化学平衡的现象移动

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勒夏特列原理(Le Chatelier's principle)又名“平衡移动原理”、“勒沙特列原理”,由法国化学家于1888年发现。是一个预测化学平衡点的原理,其内容为:如果改变可逆反应的条件(如浓度、压强、温度等),化学平衡就被破坏,并向减弱这种改变的方向移动外文名Le Ch?telier’s Principle别&&&&称平衡移动原理 &勒沙特列原理表达式(较长,见概述)提出时间1888年应用学科化学适用领域范围化学反应平衡适用领域范围化学原理
勒夏特列原理(又称)是一个定性预测点的原理,[1]主要内容为: 在一个已经达到平衡的反应中,如果改变影响平衡的条件之一(如、,以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。[2]
比如一个中,当增加的浓度时,平衡要向正反应方向移动,平衡的移动使得增加的反应物浓度又会逐步减少;但这种减弱不可能消除增加反应物浓度对这种反应物本身的影响,与旧的平衡体系中这种反应物的浓度相比而言,还是增加了。
在有气体参加或生成的中,当增加时,平衡总是向体积缩小的方向移动,比如在N2+3H2 =2NH3这个可逆反应中,达到一个平衡后,对这个体系进行加压,比如压强增加为原来的两倍,这时旧的平衡要被打破,平衡向体积缩小的方向移动,即在本反应中向正反应方向移动,建立新的平衡时,增加的压强即被减弱,不再是原平衡的两倍,但这种增加的压强不可能完全被消除,也不是与原平衡相同,而是处于这两者之间。
勒夏特列原理的应用可以使某些工业生产过程的达到或接近理论值,同时也可以避免一些并无实效的方案(如高炉加碳的方案),其应用非常广泛。(),日出生于法国的一个化学世家。他的祖父和父亲都从事跟化学有关的事业和企业,当时许多知名化学家是他家的座上客。因此,他从小就受化学家们的熏陶,中学时代他特别爱好化学实验,一有空便到祖父开设的水泥厂实验室做化学实验。1875年,他以优异的成绩毕业于巴黎工业大学,1887年获博士学位,随即升为化学教授,1907年还兼任法国矿业部长,在期间出任法国武装部长,1919年退休。
勒夏特列是一位精力旺盛的法国科学家,他研究过水泥的煅烧和凝固、陶器和玻璃器皿的退火、磨蚀剂的制造以及燃烧、玻璃和炸药的发展等问题。
勒夏特列一生发现、发明众多,最主要的成就是发现了平衡原理,即勒夏特列原理。这一原理不仅适用于,而且适用于一切平衡体系,如物理、生理甚至社会上各种平衡系统。此外,还发明了和光学,高温计可顺利地测定3000℃以上的高温。他还发明了乙炔氧焰发生器,迄今还用于金属的切割和焊接。
勒夏特列特别感兴趣的是科学和工业之间的关系,以及怎样从中得到最高的产率。他因于1888年发现了“勒夏特列原理”而闻名于世界。
勒夏特列不仅是一位杰出的,还是一位杰出的。当发生时,处于危急中,他勇敢地担任起武装部长的职务,为保卫祖国而战斗。勒夏特列原理是涉及平衡问题中最重要的一个原理。几乎所有的平衡移动的问题都可以用勒夏特列原理来解释和判断。正确应用的前提是熟练地掌握原理的本质和内涵,以及熟知各种情况。增加某一反应物的浓度,则反应向着减少此反应物浓度的方向进行,即反应平衡向正反应方向移动进行。减少某一的浓度,则反应向着增加此生成物浓度的方向进行,即反应平衡向正反应方向移动进行。及产率也会因为对外界因素系统的影响而改变。
这可以用和一氧化碳生成甲醇的平衡演示:
CO + 2 H2? CH3OH 假设我们增加体系中一氧化碳的浓度。应用勒夏特列原理,可以预见到甲醇的量会增加以使得一氧化碳的量减少。如果增加体系中的一种物质,平衡体系会倾向于减少这种物质的反应。相反地,减少一种物质会使得体系去加强生成这种物质的反应。此观察结果可以用解释。随着一氧化碳浓度的提升,之间的次数增加,使得正反应增加,生成更多产物。即便是从角度看难以产生的产物,如果该产物不断从体系中移去的话最终产物仍能获得。升高反应温度,则反应向着减少的方向进行,即放热反应逆向进行,吸热反应正向进行;降低温度,则反应向着生成热量的方向的进行,即放热反应正向进行,吸热反应逆向进行。
在判断温度对于平衡的影响时,应当把变化视为参加反应的物质之一。例如,如果反应是,即ΔH&0时,热量被视为,置于左边;反之,当反应为。即N2 + 3 H2? 2 NH3 ΔH = -92kJ/mol,可以改写成 N2 + 3 H22 NH3? N2 + 3 H2ΔH =+ 92KJ/mol
