学势在解决相平衡及化学平衡有什么用处如何解决的
利用平衡时的化学势相等推导结论。我们在相律的推导时也要用到化学势相等;在下册书的电化学部分,推导平均活度的表示时,要用到化学势的表达式;在下册的胶体部分,在推导唐南平衡的式子结论时,要用到化学势相等的式子。
因此,可以见在我们学习了化学势之后,我们的物理化学中很多的部分他的逻辑性更加的严密了,更加类似于物理或数学的推导过程了。
化学势的应用非常的广,需要大家很好的理解化学势概念并应用化学势。当然,最差的你也得知道这些结论实际上是通过化学势相等推导出来的。
化学势:
当多组分系统中,例如溶液,的组成发生变化时,必然会引起热力学性质的变化,例如吉布斯函数的变化。例如不同的浓度的溶液,放在一起是,必然会发生由浓度大的向浓度小的方向自发的扩散。很显然,这个是一个自发的过程,因此,提出了化学势的概念。
化学势就像我们说的水势,电势一样。可以作为一种新型的判据,来判断恒温恒压下的过程是否是自发的,特别是关于相平衡和化学反应的方向和限度即平衡。
其实,化学势就是偏摩尔吉布斯函数,只是在实际中发现用的多,为了方便期间,重新给他起了一个名字,就叫做化学势。
D. 请问怎样才能更好的理解化学平衡(拜托哪位高手解答一下)
化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。