化学平衡的标志和特征

n 反应掉的 ( A ) ( A )% 100% n 加入的总 ( A ) c反应掉的 ( A ) 100% c加入的总 ( A )
注意： 1、反应物A的平衡转化率是该条件最大转化率。 2、反应物的转化率可以用于表一个反应的进行程度。 3、反应物的转化率受外界条件（温度和浓度）的影响。
是否平衡
一定 平衡 不一定 平衡 不一定 平衡
平衡
密 度 度(ρ)
温 度
运用密度和平均相对分子质量判断化学平衡状态时，先明确 m m ρ 和 M 的含义：ρ＝ V ，M ＝ n ，如固定容积时，若气体的密度不 变，判断反应是否达到平衡，取决于是否有固体或液体参与反 应．全部是气体时，反应过程密度始终不变，有非气体参加或生 成时，密度不变，则气体质量不变，反应达到平衡状态．
如：(1)对于反应前后的气体物质的分子总 数不相等的可逆反应（N2+3H2 2NH3） 来说，可利用混合气体的总压、总体积、 总物质的量是否随着时间的改变而改变来 判断是否达到平衡。 (2)对于反应前后气体物质的分子数相等的 可逆反应：（H2+I2(g) 2HI），不能用 此标志判断平衡是否到达，因为在此反应 过程中，气体的总压、总体积、总物质的 量都不随时间的改变而改变。
【例1】能够说明 N2 + 3H2 器中已达到平衡状态的是 ：
2NH3反应在恒容密闭容
⑤⑥⑧⑩
①容器内N2、H2、NH3三者共存 ②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等 ③ 容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2 ④t min内生成1mol NH3同时消耗0.5mol N2
⑤t min内，生成1mol N2同时消耗3mol H2
小结：化学平 衡的标志
① 正反应速率等于逆反应速率 ② 各成分的百分含量保持不变 ③ 各物质的浓度不变 特征量一定，达到平衡 ④ 各物质的转化率不变 ⑤ 对于气体计量数和前后不相等的反应， 压强保持不变
判断可逆反应达到平衡状态？
重要题型：
【练习１】 在一定温度下,可逆反应 A(气)+3B(气) 2C(气)达到平衡的标志是 （ AC ） A. C的生成速率与C分解的速率相等
项 目 混合
体系 中各 组分 的 含量
mA(g) + nB(g)
pC(g) +qD(g)
是否 平衡
平衡 平衡 平衡 不一定 平衡
各物质的物质的量 或物质的量的分数一定 各物质的质量或质量分数一定 各气体的体积或体积分数一定 总压强、总体积、 总物质的量一定
4、判断化学平衡状态的方法⑫
项 目 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 是否平衡
cp(C)· q(D) c 平衡常数的数学表达式 K = cm(A)·n(B) c
注意：书写平衡常数关系式的规则
1)如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平 衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系 式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。 K=c(CO2) 如:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) K=c(CO)/[c(CO2) · 2)] c(H CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)
3、影响平衡常数的因素及平衡常数的意义
(1)平衡常数K与温度有关，与浓度无关，由K随温度 的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。 若正反 应是吸热反应,升高温度,K 增大;若正反应是放热反 应,升高温度,K 减少; 例如：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) 的浓度平衡常数与温度的关系如下： 温度 平衡常数 623K 66 .9 698K 54.4
各物质的百分含量保持不变。
比K、Qc
比前后
间接反映出v正＝v逆的说法常常有： (1)单位时间内某化学键断裂的条数与单位时间内生成该化学键(或另外的 化学键)的条数关系； (2)单位时间内消耗某物质的物质的量与生成该物质(或其他物质)的物质的 量关系； (3)给出在同一反应的同一时间内用不同物质表示的反应速率等等。
平衡
不一定 平衡
当 m + n = p + q 时，M一定
4、判断化学平衡状态的方法⑭
项 目
注意化学反应的特点 C(s)+CO2(g) 2CO(g) (ρ一定)
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) (ρ一定) H2(g)+I2(g) 2HI(g) (ρ一定)
任何化学反应都伴随着能量变化，在其 他条件不变的条件下，体系温度一定时
判断某时刻反应是否达平衡及反应方向 在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用 该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积 的比即浓度商Q与K比较大小来判断。
对于可逆反应: mA(g)+nB (g) Qc< k, Qc = k, Qc > k， pC(g)+qD(g)
c (C )c ( D) QC m n c ( A)c ( B)
4、判断化学平衡状态的方法⑬
是否 项目 mA(g) + nB(g) pC(g) +qD(g) 平衡 当 m + n≠ p + q 时，总压力一定 平衡 (其它条件一定) 压强 当 m + n = p + q 时，总压力一定 不一定 (其它条件一定) 平衡
混合气 体的平 均相对 分子质 量(M)
当 m + n≠ p + q 时，M一定
⑥ 某时间内断裂3mol H-H键的同时，断裂6mol N-H键 ⑦容器内质量不随时间的变化而变化 ⑧容器内压强不随时间的变化而变化 ⑨容器内密度不再发生变化
⑩容器内的平均相对分子质量不再发生变化
注意
对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为 平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前（反应过程 中）是否发生变化。若是则可；否则，不行。
p
q
未达平衡，正向移动。
达平衡，平衡不移动。
未达平衡，逆向进行
化学平衡状态的标志：
1)混合气体的总压、总体积、总物质的量 不随时间的改变而改变；
2 、 间 接 的
2)各物质的浓度不随时间的改变而改变；
3)各物质的物质的量不随时间改变而改变； 4)体系密度、温度、平均相对分子质量等
3、判断化学平衡状态的方法⑪
利用“变量恒定，达到平衡” 判断 选定反应中“变量”，即随反应进行而变化的量，当变量 不再变化时，反应已达平衡。常见的变量有： 1、气体的颜色； 2、对于气体体积变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容 反应时的压强； 3、对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量变化的反应 来说，混合气体的平均相对分子质量； 4、对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气 体的密度等等。即“变量恒定，达到平衡”。