  氮气与氢气的反应是常用来举例的可逆反应该反应是放热反应;如果温度降低,平衡将会右移以产生更多热量,使的产量增加。在实际应用,如的过程,即使会降低产率,温度仍被设定为较高值以保证反应的快速。
在放热反应中,温度的增加会导致平衡常数K的值减小;反之,吸热反应的K值随温度增加而增加。压力同样仍是朝消除改变平衡因素的方向进行反应。增加某一气态的,则反应向着减少此反应物压强的方向进行,即反应向正方向进行。减少某一气态生成物的,则反应向着增加此生成物压强的方向进行,即反应向正方向进行。反之亦然。
以著名的哈伯法制氨反应为例:
N2(g) + 3H2(g) ? 2NH3(g) 反应的左边和右边的不一样,所以当平衡后压力突然增加,反应会朝向气体系数和气体体积较小的方向进行。在此例中也就是朝向增加NH3的方向进行。反之如果平衡后压力突然减小,反应会朝向气体系数和气体体积较大的方向进行,故每两分子NH3将会分解成一分子N2和三分子H2。
但是当气体反应物和气体的系数和相同时系统平衡则不受外界的压力改变而变。如一氧化碳与水在下反应形成和的反应:
CO(g) + H2O(g) ? CO2(g) + H2(g) 不论外部压力如何改变,将不会影响平衡的移动。
惰性气体(也叫稀有气体)的影响:影响压力的因素若是因为加了(即稀有气体)如果生成物为气体,且反应前后体积变化,此时相当于减少了浓度,反应继续正向进行。
若是加了在中的气体,会以浓度来影响化学平衡的左右。仅改变反应进行的速率,不影响平衡的改变,即对正逆反应的影响程度是一样的。
从以上的分析可知:通常出现的一些情形都在勒夏特列原理的范围之内。因此,当我们遇到涉及平衡移动的问题时,只要正确运用勒夏特列原理来分析,都可以得出合适的答案的。勒夏特列原理的英文表述:Every system in stable chemical equilibrium submitted to the influence of an exterior force which tends to cause variation either in it s temperature or condensation (pressure, concentration, number of molecules in the unit of volume), in its totality or only in some of it s parts, can undergo only those interior modifications change of temperature, or of condensation, of a sign contrary to that resulting from the exterior force.
此表述可翻译如下:
任何稳定化学平衡系统承受外力的影响,无论整体地还是仅仅部分地导致其温度或压缩度(压强、浓度、单位体积的分子数) 发生改变,若它们单独发生的话,系统可以做内在的调节,使温度或压缩度发生变化,该变化与外力引起的改变是相反的。1.知识点:
(1) 化学平衡的概念
(2)的特征:逆、动、等、定、变、同
(3)勒夏特列原理
2.化学平衡状态的标志
(1)同一物质的v正=v逆≠0;
(2)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。
(3)相关物理量不再随的改变而改变。
3.平衡移动方向的判断:v正&v逆正向移动;v正&v逆逆向移动;
v正=v逆不移动
(1)恒温条件下的可逆反应,①若新平衡与原平衡投料相等即原子守恒,则新平衡与原平衡等效;②若该可逆反应反应前后气体体积不变,则投料比相等,平衡亦等效。
(2)恒温恒压条件下的可逆反应,投料比相等,平衡等效。
(3)采用极端分析法判断投料或投料比是否相等。
5.解图像题思路
(1)看清图像:一看纵横坐标意义;二看变化趋势;三看起点、折点、终点;四看相关量的关系。
(2)联想规律,准确推断。通过联想外界条件对,化学平衡的影响规律,挖掘图像中蕴含的化学意义。仔细分析,得出正确结论。
勒夏特列原理解题分析:
(1)若增大的浓度,平衡移动的结果应使反应物的浓度减小,即只能向正反应方向移动.
