利用上面的互動,改變反應物或生成物的濃度,觀察反應體系中物質濃度和平衡常數的變化並完成下表中的題目。
\[a\text{A}\left( \text{g} \right)\ +\ b\text{B}\left( \text{g} \right)\ \rightleftharpoons \ c\text{C}\left( \text{g} \right)\ +\ d\text{D}\left( \text{g} \right)\]條件改變 | 與原平衡體系相比,新平衡體系 | 凈反應方向 | 平衡常數 | ||
---|---|---|---|---|---|
\(\left[ \text{A}\left( \text{g} \right) \right]\) | \(\left[ \text{B}\left( \text{g} \right) \right]\) | 生成物濃度 | |||
加入 \(\text{A}\left( \text{g} \right)\) | |||||
移除 \(\text{A}\left( \text{g} \right)\) |
條件改變 | 與原平衡體系相比,新平衡體系 | 凈反應方向 | 平衡常數 | ||
---|---|---|---|---|---|
反應物濃度 | \(\left[ \text{C}\left( \text{g} \right) \right]\) | \(\left[ \text{D}\left( \text{g} \right) \right]\) | |||
加入 \(\text{C}\left( \text{g} \right)\) | |||||
移除 \(\text{C}\left( \text{g} \right)\) |
對於已達至平衡的化學反應體系,改變反應物或生成物的濃度會使平衡位置發生移動。值得注意的是:
通過回答下面的題目,總結濃度的變化對平衡位置的影響的一般規律。
注意:
若化學反應涉及兩種以上的反應物,當體系達至新的平衡時,所加入的反應物的平衡濃度比原平衡體系中該物質的濃度高;而其它反應物的濃度則比原平衡體系中相應物質的濃度低。
注意:
若化學反應涉及兩種以上的反應物,當體系達至新的平衡時,所移除的反應物的平衡濃度比原平衡體系中該物質的濃度低;而其它反應物的濃度則比原平衡體系中相應物質的濃度高。
注意:
若化學反應涉及兩種以上的生成物,當體系達至新的平衡時,所加入的生成物的平衡濃度比原平衡體系中該物質的濃度高;而其它生成物的濃度則比原平衡體系中相應物質的濃度低。
注意:
若化學反應涉及兩種以上的生成物,當體系達至新的平衡時,所移除的生成物的平衡濃度比原平衡體系中該物質的濃度低;而其它生成物的濃度則比原平衡體系中相應物質的濃度高。
如何利用「勒沙德利爾原理」解釋濃度的改變對化學平衡的影響?
根據勒沙德利爾原理的描述:平衡體系的條件改變時,平衡位置就會移動以減弱這種改變。所以:
最終達至新的平衡時,體系的平衡常數保持不變。
如何利用「反應商數」解釋濃度的改變對化學平衡的影響?
對於任意可逆反應,
\[a\text{A}\left( \text{g} \right)\ +\ b\text{B}\left( \text{g} \right)\ \rightleftharpoons \ c\text{C}\left( \text{g} \right)\ +\ d\text{D}\left( \text{g} \right)\]
反應商數為:
\[{{Q}_{\text{c}}}\ =\ \frac{{{\left[ \text{C}\left( \text{g} \right) \right]}^{c}}{{\left[ \text{D}\left( \text{g} \right) \right]}^{d}}}{{{\left[ \text{A}\left( \text{g} \right) \right]}^{a}}{{\left[ \text{B}\left( \text{g} \right) \right]}^{b}}}\]平衡體系中,\({{Q}_{\text{c}}}\ =\ {{K}_{\text{c}}}\)。
對於任意可逆反應:
\[a\text{A}\left( \text{g} \right)\ +\ b\text{B}\left( \text{g} \right)\ \rightleftharpoons \ c\text{C}\left( \text{g} \right)\ +\ d\text{D}\left( \text{g} \right)\]當體系達至平衡時,向體系中加入少量的 \(\text{A}\left( \text{g} \right)\)。那麼,與原平衡體系相比,新的平衡體系中各物質的濃度具有哪些特點?
對於上述化學反應,其反應商數可寫作:
\[{{Q}_{\text{c}}}\ =\ \frac{{{\left[ \text{C}\left( \text{g} \right) \right]}^{c}}{{\left[ \text{D}\left( \text{g} \right) \right]}^{d}}}{{{\left[ \text{A}\left( \text{g} \right) \right]}^{a}}{{\left[ \text{B}\left( \text{g} \right) \right]}^{b}}}\]
向體系中加入 \(\text{A}\left( \text{g} \right)\),\(\left[ \text{A}\left( \text{g} \right) \right]\) 增加,\({Q}_{\text{c}}\) 降低,平衡向右移動。
達至新的平衡時,根據平衡常數的定義:
\[{{K}_{\text{c}}}\ =\ \frac{\left[ \text{C}\left( \text{g} \right) \right]_{\text{eqm}}^{c}\left[ \text{D}\left( \text{g} \right) \right]_{\text{eqm}}^{d}}{\left[ \text{A}\left( \text{g} \right) \right]_{\text{eqm}}^{a}\left[ \text{B}\left( \text{g} \right) \right]_{\text{eqm}}^{b}}\]
由於新的平衡體系中,\(\left[ \text{B}\left( \text{g} \right) \right]\) 降低,而 \(\left[ \text{C}\left( \text{g} \right) \right]\) 和 \(\left[ \text{D}\left( \text{g} \right) \right]\) 增加,為保持平衡常數不變,\(\left[ \text{A}\left( \text{g} \right) \right]\) 會比原平衡體系中的濃度高。