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∆H2 + 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【例4】下列方法中可以证明2 HI(g)H2(g) + I2(g)已达平衡状态的是_________。

①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂③c(HI) = c(I2)④反应速率v(H2) = v(I2) = 1/2·v(HI)⑤c(HI) : c(H2) : c(I2) = 2 : 1 : 1⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化⑦温度和体积一定时．容器内压强不再变化⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化1．【分析】①表示不同方向的反应但不能证明v正=v逆，不正确。

②表示v正和v逆，正确。

③c(HI) = c(I2)不能说明已达到平衡。

④速率之比不能说明已达平衡。

⑤平衡状态时浓度不是固定比。

⑥生成物浓度不变，说明已达平衡。

⑦此反应中，反应前后气体体积不变，温度、体积一定时，压强不变不能说明已达平衡。

⑧此反应中，反应前后气体物质的量不变。

质量一定时，平均相对分子质量不变不能说明已达平衡。

⑨混合气体的颜色不变，故浓度不变，证明已达平衡。

⑩此反应中．反应前后气体物质的量不变，温度和压强一定时，体积不变，故密度不变不能说明已达平衡。

【答案】②⑥⑨【例5】可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的正、逆反应速率可用各种反应物或生成物浓度的变化来表示，下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( ) ( A) 3v正(N2) = v逆(H2) (B) v正(N2) =v逆(NH3)(C)2v正(H2) = 3v逆(NH3) (D) v正(N2) = 3v逆(H2)12．【错解】A或B或D【错解分析】反应达到化学平衡状态后，v正=v逆是针对同一物质而言，即各物质浓度不再改变的状态。

A项指的均是正反应速率，无法体现v逆的情况，不能判断是否达到平衡状态。

B项，2v正(N2) = v正(NH3)，而题中v逆(NH3) = v正(N2)，可知v正(NH3)≠v逆(NH3)，不是平衡状态。

C项，v正(NH3) = 2/3·v正(H2)，而题中v逆(NH3) = 2/3·v正(H2)，可知v正(NH3)= v逆(NH3)，是平衡状态。

D项，v正(NH3) = 1/3·v正(H2)，而题中v正(N2) = 3v逆(H2)，可知v正(H2)≠v逆(H2)，不是平衡状态。

【正解】C【例6】在一定条件下，对反应P(g)+Q(g) R(g)+2S(g)，下列说法可以说明其已经达到平衡状态的是( )(A)反应容器中，P、Q、R、S四者共存(B)P和S的生成速率相等(C)反应容器内，气体压强不随时间变化而变化(D)S的生成速率是R的生成速率的2倍1．C(二)影响化学平衡的因素1．化学平衡的移动化学平衡状态是一定条件下的化学平衡，当外界条件发生变化后，平衡状态也将被破坏。

平衡发生移动的原因是外界条件的改变，使得正、逆反应速率发生变化，因而，v(正)≠v（逆）是化学平衡移动的根本原因，而平衡移动的结果是平衡混合物中各成分的浓度、各组分的组成发生了变化，移动过程可表示如下：2．影响化学平衡的外界因素(1)浓度对化学平衡的影响操作：现象：加入少量1 mol/L FeCl3溶液的试管和加入少量1 mol/L，KSCN溶液的试管中溶液颜色都比原来深。

原理：FeCl3与KSCN反应生成红色的Fe(SCN)3和KCl ：FeCl3 + 3KSCN Fe(SCN)3 + 3KCl。

结论：增大任何一种反应物浓度的瞬间，v(正)增大，v(逆)不变，化学平衡向正反应方向移动。

规律：其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使平衡向正反应方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向逆反应方向移动。

(3)温度对化学平衡的影响操作：现象：烧瓶中的气体颜色在热水中比常温时深，在冷水中比常温时浅。

原理：2NO 2(g)N 2O 4 (g)（正反应为放热反应）（红棕色） （无色）结论：升高温度，NO 2浓度变大，说明平衡向逆反应方向即吸热反应方向移动；降低温度，NO 2浓度变小，说明平衡向正反应方向即放热反应方向移动。

规律：在其他条件不变的情况下，升高温度，会使化学平衡向着吸热的方向移动；降低温度，会使化学平衡向着放热的方向移动。

3．勒夏特列原理如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

【注意】(1)对勒夏特列原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是：从定性角度看，升高温度时，平衡向吸热反应方向移动；增加反应物时，平衡向反应物减少的方向移动；增大压强时，平衡向体积缩小的方向移动。

从定量角度看，平衡移动的结果只能适当降低条件改变的变化，而不能完全抵消外界条件变化的能量。

例如：压强由2. 02×105 Pa 增加到4.04×105 Pa ，平衡移动后，压强为2.02×105 Pa 至4.04×105 Pa 之间。

(2)勒夏特列原理又称平衡移动原理，它不仅适用于化学平衡的体系，也适用于溶解平衡等动态平衡体系。

【例1】对于下列各平衡体系，改变条件，平衡向逆反应方向移动的是 ( )(A)C+CO 2200℃2CO －Q(加入C)(B)N 2+3H 2催化剂高温高压2NH 3+Q （用铁作催化剂） (C)CO+H 2O 500℃CO 2+H 2－Q(加压)(D)2SO 2+O 2 催化剂2SO 3+Q(升高温度)2．D 【例2】压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是 ( )(A)H 2(g)+I 2(g)2HI(g) (B)3H 2(g)+N 2(g)2NH 3(g) (C)2SO(g)+O 2(g)2SO 3(g) (D)C(s)+CO 2(g)2CO(g)3．A 分析：压强变化平衡不发生移动主要考虑两种情况：一是没有气体参加的反应；二是反应前后气体总体积不发生变化的反应。