(2)若增大平衡体系的,平衡移动的结果应使体系的压强减小,即平衡向气体体积减小方向移动.
(3)若升高温度,平衡移动的结果应使体系的温度降低,即平衡向吸热方向移动.
(4)若加水稀释,溶液中的平衡体系应向微粒数目增加方向移动.例如:
CH3COOH=CH3COO (-) +H (+)
加水后,单位体积内平衡体系中的总微粒数目减少,平衡应向微粒数目增加方向移动,即向方向移动,所以温度一定时,浓度越小,越大,平衡亦如此.
(5)原理中平衡向&减弱&这种改变的方向移动,&减弱&是指不能消除这种改变的全部影响.例如:
N2+3H2=2NH3ΔH =-Q
1)当由200大气压增至400大气压,平衡将向正反应方向移动,会使达到新平衡时压强小于400大气压,但不可能低于200大气压,即新平衡时体系压强200&P&400大气压.
2)当温度由100°C升高至200°C时,平衡向吸热方向()移动,使温度低于200°C,但应高于100°C.
勒夏特列原理的解题应用:
1)将Cl2通入饱和水中,试解释:
1、在饱和水中降低的原因;
2、有晶体析出的原因.
1、Cl2为,在水中加NaCl增强溶液的极性,故Cl2溶解度降低;
又因为Cl2+H2O=(可逆)HCl+HClO平衡,增大[Cl-],平衡向逆向移动,有利于Cl2逸出.
2、饱和食盐水中存在平衡NaCl(s)=Na(+)+Cl(-),Cl2和水反应生成HCl,增大Cl-浓度,使NaCl的向逆向移动,故有晶体析出.
在固定容积的密闭容器中,A和B发生下列反应A(s)+2B(g)=C(g) △h= Q kJ/mol(Q&0),在一定条件下达到下列平衡.若升高温度,则达到平衡后的( )
A.平均增大
B.平均减小
C.密度增大
D.密度减小
升高温度,平衡正向移动,的总质量增大,总物质的量减小,所以平均增大;又因为体积不能变,所以混合气体的密度增大,选AC
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下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是(  )A.&将NO2球浸泡在冷水和热水中B.
55.0C.D.
C(氨水)/(moloL-1)
题型:单选题难度:偏易来源:北京
A.存在平衡2NO2?N2O4,且正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,所以气体颜色加深,可以用平衡移动原理来解释,故A不选;B.水是弱电解质,存在电离平衡H2O?H++OH-,电离过程是吸热过程,升高温度,促进水的电离,氢离子与氢氧根离子的浓度增大,水的离子积中增大,可以用平衡移动原理解释,故B不选;C.过氧化氢分解,加入的二氧化锰起催化剂的作用,加快过氧化氢分解,不能用平衡移动原理解释,故C选;D.氨水中存在平衡NH3oH2O?NH4++OH-,浓度越稀,电离程度越大,故0.1mol/L的氨水稀释10倍,pH变化小于1个单位,可以用平衡移动原理解释,故D不选;故选C.
