浓度对化学平衡的影响
实验1:
已知在K2Cr2O7的溶液中存在着如下平衡:

K2Cr2O7为橙色,K2CrO4为黄色。
取两支试管各加入5mL 0.1mol/L K2Cr2O7溶液,然后按下表步骤操作,观察并记录溶液颜色的变化。
编号 |
1 |
2 |
步骤 |
滴加3~10滴浓H2SO4 |
滴加10~20滴6mol/L NaOH |
K2Cr2O7溶液 |
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分析:

实验2:
向盛有5mL 0.005mol/ L FeCl3溶液的试管中加入5mL 0.01mol/ L KSCN溶液,溶液呈红色。在这个反应体系中存在下述平衡:
Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3
(红色)
(1)将上述溶液均分置于两支试管中;向其中一支试管中加入饱和FeCl3溶液4滴,充分振荡,观察溶液颜色变化;向另一支试管中滴加4滴1 mol/ L KSCN溶液,观察溶液颜色变化。
(2)向上述两支试管中各滴加0.01 mol/ L NaOH溶液3~5滴,观察现象,填写下表。
编号 |
1 |
2 |
步骤(1) |
滴加饱和FeCl3溶液 |
滴加1 mol/L KSCN溶液 |
现象 |
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步骤(2) |
滴加NaOH溶液 |
滴加NaOH溶液 |
现象 |
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结论 |
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分析:
Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3
归纳出结论:其它条件不变时,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,可使平衡正向移动,反之,平衡逆向移动。
从化学平衡常数的角度解释原因。
(副版)T℃,一定条件下,2SO2+O2
2SO3达到化学平衡状态,
2SO2 + O2
2SO3
平衡(mol·L-1) a b c

其它外界条件不变达平衡后,再通入过量的O2,使得c(O2)′=2b,假设加进去的瞬时就达到平衡了,则此时
,而平衡常数仅与温度有关。而温度不变,平衡常数是不变的,平衡正向移动。
例、工业合成SO3,最开始投入SO2、O2,反应时进行到t0时,达到平衡状态,v-t图如下:

①t1时,增大c(O2),v-t图:

分析:
增大c(O2),加入O2的瞬间V正增大,V逆不变,随着反应的进行,使得V正减小,V逆增大,最终V正′=V逆′,且物质的量浓度增大,反应速率变大,V正′=V逆′。
②t1时,增大c(SO2),v-t图:

分析:
增大c(SO2),加入SO2的瞬间V正增大,V逆不变,随着反应的进行,使得V正减小,V逆增大,最终V正′=V逆′,且物质的量浓度增大,反应速率变大,V正′=V逆′。
③t1时,减小c(SO3),v-t图:

物质的量浓度减小了,反应速率比原来减小。
④t1时,减小c(O2),v-t图:

(讲)单一改变反应物或生成物浓度时,都与原来的v-t图有交点,而实际生产中,通常不是这样简单的单一操作。
(提问)实际生产中,增加c(O2),及时移走生成的SO3,c(SO3)减小,假设在t1时,这样操作,v-t图如何?
⑤增加c(O2),减小c(SO3),v-t图:

(提问)平衡线在原来的上面还是下面,还是可能保持不变。(都有可能,与V正′与V逆′的变化程度有关)
工业上生产SO3,采用通入过量的空气,以及及时将生成的SO3移走,这样做有两个好处:
①增大反应物浓度,减小生成物浓度,平衡正向移动,生成更多的SO3。
②提高SO2的转化率。
(讲)对于可逆反应,增大一种反应物的浓度,可以提高另一种反应物的转化率,而它自身的转化率降低,工业上利用这个原理,常常适当增大廉价反应物的浓度,提高价格较高的原料的转化率,降低成本。