化学原理核心考点化学平衡.docx
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化学原理核心考点化学平衡
钢铁生产是十七世纪从英国开始的第一次产业革命的两大产业之一。
高炉炼铁的主要反应是：
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
其中CO的反应是
C+O2
CO2
CO2+C
2CO②
炼制1吨生铁所需焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉炉顶出来的气体中含有没有利用的CO气体。
开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分之故，于是设法增加高炉的高度。
然而，令人吃惊的是，高炉增高后，高炉尾气中的比例竟然没有改变。
这成了炼铁技术中的科学悬念。
有关人士一直在探究其中的原因，直到十九世纪下半叶，法国科学家勒夏特列经过深入的研究，才将这一迷底解开。
原来，产生上述现象的原因是反应②是一个可逆反应，并且至上而下发生在高炉中有焦炭的地方。
后来的研究说明，在高炉中Fe2O3和CO反应也不能全部转化为Fe和CO2。
✧可逆反应
在同一反应条件下，即能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行
可逆反应不能进行到底，总是反应物与生成物共存
如：
2NO2（g）
N2O4（g）
2HI
H2+I2
2SO2+O2
2SO3
CO+H2O
CO2+H2
SO2+H2O
H2SO3
Fe3++3SCN-
Fe（SCN）3
思考：
1.氢气点燃生成水，电解水生成氢气、氧气，则H2+O2=H2O反应为可逆反应
2.氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是可逆反应
可逆反应特点总结：
（1）不能进行到底，有一定的限度
（2）正反两个方向的反应在同时进行
（3）正逆反应在相同条件下进行
✧化学平衡状态
在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态
特征：
逆：
可逆反应
动：
动态平衡（反应仍在进行）
等：
正逆反应速率相等
定：
反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量一定
变：
条件改变，原平衡被破坏，在新条件下建立平衡
✧化学平衡移动
概念：
可逆反应中，旧平衡被破坏，新化学平衡的建立过程
a）浓度对化学平衡的影响
Fe3++3SCN-
Fe（SCN）3
增加Fe3+或SCN-的浓度，平衡向生成Fe（SCN）3的方向移动，故红色加深。
原因分析：
增加反应物的浓度,V正>V逆，平衡向正反应方向移动
速率-时间关系图：
思考：
当减小反应物的浓度时,化学平衡将怎样移动?
并画出速率-时间关系图
1.在二氧化硫转化为三氧化硫的过程中，应该怎样通过改变浓度的方法来提高该反应的程度？
2.可逆反应H2O（g）＋C（s）
CO（g）＋H2（g）在一定条件下达平衡状态，改变下列条件，能否引起平衡移动？
CO浓度有何变化?
①增大水蒸气浓度②加入更多的碳③增加H2浓度
注意：
①对平衡体系中的固态和纯液态物质，其浓度可看作一个常数，增加或减小固态或液态纯净物的量并不影响V正、V逆的大小，所以化学平衡不移动
②只要是增大浓度，不论增大的是反应物浓度，还是生成物浓度，新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态；减小浓度，新平衡状态下的速率一定小于原平衡状态
③反应物有两种或两种以上,增加一种物质的浓度,该物质的平衡转化率降低,而其他物质的转化率提高
b）压强对化学平衡的影响
压强（MPa）
1
5
10
30
60
100
NH3%
2.0
9.2
16.4
35.5
53.6
69.4
NH3%随着压强的增大而增大，即平衡向正反应的方向移动
解释：
增大压强,正逆反应速率均增大，但增大倍数不一样，平衡向着体积缩小的方向移动
注意：
反应体系中有气体参加且反应前后总体积发生改变
aA（g）+bB（g）
cC（g）+dD（g）（a+b≠c+d）
结论：
对于反应前后气体体积发生变化的化学反应，在其它条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动，减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动
速度-时间关系图：
思考：
对于反应H2O+CO
H2+CO2，如果增大压强,反应速率是否改变,平衡是否移动？
思考：
下列反应达到化学平衡时，增大压强，平衡是否移动？
向哪个方向移动？
移动的根本原因是什么?
