La dirección y las consecuencias de los cambios en el equilibrio químico
La dirección del cambio de equilibrio químico y el resultado después del cambio de equilibrio químico
Reacción reversible 2NO2==N2O4, 2HI==I2(g) H2, N2+3H2== 2NH3, PCl3(g)+Cl2(g) ==PCl5(g), etc. Después de alcanzar el equilibrio respectivamente, cuando ciertos reactivos gaseosos se cargan a temperatura constante, ¿cómo se debe juzgar la dirección del movimiento de equilibrio? ¿Deberíamos utilizar análisis de presión o análisis de concentración? ¿Qué cambios se producirán en la tasa de conversión de los reactivos cuando se alcance un nuevo equilibrio en comparación con el antiguo sistema de equilibrio? De hecho, el quid del problema es que el libro de texto no distingue entre la dirección en la que proceden los reactivos cuando alcanzan un nuevo equilibrio y la dirección en la que se mueve el punto de equilibrio. ¡Ambas son movimientos! Pero uno es el proceso de moverse y el otro es el resultado de moverse. La discusión es la siguiente:
Varios avances
1. ¿Cuál es el proceso de movimiento? ¿Cómo determinar la dirección del proceso de movimiento?
v(positivo) ≠ v(inverso) ¡se moverá!
Este movimiento hace referencia a las condiciones y dirección mediante las cuales los reactivos alcanzan un nuevo equilibrio.
La base para juzgar la dirección del movimiento de equilibrio (según el movimiento del libro de texto)
1 Juicio cualitativo
Base: Principio de Le Chatelier: es decir: si cambia Una de las condiciones que afecta el equilibrio (como la temperatura, la concentración o la presión) desplaza el equilibrio en una dirección que atenúa el cambio. ¡El principio de Le Chatelier es la forma más sencilla de determinar la dirección del movimiento!
2 Juicio cuantitativo
Base: el tamaño relativo de la constante de equilibrio de concentración Kc y la relación Qc del producto de concentración del producto al producto de concentración del reactivo cuando se destruye el equilibrio.
Para una reacción reversible bajo ciertas condiciones mA(g) nB(g) ==pC(g) qD(g) después de alcanzar el equilibrio:
[Reimpresión] El equilibrio químico cambia El resultado del cambio de dirección y equilibrio químico
Qc lt; el equilibrio se mueve en la dirección de la reacción directa.
Qc > Kc, el equilibrio se mueve en el sentido de la reacción inversa.
Qc = Kc, el equilibrio no se mueve.
También se puede juzgar así:
v (positivo) > v (inverso): la balanza se mueve en la dirección positiva
v (positivo) > v (inversa): La balanza se mueve en la dirección opuesta
v(positiva) = v(inversa): La balanza no se mueve
Entonces, reacción 2HI(g)= = I2 (g) H2, (g), agregue HI (g) a volumen constante, no importa cuál de los criterios anteriores se utilice, el resultado es movimiento y se mueve hacia adelante.
Consejo: El movimiento es un proceso, y el proceso tiene una dirección. La dirección depende del principio, ya sea cualitativo o cuantitativo.
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Comparación de la tasa de conversión: compare la tasa de conversión del mismo reactivo en los estados de equilibrio antiguo y nuevo. ¿Cómo se comparan las tasas de conversión entre los saldos nuevos y antiguos?
El método consiste en construir un modelo: partiendo de A, cuando finalmente se alcanza el nuevo estado de equilibrio C, se puede establecer para el análisis un sistema de equilibrio intermedio B con un volumen mayor que sea equivalente al antiguo sistema de equilibrio. y comparación, como se muestra a continuación:
[Reimprimir] La dirección del movimiento de equilibrio químico y el resultado después del movimiento de equilibrio químico
∵Tasas de conversión αA = αB, ∴αB y αC determinan. la relación entre el tamaño αA y αC.
Hay tres situaciones: (1) Si el reactivo B→C se transforma (se mueve) en la dirección positiva, αCgt; αA (el punto de equilibrio se mueve, la tasa de conversión aumenta)
(2) Si B→C, la dirección de reacción del cuadrado del reactivo no se convierte (no se mueve), αC=αA (el punto de equilibrio no se mueve, la tasa de conversión permanece sin cambios)
( 3) Si B → C, la reacción de equilibrio es en dirección inversa Conversión de dirección (movimiento), αClt; αA (el punto de equilibrio se mueve, la tasa de conversión se vuelve más pequeña)
Es decir: el movimiento cuando se establece un equilibrio equivalente y la tasa de conversión cambia cuando los dos se combinan en uno, la dirección ¡No es consistente!
