专题 化学平衡

化学平衡

一、平衡的概念及判断

1．定义：是指在一定条件下的________反应，正反应和逆反应的速率__________，反应混合物中各组分的浓度保持__________的状态。

化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大限度，即该反应进行的限度。

2．特征：“逆、等、动、定、变”

(1)逆：指研究对象为可逆反应。

(2)等：本质，即υ(正) = υ(逆)，对同一物质而言，消耗速率和生成速率相等。

(3)动：动态平衡。(即化学反应仍在进行)

(4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变。

(5)变：化学平衡是一定条件下的平衡，若外界条件发生改变，则化学平衡状态可能随之发生改变，即可能发生化学平衡移动。

3．可逆反应达到化学平衡状态的标志

Ⅰ．绝对标志

（1）本质标志：

对同一物质：υ(正) = υ(逆)，

对于不同物质：反向速率比=化学计量数比。

[例1]对于可逆反应：N 2(g) + 3H2(g) 2NH3，下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( ) A．3υ正(N2) = υ正(H2) B．υ正(N2) = υ逆(NH3)

C．2υ正(H2) = 3υ逆(NH3) D．υ正(N2) = 3υ逆(H2)

[例2]在合成氨反应中，下列说法可以确定反应达到化学平衡状态的是( )

A．当有1 mol N≡N键断裂的同时，有3 mol H─H键断裂

B．当有1 mol N≡N键断裂的同时，有6 mol N─H键形成

C．当有3 mol H─H键形成的同时，有6 mol N─H键断裂

D．当有1 mol N≡N键断裂的同时，有6 mol N─H键断裂

（2）特征标志

①体系中各组分的浓度保持不变。

②各组分的百分含量不变（指质量分数、物质的量分数、同温同压下气体的体积分数等）；n(各组分)；N(各组分) 。

[例3]在一定温度下，反应A 2(g)＋B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是( )

A．单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的AB

B．单位时间生成2n mol的AB同时生成n mol的B2

C．单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B2

D．A、B、C的浓度不再变化

E．A、B、C的分子数之比为1∶1∶2

Ⅱ．相对标志

对整个体系而言，n(混)、N(混)、m(混)、平均摩尔质量或平均相对分子质量、压强、混合气体密度、体系的颜色等能否用作达到平衡的标志则应作具体分析——分析该量在该条件下是否为变量。

[例4]在一定温度下的定容容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明反应2NO 2(g) N2O4(g)已经达到平衡状态的是_________________

A．n(混气) B．平均摩尔质量C．体系的颜色D．m(混气)

E．恒容下的混合气体密度F．恒温恒容下体系的压强G．N(混气)

[变式1]对于：H 2(g) + I2(g) 2HI(g)这一可逆反应在上述标志中，能作为平衡判断标志的是______ [变式2]在一定温度下的定容容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明反应A(s)+2B(g)

C(g) +D(g)已经达到平衡状态的是

①混合气体的压强②混合气体的密度③B的物质的量浓度④气体总物质的量⑤混合气体的平均相对分子质量⑥v(C)与v(D)的比值

A．②③⑤B．①②③C．②③④⑥D．①②④⑤

4．化学平衡的基础计算

[例1]在溶积可变的密闭容器中，2mol N2和8mol H2在一定条件下反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于_______________。

[例2]在一定条件下，将2mol NO和2mol O 2混合，发生如下反应：2NO + O2 = 2NO2，2NO2N2O4(g)，平衡时，所得混合气体中NO2的体积分数为40%，则混合气体的平均相对分子质量为_______________。

[例3]在一定容积的密闭容器中进行反应：N 2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，当反应达到平衡时，可能存在的数据是A．N2为0.2 mol/L，H2为0.6 mol/L B．N2为0.15 mol/L

C．N2、H2均为0.18 mol/L D．NH3为0.4 mol/L

二、平衡移动

1.概念：可逆反应中旧化学平衡的破坏，新化学平衡的建立过程。

2.过程：

①若υ(正) > υ(逆)时，化学平衡向_______反应方向移动。

②若υ(正) < υ(逆)时，化学平衡向________反应方向移动。

③若υ(正) = υ(逆)时，化学平衡________。

3.影响化学平衡的条件

(1)浓度

规律：在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_________

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_____________方向移动。

[重要结论]

1．固体、纯液体（水）浓度为常数，其量的增减不影响v(正)、v (逆)，故平衡不移动。

2．有两种或两种以上反应物时, 增加一种反应物的浓度, 该反应物的平衡转化率降低, 而其他反应物的转化率提高。

四种情况下的速率时间图像：

【练习】

1．H 2O(g) +C(s) CO(g) + H2(g)，在密闭容器中进行。一定条件下达到平衡状态，改变下列条件，能否引起平衡移动？CO浓度有何变化？

(1)增大水蒸汽浓度___________________________________

(2)加入固体炭_______________________________________

(3)增加H2浓度________________________________________

2．试用“浓度对化学平衡的影响”来解释“用排饱和食盐水法收集Cl2可以抑制Cl2的溶解”。

__________________________________________________________________________________________ 3．如图是合成氨的反应，N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，速率随时间的变化关系图。

(1)t0时反应从哪方开始？

(2)t1、t2分别改变的条件及平衡移动的方向？

(2)压强对化学平衡的影响

规律：对于反应前后气体总体积发生变化的可逆反应，其他条件不变时，增大压强，会使平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小压强，会使平衡向着气体体积增大的方向移动。

[注意] 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应，改变压强平衡不移动。

速率时间图像：

[思考]向充有N2、H2的反应器中加入氦气

(1)若为恒温、恒容，通入氦气后平衡如何移动？______________________