①2NO（g）+O2（g）
2NO2（g）
②CaCO3（s）
CaO（s）+CO2（g）
③H2O（g）+C（s）
CO（g）+H2（g）
④H2O（g）+CO（g）
CO2（g）+H2（g）
⑤H2S（g）
H2（g）+S（g）
c）温度对化学平衡的影响
2NO2
N2O4 ∆H=－57kJ
其他条件不变，升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动
原因分析：
在其他条件不变的情况下，升高温度，不管是吸热反应还是放热反应，反映的速率都增大，氮吸热反应增加的倍数大于放热反应增加的倍数，故平衡向吸热反应的方向进行
速率-时间关系图
d）催化剂对化学平衡的影响
同等程度改变化学反应速率，V’正=V’逆，只改变反应到达平衡所需要的时间，而不影响化学平衡的移动
速率-时间关系图
【例1】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的生成速率与C分解的速率相等
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
【例2】下列说法中可以充分说明反应:
P（g）+Q（g）
R（g）+S（g）,在恒温下已达平衡状态的是
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3】下列说法可以证明反应N2+3H2
2NH3已达平衡状态的是
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N－H键形成
【例4】恒温下,反应aX（g）
bY（g）+cZ（g）达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时,X的物质的量浓度由0.1mol/L增大到0.19mol/L,下列判断正确的是
A.a＞b+cB.a＜b+c
C.a=b+cD.a=b=c
【例5】下列事实中不能用平衡移动原理解释的是
A.密闭、低温是存放氨水的必要条件
B.实验室用排饱和食盐水法收集氯气
C.硝酸工业生产中，使用过量空气以提高NH3的利用率
D.在FeSO4溶液中，加入铁粉以防止氧化
【例6】已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是
①生成物的百分含量一定增加②生成物的产量一定增加③反应物的转化率一定增大
④反应物浓度一定降低⑤正反应速率一定大于逆反应速率⑥使用了合适的催化剂
A.①②B.②⑤C.③⑤D.④⑥
✧等效平衡
思考：
在425℃时，在1L密闭容器中进行反应：
H2+I2
2HI,达到平衡，分别说明下列各图所示的涵义。
由图中的事实可以说明化学平衡具有哪些特征？
定义：
在一定条件下，可逆反应只要起始浓度相当，无论经过何种途径，但达到化学平衡时，只要同种物质的体积分数相同，这样的平衡称为等效平衡
✧等效平衡建立条件探究
a）反应前后分子数改变的反应
恒温、恒容
在一定温度下，一个容积固定的密闭容器中发生反应：
2A（g）+B（g）3C（g）+D（g），根据下表有关数据分析恒温、恒容下等效平衡建成的条件
A（mol/L）
B（mol/L）
C（mol/L）
D（mol/L）
平衡时D的体积分数
起
始
充
入
2
1
0
0
a%
0
0
3
1
a%
1
0.5
1.5
0.5
a%
4
2
0
0
b%（a使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的物质的量是否对应相等
恒温、恒压
在一定温度下，一个容积可变的密闭容器中发生反应：
2A（g）+B（g）3C（g）+D（g），根据下表有关数据分析恒温、恒压下等效平衡建成的条件
A（mol/L）
B（mol/L）
C（mol/L）
D（mol/L）
平衡时D的体积分数
起
始
充
入
2
1
0
0
a%
0
0.5
1.5
0.5
a%
4
2
0
0
a%
2
2
0
0
b%（a≠b）
使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的物质的量比是否相等
b）反应前后分子数不变的反应
以2HI
H2+I2为例：
恒温、恒容
HI（mol/L）
H2（mol/L）
I2（mol/L）
平衡时HI的体积分数
起
始
充
入
0
1
1
a%
2
0
0
a%
1
0.5
0.5
a%
4
0
0
a%
恒温、恒压
HI（mol/L）
H2（mol/L）
I2（mol/L）
平衡时HI的体积分数
起
始
充
入
0
1
1
a%
2
0
0
a%
1
0.5
0.5
a%
4
0
0
a%
使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的物质的量比是否相等
✧化学平衡常数
温度（K）
序号
初始浓度（mol/L）
平衡浓度（mol/L）
C0（H2）
C0（I2）
C0（HI）
[H2]
[I2]
[HI]
698.6
①
0.01067
0.01196
0
0.001831
0.003129
0.01767
54.50
②
0.01135
0.009044
0
0.003560
0.001250
0.01559
54.62
③
0.01134
0.007510
0
0.004565
0.007378
0.01354
54.43
④
0
0
0.004489
0.0004798
0.0004798
0.003531
54.16
⑤
0
0
0.010690
0.001141
0.001141
0.008410
54.33
798.6
⑥
0.01135
00.009040
0
0.004560
0.001950
0.008590
8.298
⑦
0
0
0.01655
0.003390
0.003390
0.009770
8.306
⑧
0
0
0.01258
0.002580
0.002580
0.007420
8.271
请根据表中的实验数据计算平衡时
的值，将计算结果填入表中。
请分析计算所得数据，寻找其中的规律。
（1）请分析计算所得的数据，回答在相同温度下数据大小有何特点？
（2）该常数大小与反应的初始浓度大小有无关系？
（3）由1、2、3组所给的初始浓度数据判断刚开始时化学反应进行的方向？
由4、5两组所给的初始浓度数据判断刚开始时化学反应进行的方向？
由此你能否
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