第三节 化学平衡(全)

第三节化学平衡
一、可逆反应与不可逆反应
1.可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应的方向进行的反应。

二. 化学平衡
1.化学平衡：化学平衡状态就是指在一定条件下的可逆反应
．．．．里，正．反应和逆．反应的速率相等
．．．．，反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。

⑵达到化学平衡状态的标志
①v(正)=v(逆)
②反应混合物中各组分的含量保持不变。

只要满足以上一个条件即可表示一个可逆反应在一定条件下已经达到平衡状态。

③以可逆反应mA(g)+nB pC(g)为例，若开始只有反应物，没有生成物，此时A和B的_______最大，因而_______最大；而C起始浓度为零，因而_______为零。

随着反应的进行，反应物不断减少，生成物不断增多，v(正)越来越小，v(逆)越来越大，反应进行到某一时刻，v(正)＝v(逆)，这时就达到了化学平衡，如图2-12的速率—时间图象所示。

反应物与生成物浓度随时间变化（浓度－时间图象）关系如图2-13所示。

1图2-12 图2-13
例1在密闭容器中充入SO
2
和由18O原子组成的18O2，在一定条件下开始反应，在达到平衡前，O18存在于（）
A、只存在于氧气中
B、只存在于SO
3
中
C、只存在于SO
2
和SO
3
中 D、SO
2
、SO
3
、O
2
中都有可能存在。

例2在一定条件下，某容器内充入N
2
和H
2
合成氨，以下叙述中错误的是( )
A、开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零。

B、随着反应的进行，正反应速率减小，最后降为零。

C、随着反应的进行，正反应速率减小，逆反应速率增大，最后相等。

D、在反应过程中，正反应速率等于逆反应速率。

三.化学平衡状态的特征：
(1)“逆”：化学平衡研究的对象是，各物质的转化率必小于。

(2)“动”：即化学平衡是，正反应和逆反应仍在进行。

(3)“等”：是指，必须用同一物质来表示，这是化学平衡状态的本质特征。

(4)“定”：由于，平衡混合物中各组分的浓度及体积（或质量分数）。

v v
正逆
(5)“变”：外界条件改变导致，原化学平衡被破坏，从而发生平衡移动直至建立新平衡。

四、化学平衡状态的判定
(1)直接判定：v正＝v逆
(2)间接判定：
①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度保持不变。

②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变。

③若反应前后的物质都是气体，且系数不等，总物质的量、总压强(恒温、恒容)、平均摩尔质量、混合气体的密度(恒温、恒压)保持不变。

④反应物的转化率、产物的产率保持不变。

【综合练习1】
1．化学平衡主要研究下列哪一类反应的规律
A.可逆反应
B.任何反应
C.部分反应
D.气体反应
2、可逆反应：N2（（g）+3H2（g）2NH3（g），500℃时在容积为10L的密闭容器中进行，开始时加入2molN2和2molH2，则达到平衡时，NH3的浓度不可能达到的是（）
A、0.1mol.L-1
B、0.2mol.L-1
C、0.05mol.L-1
D、0.15mol.L-1
3．在2NO2N2O4的可逆反应中，下列状态属于平衡状态的是
A.υ正=υ逆≠0时的状态
B.NO2全部转变成N2O4的状态
C.c（NO2）=c（N2O4）的状态
D.体系的颜色不再发生变化的状态
4．下列哪个说法可以证明反应N2+3H22NH3已达到平衡状态（）。

A.1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键形成
B.1个N≡N 键断裂的同时，有3个H-H 键断裂
C.1个N≡N 键断裂的同时，有6个N-H 键断裂
D.1个N≡N 键断裂的同时，有6个H-H 键形成 5、可逆反应：2NO 2
2NO+O 2在体积不变的密闭容器中进行，达到平衡的标志是（ ）
① 单位时间内生成nmolO 2的同时生成2nmolNO 2 ②单位时间内生成nmolO 2的同时，生成2nmolNO ③用NO 2、NO 、O 2表示的反应速率的比为2：2：1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A 、①④⑥
B 、②③⑤
C 、①③④
D 、①②③④⑤⑥
五. 等效平衡及其分类：
1.等效平衡原理： 在相同条件（温度，浓度，压强等）下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始都可以建立同一平衡状态，平衡时各物质的浓度对应相等，就是等效平衡。

