反应物如何尽可能的转化为生成物【教师版】

第六章提示化学反应速率和平衡之谜

第二节反应物如何尽可能的转化为生成物

一、知识梳理

2NH3，怎样才能使N2、H2尽工业上合成氨的化学反应方程式为N2 + 3H2高温、高压

催化剂

可能多地转变成生成物？

(一)可逆反应中的化学平衡

1、可逆反应

当一个化学反应发生后，它的生成物在同一条件下又能重新生成原来的反应物，这种化学反应称为可逆反应。

【注意】可逆反应的特点是反应不能进行到底，常用符号“”表示。

2、化学平衡

（1）化学平衡的建立

①如果把某一可逆反应的反应物装入密闭容器，其反应情况如下：

a．反应开始时：v(正)最大，v(逆)为零。

b．反应进行时：反应物浓度减小→v(正)逐渐变小。

生成物由无到有逐渐增多→v(逆)从零开始逐渐增大。

c ．反应达到平衡时，v(正) = v(逆)，反应混合物各组分的浓度不再发生变化。

以上过程可用下图表示：

②如果把某一可逆反应的生成物装入密闭容器，其化学平衡的建立过程如图所示：

（2）化学平衡状态的定义

如果外界条件不发生变化，

任何可逆反应进行到一定程度的时候，正反应和逆反应的反应速率相等。

反应物和生成物的含量不变，这时反应物和生成物的混合物（简称反应混合物）

就处于化学平衡状态。

（3）化学平衡的特征

① 逆：研究的对象是可逆反应

② 动：是指动态平衡，反应达到平衡状态时，反应没有停止

③ 等：平衡时正反应速率等于逆反应速率，但不等于零

④ 定：反应混合物中各组分的百分含量保持一个定值

⑤ 变：外界条件改变、原平衡破坏，建立新的平衡

（4）化学平衡的实质：v(正) = v(逆)。

（5）平衡的标志：各组分的浓度保持不变。

【例1】下列反应属于可逆反应的是 ( )

(A) NH 4Cl 受热分解，在试管口又生成NH 4Cl

(B) 2H 2 +O 2−−−→点燃2H 2O ，2H 2O −−−→电解

2H 2↑+O 2↑ (C)2HI ∆−−

→H 2 + I 2，H 2 + l 2 ∆

−−→2HI (D)工业上用SO 2制SO 3的反应

【分析】A、B两项中的两反应条件不同，不属于可逆反应；c项中的反应可表示为2HI

∆H

2 + I2；D项中的反应为2SO2 + O2∆

催化剂

2SO3。

【答案】CD

【例2】下列各组数据能反映可逆反应2A B+3C处于平衡状态的是( )

【分析】可逆反应达到平衡状态的特征之一是v正=v

逆，而A中的v

正

(C)和v正(B)都是正

反应速率；B中只有当其比例v

正(B) : v

逆

(C) = 1 : 3时，才真正代表v正=v

逆

，所以C正确；

而D与A同理。

【答案】C

【例3】在一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是( ) ( A)C生成的速率与C分解的速率相等

(B)单位时间生成n mol A，同时生成3n mol B

(C)A、B、C的浓度不再变化

(D)A、B、C的分子数比为1:3:2

【分析】选项A中C生成的速率是正反应速率，C分解的速率是逆反应速率，两者相等说明正、逆反应速率相等；选项B中生成A与生成B均为逆反应速率，没有表达正逆反应速率的关系；选项C恰恰表示了达到化学平衡时的情况：各组成成分的浓度不再变化；选项D假设开始投入2 mol A、6mol B进行反应，当有1mol A和3 mol B反应生成了2 mol C时，A、B、C的分子数比为1:3:2，但并不一定达到平衡状态。

【答案】AC

【可逆反应达到平衡状态的标志】

1．微观标志：v正(H2) = v逆(H2) ≠0。具体表现在：

(1)同一种物质的生成速率等于消耗速率。

(2)化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比。

(3)化学方程式两边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比。

2．宏观标志：各组分的浓度保持一定。具体表现在：

(1)各组分的物质的量浓度不随时间的改变而改变。

(2)各气体组成的体积分数不随肘间的改变而改变。

(3)各组分的物质的量之比、分子个数之比保持不变。

二、判断可逆反应是否达到平衡状态的方法

可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要的特征：一是正反应速率和逆反应速率相等；二是反应混合物中各组成成分的含量保持不变。这两个特征就是判断可逆反应是否达到化学平衡状态的核心性依据。可逆反应具备这两个特征之一，它就达到了化学平衡状态，可逆反应不具备这两个特征中的任何一个，它就未达到化学平衡状态。

1．直接判断法

(1)正反应速率等于逆反应速率；(2)各组分的浓度保持不变。

2．间接判断法

(1)各组成成分的含量保持不变；(2)各物质的物质的量不随时间的改变而改变；(3)各气体的分压、各气体的体积不随时间的改变而改变。

3．特例判断法

对反应前后气体物质的分子总数不相等的可逆反应来说，混合气体的总压强、总体积、总物质的量、平均摩尔质量、平均相对分子质量不随时间的改变而改变，则可以判断达到平衡状态。而对反应前后气体物质的分子总数相等的可逆反应，则不能以此判断是否达到平衡状态。

三、对于判断某一可逆反应是否达到化学平衡状态的总结