平衡向速率寻根

平衡，向速率寻根一、 题根案例【探究】从速率的角度说明化学反应N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g)建立平衡状态的标志及如何判断平衡移动的方向？【解析】学生在学习化学速率与化学平衡的知识过程中，常常将这两个问题割裂开来；尤其在判断平衡移动方向的时候，只能根据勒夏特列原理给出结果，对速率的改变得出习惯性的错误答案。

那么，如何正确地将速率与平衡有机的联系起来呢？这就是“平衡，向速率寻根”专题要解决的问题。

首先，我们先从速率的角度说明化学反应N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g)达到平衡的标志，可能大多数同学都知道：v 正 = v 逆>0。

在实际判断时，我们还应注意反应系数及方程式两边物质在表达正逆反应方向时用语的相对性。

对给定的反应：mA + nB pC + qD （A 、B 、C 、D 均为气体），当v 正 = v 逆时，有：即：q'v p 'v n 'v m 'v q v p v n v m v D C B A D C B A =======（v 与v ’表示不同反应方向）当平衡状态建立以后，什么样的条件改变能影响平衡呢？只有能破坏v 正 = v 逆的外界条件的改变才能是平衡状态受到影响。

也就是说，能改变速率的条件才有可能使平衡发生移动，但如果此条件只是将v 正 和v 逆同等程度的发生变化，则其仍然不能影响到平衡。

比如在恒温恒容的条件下，N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g)已经建立平衡状态，向反应容器中充入稀有气体，由于参加反应的各组分浓度没有发生改变，v 正 和v 逆都没有受到影响，所以平衡状态依然保持不变。

如果在平衡时加入催化剂呢？催化剂同等程度的改变了v 正 和v 逆，v 正 = v 逆依然存在，平衡还是没有被破坏。

又比如，对于化学反应前后气体的化学计量数没有变化的可逆反应：H 2(g)+I 2、CO(g)+H 22(g)+H 2(g)等，在平衡状态建立后，改变压强，v 正 和v 逆同等程度的发生增大或减小，v 正 = v 逆依然存在，平衡不受影响。

接下来，同学们就能明白什么样的条件改变能影响平衡了吧！使v 正 和v 逆发生不同程度变化的条件才能使平衡发生移动。

升高温度，对于建立平衡状态的可逆反应来说，正逆两个方向的速率都增加了，但吸热方向会增加得更多，因此平衡向吸热方向移动。

（有些同学会误解为升高温度使吸热方向的速率增加了，而放热方向的速率不变或降低，平衡发生正向移动。

）吸热方向是一个对温度变化敏感的方向，当温度发生变化时，吸热方向的速率变化程度更大。

也就是说，升高温度是，吸热方向速率增加的更多；降低温度时，吸热方向速率减少程度更大。

这也就是，升温平衡的标志平衡向吸热方向移动，而降温平衡向放热方向移动的本质原因。

那么，改变压强呢？对于化学反应前后气体的化学计量数发生变化的可逆反应，增大压强，正逆两个方向的速率都增加，但气体的化学计量数减小方向增加程度更大，平衡发生移动。

例如，N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g)已经建立平衡状态，如果加压，v 正 和v 逆都增加，v 正增加更多，平衡正向移动；减压时，v 正 和v 逆都减小，v 正减小更多，平衡逆向移动。

温度和压强对于一个可逆反应来讲，能同时改变正逆两个方向的速率，而且是同时增大或同时减小，只是改变程度可以不同，才引发了对平衡的影响，这是同学们要特别注意的问题。

浓度对v 正 和v 逆的影响，情况呈现多样化。

因为反应物的浓度只影响v 正，生成物的浓度只影响v 逆。

因此，当只增大反应物浓度时，在改变条件的时刻，v 正 增大， v 逆不变。

当只减小生成物浓度时，在改变条件的时刻，v 正 不变， v 逆减小。

如果在增大反应物浓度的同时减小生成物浓度，则可以实现v 正 增大， v 逆减小。

例如，N 2+3H 22NH 3已经建立平衡状态时，增大N 2或H 2浓度，v 正 增大， v 逆不变。

v 正 大于v 逆，平衡正向移动。

又如，在一个活塞式的反应容器中，通入2molSO 2和1 molO 2(g)，达到平衡，保持恒温、恒压的条件，再通入2molSO 2和1 molO 2(g)。

此时，反应物浓度增大，生成物浓度减小，即v 正 增大， v 逆减小，平衡正向移动。

通过上述外界条件改变对速率及平衡影响的论述，同学们应该明白平衡移动方向的判断在于，改变条件的时刻v 正 和v 逆的相对大小，若v 正 大于v 逆，则平衡正向移动；若v 正 小于v 逆，则平衡逆向移动；不在于外界条件改变时速率是增大还是减小。

二、理论基础如果想彻底理清速率和平衡的关系，不妨从速率—时间图像入手。

在这一类图像中，可以清晰地看到外界条件对速率的改变，及改变条件的时刻v 正 和v 逆的相对大小，从而可以看出平衡移动的方向。

（1）浓度（图像中没有完成的部分，同学们可以尝试。

） （2）压强（对于可逆反应N 2+3H 22NH 3）(生成物)v tv（3）温度 （4）催化剂 让我们将刚才学习到的规律总结一下吧!↓催化剂v三、题根拓展“从速率的角度理解平衡的建立和移动”在弱电解质电离平衡、水电离、盐类水解、难溶电解质的溶解平衡方面都有重要的应用。

（一） 在弱电解质电离平衡中的应用【例1】在0.1 mol/L 的CH 3COOH 中存在着下列平衡：CH 3COOHH + +，按下表所示改变条件，请把相应的变化填入下表空格内。

