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化学平衡

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化学平衡
平衡类型
上级分类平衡 (物理学)、​化学稳态 编辑

化学平衡(英语:Chemical equilibrium)是指在宏观条件可逆反应中,化学反应正逆反应速率相等,且反应物浓度和生成物浓度不再改变的状态。

化学平衡也是化学热力学的主要研究内容。

化学平衡的特征

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当一个化学反应达到化学平衡后,需要外部变因恒定才能保持此平衡状态。如果外部变因有所改变,此平衡状态将被打破,反应将往另外一个平衡状态进行。根据勒夏特列原理,当一个已达平衡的系统被变动,该系统会随之改变,以抗衡该变动。

  1. 逆:化学平衡存在于可逆反应中。
  2. 等:正反应与逆反应速率相等。
  3. 动:化学平衡是一种动态平衡,也就是说,虽然宏观下物质的量不再改变,但实际微观上是物质不断反应与生成。
  4. 定:宏观下反应物与生成物的物质的量恒定不再改变。
  5. 变:条件改变,化学平衡就可能移动。
  6. 闭:一个化学平衡只存在于一个闭合系统,没有物质的进入或离开。

化学平衡的判断

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直接标志

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  • 正逆反应速率相等
  • 反应物与生成物物质的量不再改变

间接标志

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  • 反应前后气体体积不同的反应,气体体积不发生改变。
    • 如反应,若其体积不发生改变,则说明已经达到平衡。
  • 反应物和生成物颜色不同的反应,混合物的颜色不发生改变。
    • 如反应(红棕色)(无色),若混合气体颜色不发生改变,则说明已经达到平衡。
  • 反应前后气体体积不同的反应,气体密度不发生改变。
    • 如反应,若混合气体密度不发生改变,则说明已经达到平衡。
  • 反应体系的热量不再发生变化。
    • 如反应,若混合气体不放热或吸热,则说明反应已经达到平衡。

热力学

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判断化学反应是否平衡,还可使用此式判断

ΔrGmνΑμΑ=0

其中,μA是指反应中A物质的化学势。也就是说,化学反应达到平衡状态,意味着生成物的吉布斯自由能G达到最小。理论上来讲,对于产物已知的化学反应,应用吉布斯最小自由能法,结合反应物和生成物的热力学数据,就可以计算出平衡产物。

化学平衡反应的种类以及示例

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1.一般化学平衡(可逆反应)

  • 平衡示例:

2.溶解平衡

  • 平衡示例:

3.沉淀平衡

  • 平衡示例:

4.电离平衡

  • 平衡示例:
    • 弱酸:
    • 弱碱:

平衡混合物

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体系处于平衡状态时,反应物和生成物的混合物称为平衡混合物。

参见

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