一切平衡都是相對的,暫時的?;瘜W平衡也是相對的,暫時的,有條件的。當外界條件改變時,平衡就被破壞。在新的條件下,反應將向某一方向移動直到建立起新的平衡。這種因外界條件改變而使化學反應由原來的平衡狀態(tài)改變?yōu)樾碌钠胶鉅顟B(tài)的過程叫做平衡的移動。這里所說的外界條件主要指濃度、壓力和溫度。
改變平衡狀態(tài)的條件,平衡向著減弱這種改變的方向移動,直到建立起新的平衡為止。此即化學平衡移動原理,亦稱呂·查德里平衡移動原理。
本文先介紹濃度對平衡移動的影響。根據(jù)反應商J的大小,可以推斷化學平衡移動的方向。濃度雖然可以使平衡發(fā)生移動,但它不能改變Kθ的數(shù)值,因為在一定溫度下,Kθ值一定。當溫度一定時,增加反應物的濃度或減少產(chǎn)物的濃度,平衡將發(fā)生移動,此時J<Kθ。平衡將向正反應方向移動,直到建立新的平衡,即直到J=Kθ為止。若減少反應物濃度或增加生成物濃度,平衡也發(fā)生移動,此時J>Kθ,平衡將向逆反應方向移動,直到J=Kθ為止。
在化工生產(chǎn)中,經(jīng)常利用這一原理,使反應的J<Kθ,使平衡正向移動來提高反應物的轉(zhuǎn)化率。
例1-21 25℃時,反應Fe2+(aq)+Ag+(aq)?Fe3+(aq)+Ag(s)的Kθ=2.98。溶液中含有0.1mol/dm3AgNO3,0.1mol/dm3Fe(NO3)2和0.01mol/dm3Fe(NO3)3。
(1)判斷反應進行的方向,求平衡時Ag+的轉(zhuǎn)化率;
(2)向上述平衡衡系統(tǒng)中增加Fe2+濃度,使其為0.4mol/dm3,求達到新的平衡時Ag+的總轉(zhuǎn)化率。
解:(1)
J<Kθ,反應正向進行。
根據(jù)“化學平衡常數(shù)的計算”文中例1-20的結果,Ag+的轉(zhuǎn)化率為12.7%。
(2)根據(jù)例1-20的結果,新的平衡如下:
Fe2+(aq)+ Ag+(aq)? Fe3+(aq)+Ag(s)
開始濃度(mol/dm3): 0.4 0.0873 0.0227
變化濃度(mol/dm3): -x -x x
平衡濃度(mol/dm3): 0.4-x 0.0873-x 0.0227+x
解得: x=0.0346mol/dm3
平衡時,Ag+的總轉(zhuǎn)化率:
α(Ag+)=[(0.0127+0.0346)/0.1]×100%=47.3%