2. 等效平衡规律：
①定温，定容下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应，当改变起始加入物质的物质的量，若通过
可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。

②定温，定容下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量的比
值与原平衡相同，两平衡等效。

③在定温，定压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数，换算成同一半边的物质的物
质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效。

【例1】密闭容器中,保持一定温度，进行如下反应：N 2(g)+3H 2(g)
2NH 3(g)。

已知加入1 mol N 2和3 mol H 2，
在恒压条件下，达到平衡时生成a mol NH 3【见下表中编号(1)的一行】；在恒容条件下，达到平衡时生成b mol NH 3【见下表中编号(4)的一行】。

若相同条件下，达到平衡时混合物中各组分的百分含量不变，请填空：
【例2】 在一固定体积的密闭容器中，保持一定温度进行以下反应H 2(g)＋I
2 (g)
2HI(g)已知加入1mol
H 2(g)和2 mol I 2(g)时，达到平衡后生成a mol HI(g)。

在相同体条件下，保持平衡时各组分的体积分数不变，根据下表编号①－③的状态填空
【综合练习2】
1. 将2mol SO 2(g)和2mol SO 3(g)混合于某固定体积的容器中，在一定条件下达平衡。

平衡时SO 3(g)为w mol,同温下，分别按下列配比在相同体积的容器中反应，达平衡时SO 3(g)的物质的量仍为wmol 的是（ ） A 2molSO 2(g)+1mol O 2(g) B 4mol SO 2(g)+ 1mol O 2(g)
C 2mol SO 2(g)+ 1mol O 2(g)+ 2mol SO 3(g)
D 3mol SO 2(g)+1.5mol O 2(g)+ 1mol SO 3(g) 2． 体积相同的甲乙两容器中,分别充入1molA 和1mol B ，在相同温度下发生反应: A(g)+B(g)
2C(g)
并达到平衡.甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,甲中C 的体积分数为m%,乙中C 的体积分数为n%，则m 和n 的正确关系为 （ ）
A . m>n B. m<n C . m ＝n D. 无法比较 3. 在体积固定的密闭容器中充入3molA 和1mol
B 发生反应3A(g)+B(g)
xC(g)，达平衡后C 在平衡
混合气中的体积分数为w ，若维持温度和体积不变，按1.2molA 、0.4molB 、0.6molC 为起始物质，达到平衡后，C 的体积分数仍为w ，则x 值是（ ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 六、反应物的转化率
化学平衡的计算一般通式： 假如反应向正方向进行，则：
对于反应：)()()()(g qD g pC g nB g mA +=+ 起始浓度： c(A) c(B) c(C) c(D) 变化浓度：△c(A) △c(B) △c(C) △c(D) 平衡浓度： c ′(A) c ′(B) c ′(C) c ′(D)
(1) △c(A)：△c(B)：△c(C)：△c(D)=m:n:p:q (2) △c(A)= c(A)- c ′(A)；△c(B)= c(B)- c ′(B)； △c(C)= c ′(C)- c(C)；△c(D)= c ′(D)- c(D) (3)反应物转化率的计算式： A 气体的转化率α(A)=
)()(A c A c ∆； B 气体的转化率α(B)= )
()
(B c B c ∆
注意：若是分解反应，反应物的分解率即转化率
×100%
(4) A所占的平衡分数：A%=c′(A)
c′(A)＋c′(B)＋c′(C)＋c′(D)
【例3】在一密闭容器中，等物质的量的A和B发生如下反应：A(g)＋2B(g)2C(g)。

反应达到平衡时，若混合气体中的A和B的物质的量之和与C的物质的量相等，则这时A的转化率为（）
A、40％
B、50％
C、60％
D、70％
【例4】把3mol P和2.5mol Q置于2L密闭容器中，发生如下反应：3P(g)＋Q(g)xM(g)＋2N(g)，5min后达到平衡生成1mol N，经测定M的平均速率是0.1mol/L·min，下列叙述错误的是（）
A、P的平均反应速率为0.15 mol/L·min
B、Q转化率为25%
C、Q的平衡浓度为1 mol/L
D、x是2
【例5】一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如右图所示，下列描述正确的是（）
A．反应开始到10s，用Z表示的反应速率为0.158mol/(L·s）
B．反应开始时10s，X的物质的量浓度减少了0.79mol/L
C．反应开始时10s，Y的转化率为79.0%
D．反应的化学方程式为：X(g)＋ Y(g)Z(g)
七、影响化学平衡的因素
1.增大反应物或减小生成物浓度，使平衡正向移动；
减小反应物或增大生成物浓度，使平衡逆向移动。

