关乎化学平衡的这部分内容,能够讲成是好多同学研习化学反应原理时碰到的首个阻碍物。弄明白它,你不但能够算对题目,而且还能够领会世界运转的一种基础逻辑——所有事物都在寻觅一个平衡状态。
化学平衡五字真经背下来容易用起来难
不少同学都能够不假思索地说出“逆等动定变”,然而一旦开始做题就变得不知所措。逆所指的是可逆反应,它是一个前提条件,也就是说要是反应能够进行到彻底完成的程度,那么根本就不会存在平衡这种状况。等是核心的条件要点,其含义是正向进行反应的速度与逆向进行反应的速度达到了相等的状态,需要注意的是这里强调的是速度相等,并非是反应停止了。
动与定乃是一对孪生兄弟,只因反应未曾停止,仍处于动的状态,故而各物质的浓度方可维持不变,这般于“动”之中求取“定”,是化学平衡最为迷人之处,变则向我们提示,平衡是脆弱的,一旦外界条件发生改变,平衡便会产生移动,直至构建起新的平衡,这五个字,每一个都如珠玑一般宝贵,是解答所有平衡题的指导思想。
三段式一招鲜吃遍天
就化学平衡的计算题而言,其表面呈现出各种各样的形式,然而实际上本质都是相同的。不管题目要求的是起始浓度,还是转化浓度,亦或是平衡浓度,不管是求转化率,还是求体积分数,你仅仅需要拿出三段式这个解题武器。起始量、变化量、平衡量,把这三行数据清晰地列出来,如此一来题目就已经解决了一半。
就以那最为简单的反应mA + nB ⇌ pC + qD作为例子,设A和B开始时的浓度分别是a和b,要是告知你A反应了mx mol/L,那么变化量这一行就全都能得出来了:即是B反应nx,C生成px,D生下qx。要记住一条铁定的规律:即变化量之间的比值等于化学计量数之间的比值,起始的量以及平衡时的量均不满足这样的比例。好多同学在这个地方出现错误,就是把起始的量当作变化量拿去作比。
转化率计算别被表面数字迷惑
求取B反应物之转化率,此乃最为常见之题型。转化率乃由消耗量除以起始量而得。具备三段式后,消耗量即为变化量那一行里B所对应之值。于适才之例子中,B消耗了nx,起始量为b,如此一来,B之转化率便是(nx/b)×100%。
这里存在一个需要留意的坑,要是题目所给的并非浓度而是物质的量,并且反应前后体积发生了变化,那就得谨慎对待了。务必将单位先进行统一,要么全都换算成浓度,要用物质的量联系着体积通过计算得出结果。那不然的话,你所计算出来的转化率极有可能跟正确答案相差一个倍数,在考试的时候把分数丢掉实在是非常可惜,也令人感到冤枉。
体积分数计算关键在于总量
求处于平衡状态时混合气体里C的体积分数,实际上就是去求C的物质的量(或者分压)在气体总物质的量(或者总压)之中所占的比例。借助刚才所讲的三段式,在达到平衡时C的量为px,而气体总的物质的量是(a - mx)加上(b - nx)再加上px加上qx。
总物质的量算起来极易出错,特别是反应前后气体分子数出现变化之际。众多同学会忘掉减去反应掉的部分,或者忘掉加上生成的部分。最为稳妥的法子是将平衡时每种气体的量都书写出来,接着逐个相加,切莫跳步,一旦跳步就容易遗漏。具备这两个量后,体积分数就是px除以总物质的量。
平衡常数K值只随温度变
用来判断反应进行程度的标尺,是平衡常数K。对于反应mA + nB ⇌ pC + qD,K的表达式为生成物浓度的幂次方乘积除反应物浓度的幂次方乘积,要注意这里的浓度须是平衡浓度,即三段式里第三行的数据。K值只和温度有关,温度不变时K值不变,无论起始添加了多少料。
若反应尚未抵达平衡状态,在某一特定时刻,将该时刻的浓度代入此公式,所计算得出的数值称作Q(浓度商)。比较Q与K之大小,便能判定反应之方向:当Q小于K时,反应朝着正向进行;当Q大于K时,反应朝着逆向进行;当Q等于K时,即处于平衡状态了。这乃是用于检验化学反应是否达到平衡以及预测其移动趋向的定量分析工具。
固体和气体参与平衡常数写法有讲究
写平衡常数表达式之际,若存在固体或者纯液体参与其中,那么它们的浓度会被视作常数1,并不会被写入表达式之内。举例而言,像碳酸钙分解的那个反应,也就是CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) ,它的K等同于二氧化碳的浓度或者分压。这与固体量的多少并无关联,只要仍然有固体存在,便不会对平衡造成影响。
若为气体反应,Kp也常被用到,即用各气体的分压去替代浓度,分压等同于总压乘该气体的体积分数或物质的量分数,此类题通常结合三段式与理想气体状态方程来考查,列三段式时要将物质的量列明晰,接着算总压与各分压,最后代入Kp表达式,步骤清晰便可得分。
化学平衡所蕴含的奥秘并非仅仅局限于此,等效平衡的构建过程,以及平衡移动的勒夏特列原理,都具备深入发掘的价值。今日所谈及的三段式,还有平衡常数,乃是解决全部平衡问题的根基所在,你务必亲自去练习几道综合性的题目,将“逆等动定变”这五个字以及这三行式子铭记于脑海之中。
当你去做化学平衡计算题之际,最常陷入其中的那个坑究竟是哪一个?是总物质的量计算出现错误,又或者是平衡常数表达式书写有误?前往评论区展开交流讨论,彼此之间相互给予提醒,顺便点个赞而让更多同学能够瞧见这份干货内容。