De hecho, todos los cambios en la tasa de conversión se analizan a través de cambios de presión, según el principio de Le Chatelier. Sin embargo, en la etapa de equilibrio equivalente, el principio de Le Chatelier se utiliza para determinar la dirección del nuevo equilibrio. luego, utilizando el método dos en uno (presión) para analizar la tasa de conversión del movimiento, se obtiene el resultado final del movimiento.
Consejo: Utiliza un modelo para la transformación. Hay dos tipos de modelos, presión constante o volumen constante. El resultado depende de la presión.
3. El método de pensamiento para distinguir y resolver los problemas anteriores: "primero el equilibrio equivalente, luego combinar los dos en uno"
1. ¿Cómo lograr el "equilibrio equivalente primero"?
Copie el contenedor de las condiciones del ejercicio y agregue las sustancias "usted mismo" para lograr un equilibrio equivalente de antemano. Esto es para resolver el problema de la dirección del movimiento del equilibrio químico. El último "movimiento" es ver cómo se mueve el punto de equilibrio (tasa de conversión) cuando "los dos se vuelven uno".
2. ¿Cómo "combinar dos en uno"?
En condiciones de temperatura constante y volumen constante, "dos volúmenes se convierten en uno" significa que dos volúmenes se convierten en un volumen.
En condiciones de temperatura y presión constantes, "dos en uno" significa combinarse en un todo. Equivale a eliminar la "partición" del medio para formar un todo. Este método consiste en ver claramente los cambios en las tasas de conversión como resultado del movimiento.
Ejemplo. Suponga que el equilibrio 2NO2 == N2O4 se establece en un recipiente cerrado con temperatura y volumen constantes, y luego se agrega una cierta cantidad de NO2 al recipiente. En comparación con el equilibrio anterior, el nuevo equilibrio establecido tendrá diferentes concentraciones de NO2. , fracción de volumen de NO2 y color del sistema. ¿Qué cambia?
Cuando se añade el reactivo NO2, el equilibrio original se destruye, parte del NO2 reacciona para formar N2O4, y la reacción avanza hacia la derecha para establecer un nuevo equilibrio. Se puede observar que la dirección del movimiento es hacia adelante. Entonces, en comparación con el antiguo equilibrio, ¿cuáles son los cambios en la concentración de NO2, la fracción de volumen de NO2 y el color del sistema entre el nuevo equilibrio establecido y el antiguo equilibrio?
Para analizar los resultados del movimiento, podemos utilizar el método de equilibrio equivalente para procesar [Reimpreso] La dirección del movimiento de equilibrio químico y el resultado después del movimiento de equilibrio químico
Estado I: El volumen del recipiente es V, el estado de equilibrio se alcanza al agregar inicialmente 1 mol de NO2
Estado II: El volumen del recipiente es 2 V y se agregan inicialmente 2 moles de NO2
Estado III: El El volumen del recipiente es V, que es el estado I. El estado de equilibrio alcanzado después de agregar 1 mol de NO2
Conclusión: Cuando se agrega NO2, la concentración de NO2 aumenta, la fracción de volumen de NO2 disminuye y el color del el sistema se profundiza. Los resultados del movimiento se analizan mediante cambios de presión, utilizando también el principio de Le Chatelier.
Variación ¿Qué pasa si se añade una determinada cantidad de N2O4 al recipiente?
La adición del producto N2O4 destruye el equilibrio original. Parte del N2O4 reacciona para generar NO2, y la reacción avanza hacia la izquierda para establecer un nuevo equilibrio. Entonces, en comparación con el antiguo equilibrio, ¿cuáles son los cambios en la concentración de NO2, la fracción de volumen de NO2 y el color del sistema entre el nuevo equilibrio establecido y el antiguo equilibrio?
En este momento se puede adoptar un método similar al del 1, es decir, asumiendo que el estado I es el recipiente y el volumen es V, inicialmente se agrega 1 mol de N2O4 y se coloca en el recipiente replicado. recipiente con las mismas condiciones para "auto" alcanzar el Equilibrio equivalente equivalente al estado de equilibrio alcanzado cuando el estado II es un recipiente con un volumen de 2V y se le agregan inicialmente 2 moles de N2O4; el estado III es un recipiente con un volumen V, el cual; es el estado de equilibrio alcanzado después de agregar 1 mol de N2O4 al estado I.
Conclusión: Al agregar N2O4, la concentración de NO2 aumenta, la fracción de volumen de NO2 disminuye y el color del sistema se intensifica.