2.①反应前后气体总体积发生变化时：增大压强，使平衡向体积缩小的方向移动；
减小压强，使平衡向体积增大的方向移动；
②反应前后气体总体积不变时：增大或减小压强，平衡均__________；
③固体或液体的体积为“0”。

3.升温，平衡向吸热方向移动；降温，平衡向放热方向移动。

4.使用催化剂，平衡不移动。

【例1】 FeCl 2溶液呈浅绿色，其中存在着下列平衡： Fe2++2H2O Fe(OH)2 +2H+往该溶液中滴加盐酸,发生的变化是
(A) 平衡向逆反应方向移动 (B) 平衡向正反应方向移动
(C) 溶液由浅绿色变成黄色 (D) 溶液由浅绿色变为深绿色
【例2】在一定的温度和压强下，合成氨反应 3H 2+ N22NH3达到平衡时，下列操作平衡不发生移动的是（）
（A）恒温恒压充入氨气（B）恒温恒压充入氮气
（C）恒温恒容充入氦气（D）恒温恒压充入氦气
八、化学平衡常数
1、化学平衡常数的表示方法
对于一般的可逆反应：mA+ n B p C + q D 。

其中m 、n 、p 、q 分别表示化学方程式中个反应
物和生成物的化学计量数。

当在一定温度下达到化学平衡时，这个反应的平衡常数可以表示为：
K= 【综合练习3】
1. 对于一般的可逆反应mA+nB
pC+qD ，在一定温度下达平衡时反应物及生成物浓度满足下面关系：
n
m q
p B A D C ][][][][••=K ，式中K 为常数，在密闭容器中给CO 和水蒸气的混合物加热到800℃时，有下列平衡：
CO+H 2O CO 2+H 2且K=1，若用2molCO 和10molH 2O(气)相互混合并加热到800℃，达平衡时CO 的转
化率约为
A.16.7％
B.50％
C.66.7％
D.83％ 2. 已知可逆反应2NO(g)
N 2(g)+O 2(g)。

该反应的平衡常数表达式为 。

若在某温度下达到平衡时
c(N2)=0.05mol·L -1
，C(O 2)=0.05mol·L -1
，c(NO)=0.00055mol·L -1
该反应的平衡常数为___________。

保持温度不变，将容器体积缩小一半，则平衡常数为_________； 3．已知在450℃时，反应 H 2（g ）+ I 2（g ） 2HI （g ）的K 为50，由此推断出在450℃时，反应 2HI
（g ）
H 2（g ）+I 2（g ）的化学平衡常数为
A 、50
B 、0.02
C 、100
D 、无法确定 4.在一定温度下，反应12H 2(g)+1
2
X 2(g)
HX(g)的平衡常数为10。

若将1.0mol 的HX(g)通入体积为1.0L 的
密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于 A ．5%
B ．17%
C ．25%
D ．33%
5. 在25℃时，密闭容器中X 、Y 、Z 三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：
物质
X Y Z 初始浓度/mol·L －1
0.1 0.2 0 平衡浓度/mol·L －1
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是：
A ．反应达到平衡时，X 的转化率为50％
B ．反应可表示为X+3Y
2Z ，其平衡常数为1600
C ．增大压强使平衡向生成Z 的方向移动，平衡常数增大
D ．改变温度可以改变此反应的平衡常数
6.将固体NH 4I 置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应： ①NH 4I(s)
NH 3(g)＋HI(g)；②2HI(g)
H 2(g)＋I 2(g)
达到平衡时，c (H 2)=0.5mol·L －1
，c (HI)=4mol·L －1
，则此温度下反应①的平衡常数为 A ．9
B ．16
C ．20
D ．25
7． x 、y 、z 都是气体，反应前x 、y 的物质的量之比是1:2，在一定条件下可逆反应x+2y 2z 达到平衡
时，测得反应物总的物质的量等于生成物总的物质的量，则平衡时x 的转化率 A.80％ B.20％ C.40％ D.60％。