《化学反应的限度》 知识清单

《化学反应的限度》知识清单
一、化学反应限度的概念
在化学反应中，反应物不可能全部转化为生成物，当一个可逆反应进行到正反应速率与逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，我们称之为化学平衡状态，也就是化学反应的限度。

这种限度是在给定条件下化学反应所能达到的最大程度。

例如，工业合成氨的反应 N₂＋ 3H₂⇌ 2NH₃，即使不断地提供合适的反应条件，氮气和氢气也无法完全转化为氨气。

二、影响化学反应限度的因素
1、温度
温度对化学反应限度有着显著的影响。

一般来说，升高温度，平衡会向吸热反应的方向移动，从而改变反应的限度；降低温度，平衡会向放热反应的方向移动。

以二氧化硫转化为三氧化硫的反应 2SO₂＋ O₂⇌ 2SO₃为例，这是一个放热反应。

升高温度，平衡会逆向移动，二氧化硫的转化率降低，反应限度减小；降低温度，平衡正向移动，二氧化硫的转化率提高，反应限度增大。

2、浓度
反应物或生成物的浓度变化也会影响反应限度。

增大反应物浓度或
减小生成物浓度，平衡会向正反应方向移动，从而提高反应限度；减
小反应物浓度或增大生成物浓度，平衡会向逆反应方向移动，降低反
应限度。

比如在可逆反应 H₂＋ I₂⇌ 2HI 中，如果增加氢气或碘蒸气的浓度，平衡就会向生成碘化氢的方向移动，反应限度增大。

3、压强
对于有气体参与且反应前后气体分子数发生变化的反应，压强的改
变会影响反应限度。

增大压强，平衡会向气体分子数减小的方向移动；减小压强，平衡会向气体分子数增大的方向移动。

例如，氮气和氢气合成氨的反应 N₂＋ 3H₂⇌ 2NH₃，反应前气体分子数为 4，反应后气体分子数为 2。

增大压强，平衡正向移动，有利
于氨气的生成，反应限度增大；减小压强，平衡逆向移动，不利于氨
气的生成，反应限度减小。

4、催化剂
催化剂能够同等程度地改变正反应和逆反应的速率，因此使用催化
剂只能缩短达到平衡所需的时间，而不能改变反应的限度。

三、化学平衡状态的特征
1、等
正反应速率等于逆反应速率。

这意味着在单位时间内，反应物转化
为生成物的量与生成物转化为反应物的量相等。

2、定
平衡混合物中各组分的浓度保持不变。

但这并不是说各组分的浓度
相等，而是指它们各自保持一个固定的值。

3、动
化学平衡是一种动态平衡。

表面上看反应似乎停止了，但实际上正
反应和逆反应仍在进行，只是正逆反应速率相等，使得各组分的浓度
不变。

4、变
化学平衡是在一定条件下建立的，如果条件改变，平衡就会被破坏，然后在新的条件下建立新的平衡。

四、判断化学反应达到平衡状态的标志
1、直接标志
（1）正反应速率等于逆反应速率。

例如，对于反应 aA ＋ bB ⇌ cC ＋ dD，可以通过计算不同物质表示的正逆反应速率，若 v 正(A) ＝ v
逆(A) 或 v 正(A) ／ a ＝ v 逆(B) ／ b 等，则表明反应达到平衡。

（2）各组分的浓度保持不变。

这包括反应物和生成物的浓度都不
再发生变化。

2、间接标志
（1）体系中各物质的质量、物质的量、分子数、体积（对于气体）等保持不变。

（2）体系的压强、温度、密度、颜色等在反应过程中发生变化，
当这些物理量不再改变时，可能意味着反应达到平衡。

五、化学平衡的计算
1、转化率
反应物的转化率＝（反应物的起始浓度反应物的平衡浓度）／反应物的起始浓度 × 100%
例如，在某反应中，反应物 A 的起始浓度为 2 mol/L，平衡时浓度
为 1 mol/L，则 A 的转化率为（2 1）／ 2 × 100% ＝ 50%
2、平衡常数
对于一个可逆反应 aA ＋ bB ⇌ cC ＋ dD，在一定温度下，其平衡常
数 K ＝CⁿDᵐ／ AᵃBᵇ（其中，表示物质的浓度，且浓度的次方等于化
学计量数）
平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度。

K 值越大，说明反应
进行得越完全，反应物的转化率越高；K 值越小，反应进行得越不完全，反应物的转化率越低。

六、化学反应限度在实际生产中的应用
1、调控反应条件以提高反应物的转化率
通过控制温度、压强、浓度等条件，使反应尽可能地向生成目标产物的方向进行，从而提高原料的利用率，降低生产成本。

2、确定合适的反应时间
了解反应达到平衡所需的时间，可以避免反应时间过短导致反应不完全，或者反应时间过长造成资源浪费。

3、开发新的催化剂
寻找高效的催化剂，既能加快反应速率，又不影响反应限度，提高生产效率。

4、优化工艺流程
综合考虑各种因素，设计合理的工艺流程，使反应在最佳条件下进行，提高产品质量和产量。

总之，了解化学反应的限度对于化学研究、工业生产以及日常生活中的许多方面都具有重要意义。

它帮助我们更有效地控制和利用化学反应，实现我们所期望的目标。