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据魔方格专家权威分析,试题“下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是()A.将NO2球浸泡在冷水和..”主要考查你对&&影响化学平衡的因素&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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影响化学平衡的因素
影响化学平衡的因素:(1)浓度在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,都可以使化学平衡向正反应方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,都可以使化学平衡向逆反应方向移动。 (2)压强对反应前后气体总体积发生变化的反应,在其他条件不变时,增大压强会使平衡向气体体积缩小的方向移动,减小压强会使平衡向气体体积增大的方向移动。对于反应来说,加压,增大、增大,增大的倍数大,平衡向正反应方向移动:若减压,均减小,减小的倍数大,平衡向逆反应方向移动,加压、减压后v一t关系图像如下图:&(3)温度在其他条件不变时,温度升高平衡向吸热反应的方向移动,温度降低平衡向放热反应的方向移动对于,加热时颜色变深,降温时颜色变浅。该反应升温、降温时,v—t天系图像如下图:(4)催化剂由于催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,所以催化剂对化学平衡无影响,v一t图像为稀有气体对化学反应速率和化学平衡的影响分析:1.恒温恒容时充入稀有气体体系总压强增大,但各反应成分分压不变,即各反应成分的浓度不变,化学反应速率不变,平衡不移动。 2.恒温恒压时 充入稀有气体容器容积增大各反应成分浓度降低反应速率减小,平衡向气体体积增大的方向移动。3.当充入与反应无关的其他气体时,分析方法与充入稀有气体相同。化学平衡图像:1.速率一时间因此类图像定性揭示了随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)变化的观律,体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征,以及平衡移动的方向等。&2.含量一时间一温度(压强)图常见的形式有下图所示的几种(C%指某产物百分含量,B%指某反应物百分含量),这些图像的折点表示达到平衡的时间,曲线的斜率反映了反应速率的大小,可以确定T(p)的高低(大小),水平线高低反映平衡移动的方向。3.恒压(温)线该类图像的纵坐标为物质的平衡浓发(c)或反应物的转化率(α),横坐标为温度(T)或压强 (p),常见类型如下图:小结:1.图像分析应注意“三看” (1)看两轴:认清两轴所表示的含义。 (2)看起点:从图像纵轴上的起点,一般可判断谁为反应物,谁为生成物以及平衡前反应进行的方向。 (3)看拐点:一般图像在拐点后平行于横轴则表示反应达平衡,如横轴为时间,由拐点可判断反应速率。 2.图像分析中,对于温度、浓度、压强三个因素,一般采用“定二议一”的方式进行分析平衡移动方向与反应物转化率的关系:1.温度或压强改变引起平衡向正反应方向移动时,反应物的转化率必然增大。 2.反应物用量的改变 (1)若反应物只有一种时,如aA(g)bB(g)+ cc(g),增加A的量,平衡向正反应方向移动,但反应物 A的转化率与气体物质的化学计量数有关:&(2)若反应物不止一种时,如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g): a.若只增加A的量,平衡向正反应方向移动,而A的转化率减小,B的转化率增大。 b.若按原比例同倍数的增加反应物A和B的量,则平衡向正反应方向移动,而反应物的转化率与气体物质的计量数有关:&c.若不同倍增加A、B的量,相当于增加了一种物质,同a。 3.催化剂不改变转化率。 4.反应物起始的物质的量之比等于化学计量数之比时,各反应物转化率相等。浓度、压强影响化学平衡的几种特殊情况:1.当反应混合物中存在固体或纯液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或纯液体的量,对平衡基本无影响。 2.南于压强的变化对非气态物质的浓度基本无影响,因此,当反应混合物中不存在气态物质时,压强的变化对平衡无影响。 3.对于气体分子数无变化的反应,如,压强的变化对其平衡无影响。这是因为,在这种情况下,压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的,故平衡不移动。 4.对于有气体参加的反应,同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度,应视为压强对平衡的影响,如某平衡体系中,,,当浓度同时增大一倍时,即让,此时相当于压强增大一倍,平衡向生成NH3的方向移动。 5.在恒容的密闭容器中,当改变其中一种气体物质的浓度时,必然同时引起压强改变,但判断平衡移动的方向时,心仍从浓度的影响去考虑:如,平衡后,向容器中再通入反应物,使 c(NO2)增大,平衡正向移动;如向容器中再通入生成物 N2O4,则使c(N2O4)增大,平衡逆向移动。但由于两种情况下,容器内的压强都增大,故对最终平衡状态的影响是一致的,如两种情况下,重新达到平衡后,NO2的百分含量都比原平衡时要小
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