再如: 稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必 写在平衡关系式中，如：Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+ K=c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-)
2)同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，用 不同的化学反应方程式表示时，其对的平衡常数的表达 式亦不同，但它们之间相互关联。
4、当反应物以反应方程式前的计量数的比例加入时，
该反应的各反应物的转化率相等。
(三）化学平衡状态的标志： 以xA+yB zC为例，化学平衡到达的标志有： 比正逆
1、 直 接 的
VA· =VA· 耗 生 速率( V正=V逆) VA· :VC· =x:z 耗 耗 V 耗 生 “双向同时，符合比例”。 A· :VB· =x:y；
（3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式 中相应的化学计量数之比。△c(A):△c(D)=a:d
Baidu Nhomakorabea
例：在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.10mol混合物充 入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得 c(H2)=0.0080mol/L，求： (1)反应的平衡常数 (2)其它条件不变，充入的H2(g)和I2(g)各0.20mol,求 达平衡时各物质的平衡浓度。 方法：三段式 答案：
（一）化学平衡状态的概念与特征
1、定义： 化学平衡状态，就是在一定条件下
可逆反应里，当正反应 速率与逆反应速率相等 时，反应混合物中各组成成分的百分含量保持 不变的状态。
强 调 四 点
速 条件：一定条件（温度、浓度与压强） 正反应 率 速率 相等 对象：可逆反应 逆反应 本质：正反应速率=逆反应速率 速率
2NO2 (g)
c( N 2O4 ) K2 2 c ( NO2 )
N2O4
2NO (g) +O2(g)
N2O4 (g)
c( N 2O4 ) K3 2 c ( NO) c(O2 ) c 2 ( NO2 ) c( N O ) 2 2 2 4 c ( NO) c(O2 ) c ( NO2 ) K1 K 2
△
2HI(g),
763K 45.9
通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判 断上可逆反应的正方向是放热反应.
(2)平衡常数K值的大小，可推断反应进行的程度。
K 值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的 转化率越大；K 值越小，表示反应进行的程度越小， 反应物的转化率越小。 (3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来 说，反应的平衡常数K≥105，认为正反应进行得基本 完全；K ≤10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆 反应较完全）。
4、有关化学平衡常数的计算
对于反应: aA + bB cC + dD
达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意。 （1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度； 反应物A: c平(A)=c0(A) - △c(A) （2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度
生成物D: c平(D) = c0(D) +△c(D)
（1）H2+I2
2HI
K=0.25
（2）0.016mol/L、0.016mol/L、0.008mol/L
5、转化率与平衡转化率（α）
转化率α ：反应进行的过程中已反应掉了的反应物占 反应物总量的百分比。 用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用 平衡转化率α来表示反应限度。 对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)
同：条件相同，某一可逆反应无论是从正反应开始还是从逆反 应开始，最终均可达到同一平衡状态。
（等效平衡）
(二)化学平衡常数与转化率
1.定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状 态时，生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之 积的比值是一个常数，这个常数称是该反应的化学平衡常 数(简称平衡常数)，用符号K表示。 由于该常数是以浓度 幂之积的比值表示，故又称浓度平衡常数，用K表示。 2.数学表达式： 对于反应: mA (g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
现象：各组分百分含量(或质量)、浓度 （或体积分数）等保持不变 “特征量一定，达到平衡”
时间
2、化学平衡状态的特征
(1)逆：研究对象可逆反应。 (2)动：动态平衡（正逆反应仍在进行） (3)等：正反应速率=逆反应速率≠0 (对同一物质而言) (4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的百分含 （各种物质） 量一定. (5)变：条件变化，化学平衡状态将被破坏,直到在新的条件下 建立新的平衡。
在单位时间内消耗了mmolA 的同时生成了mmolA
正 逆 反 应 速 率 关 系 在单位时间内消耗了nmolB 的同时消耗了pmolC 在单位时间内生成了nmolB的 同时消耗了qmolD(均指ひ逆)
平衡 平衡 不一定 平衡 不一定 平衡
ひ(A) ‫׃‬ひ(B) ‫׃‬ひ(C) ‫׃‬ひ(D) ==m ‫ ׃‬n ‫ ׃‬p ‫ ׃‬q ひ正不一定等于ひ逆
B. 单位时间内生成nmolA,同时生成 3nmolB C. A、B、C的浓度不再变化
D. A、B、C的分子数比为1:3:2
【练习2】 下列说法中可以充分说明反应: P(气)+Q(气) R(气)+S(气) , 在恒温 下已达平衡状态的是（ B ） A. 反应容器内压强不随时间变化 B. P和S的生成速率相等 C. 反应容器内P、Q、R、S四者共存 D. 反应容器内总物质的量不随时间而 变化
例 N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1 = 1.60 10 5 1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2 = 3.87 10 2 K1 K2 ， K1 = K22
3)多重平衡规则：若干方程式相加(减)，则总反应的 平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商) 例题: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 c2 ( NO2 ) k1 2 c ( NO) c(O2 )