【分析】由于弱电解质的电离过程吸热，升高温度时，电离速率与离子结合成分子的速率都增大，但电离方向的速率增大的更多，因此醋酸的电离平衡正向移动。

离子浓度增大，溶液的导电性增强。

加水稀释的过程，可以类比成气态物质化学平衡时的减压，容器体积增加的操作。

正逆速率均减小，逆方向减小程度更大，平衡正向移动。

由于稀释是主导因素，所有粒子浓度均减小，溶液导电性减小。

加浓HCl 、加醋酸钠、加少量NaOH 、加Zn 都是直接或通过化学变化间接的改变离子的浓度，从而引发逆方向的速率增大或减小，使电离速率与结合速率不再相等，通过它们的相对大小，可以判断电离平衡移动的方向。

（二）在水电离中的应用【分析】水是极弱的电解质，其电离平衡的行为与其他弱电解质相同，均符合平衡移动原理，也完全可以从速率的角度理解平衡的建立和移动。

升高温度，电离速率大于结合速率，平衡正向移动，水电离程度加大，水的离子积变大。

加酸、加碱都是直接增大了离子的浓度，逆向速率增加，正向速率不变，v逆大于v正，水的电离平衡被抑制。

加CH3COONa、NH4Cl等能水解的盐，是通过盐电离产生的离子与水电离的离子结合成弱电解质的过程，从而间接地使氢离子或氢氧根离子浓度减小，逆向速率减小，正向速率不变，v逆小于v正，水的电离平衡被促进。

加入NaCl固体呢，没有改变速率，v正= v逆依然存在，平衡不受影响。

【答案】（三）在盐类水解中的应用向0.01 mol/LCH3COONa溶液中分别加入少量浓盐酸、NaOH固体、Na2CO3固体、FeSO4固体，使CH3COO－水解平衡移动的方向分别为________、________、________、________(填“左”、“右”或“不移动”)．【分析】0.01 mol/LCH3COONa溶液中建立水解平衡：CH3COO—+H2O OH-+CH3COOH，加入少量浓盐酸、NaOH固体、Na2CO3固体、FeSO4固体，都是直接或间接地改变了OH-的浓度，从而使逆方向的速率增大或减小，正方向速率没有改变，破坏v正= v逆，平衡受到影响，根据v正和v逆的相对大小，可以判断平衡的移动方向。

【答案】向0.01 mol/LCH3COONa溶液中分别加入少量浓盐酸、NaOH固体、Na2CO3固体、FeSO4固体，使CH3COO－水解平衡移动的方向分别为右、左、左、右。

（四）在难溶电解质的溶解平衡中的应用【例4】将足量BaCO3分别加入：① 30mL 水②10mL 0.2mol/LNa2CO3溶液③50mL 0.01mol/L 氯化钡溶液④100mL 0.01mol/L盐酸中溶解至溶液饱和。

请确定各溶液中Ba2+的浓度由大到小的顺序为：_____CO(aq)，②10mL 0.2mol/LNa2CO3【分析】建立溶解平衡BaCO3(s) Ba2+(aq)＋-23CO(aq)的浓度，使逆溶液③50mL 0.01mol/L 氯化钡溶液都是直接增大了Ba2+(aq)或-23方向速率增加，正方向速率不变，v逆大于v正，平衡逆向移动。

④100mL 0.01mol/L盐酸通CO(aq)的浓度，使逆方向速率减小，正方向速率不变，v逆小于v正，过化学反应间接减小-23平衡正向移动。

【答案】各溶液中Ba2+的浓度由大到小的顺序为：③④①②。

四、考场精彩从速率的角度挖掘影响平衡的因素及判断平衡移动的方向，不仅仅是将速率与平衡的关系有机的结合起来，更是从本质上认识平衡状态的建立与平衡的移动，对《化学反应原理》中被学生列为“第一难度”的知识和规律来讲，起到从根源解决问题的作用。

【题1】（2013高考·广西理综·7）反应X(g)＋Y(g)2Z(g)＜0，达到平衡时，下列说法正确的是A.减小容器体积，平衡向右移动B.加入催化剂，Z的产率增大C.增大c(X)，X的转化率增大D.降低温度，Y的转化率增大【解析】整道题都没有提及化学反应速率，但如果能正确地理解速率与平衡的关系，对题目的把握可以做到高屋建瓴。

减小容器体积时，所有组分的浓度等倍数增加，v正、v逆均增大，但v正= v逆依然存在（方程两侧气态物质计量数相等），平衡不移动。

加入催化剂，v正、v逆也是同等程度增大，v正= v逆依然存在，平衡不移动。

降低温度时，v正、v逆都减小，但v逆（吸热方向）减小程度更大，v正> v逆，平衡正向移动，Y的转化率增大。

增大c(X)，X的转化率减小。

【答案】D【题2】（2012高考·四川∙12）在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100molO2在催化剂作用下加热到600℃发生反应：2 SO2 + O2催化剂加热2SO3，ΔH<0。

当气体的物质的量减少0.315mol时反应达到平衡，在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%。

下列有关叙述正确的是A．当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡B．降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大C．将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中，得到沉淀的质量为161.980gD．达到平衡时，SO2的转化率为90%【解析】本题的A、B选项就是针对速率与平衡的关系直接发问的，内容直击二者关系中的易混淆点。

从速率角度理解平衡状态建立的特征时，主要抓住对于速率描述语言中必须是正逆两个方向，在本题中SO3的生成速率与SO2的消耗速率都是正方向的速率，没有提及逆方向，因此不能判断平衡状态是否建立。