第二节《化学平衡》.docx
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第二节《化学平衡》
第二节《化学平衡》
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学习目标：
1．了解化学反应的可逆性；
2．理解化学平衡的含义及其与反应速率之间的联系；
3、理解勒夏特列原理的含义。
理解浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。
学习重难点：
1．可逆反应达平衡状态的标志；
2、根据化学平衡移动原理判断化学平衡移动的方向；
3、化学平衡的相关计算；
4、等效平衡规律及其应用；
5、化学平衡图像分析。
基础知识：
方法技巧规律：
一、化学反应速率和化学平衡的内在联系规律
化学平衡的实质是因为外界条件改变时，正、逆反应速率的变化程度不同而导致正、逆反应速率不相等，从而破坏了平衡状态，使平衡发生移动。
可依据条件改变的瞬间与随后的速率变化趋势，确定平衡移动的方向。
二者的关系可以通过下表进行归纳：
平衡
体系
条件变化
速率变化
平衡变化
速率变化曲线
任
一
平
衡
体
系
增大反应物的浓度
υ（正）、υ（逆）均增大，但υ（正）＞υ（逆）
正向移动
减小反应物的浓度
υ（正）、υ（逆）均减小，但υ（逆）＞υ（正）
逆向移动
增大生成物的浓度
υ（正）、υ（逆）均增大，但υ（逆）＞υ（正）
逆向移动
减小生成物的浓度
υ（正）、υ（逆）均减小，但υ（正）＞υ（逆）
正向移动
正反应方向为气体体积增大的放热反应
增大压强或升高温度
υ（正）、υ（逆）均增大，但υ（逆）＞υ（正）
逆向移动
减小压强或降低温度
υ（正）、υ（逆）均减小，但υ（正）＞υ（逆）
正向移动
正反应方向为气体体积缩小的吸热反应
增大压强或升高温度
υ（正）、υ（逆）均增大，但υ（正）＞υ（逆）
正向移动
减小压强或降低温度
υ（正）、υ（逆）均减小，但υ（逆）＞υ（正）
逆向移动
任
一
平
衡
体
系
使用正催化剂
υ（正）、υ（逆）均增大，但υ（正）=υ（逆）
不移动
使用负催化剂
υ（正）、υ（逆）均减小，但υ（正）=υ（逆）
不移动
二、达到化学平衡状态的标志
举例反应
mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）
混合物体系中各万分的含量
（1）各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
（2）各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
（3）各气体的体积或体积分数一定
平衡
（4）总压强、总体积、总物质的量一定
不一定平衡
正、逆反应速率的关系
（1）在单位时间内消耗了mmolA同时生成了nmolB，即υ（正）=υ（逆）
平衡
（2）在单位时间内消耗了nmolB同时生成了pmolC，均指υ（正）
不一定平衡
（3）υA︰υB︰υC︰υD=m︰n︰p︰q，υ（正）不一定等于υ（逆）
不一定平衡
（4）在单位时间内生成了nmolB，同时消耗了qmolD，均指υ（逆）
不一定平衡
压强
（1）m+n≠p+q时，总压强一定（其它条件一定）
平衡
（2）m+n=p+q时，总压强一定（其它条件一定）
不一定平衡
混合气体的平均相对分子质量Mr
（1）Mr一定时，只有当m+n≠p+q时
平衡
（2）Mr一定，但m+n=p+q时
不一定平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量变化，在其它条件不变的情况下，体系温度一定时
平衡
体系的密度
密度一定
不一定平衡
其它
如体系颜色不再变化
平衡
三、等效平衡规律
1、等温、等容条件下，左右气相物质化学计量系数不等的可逆反应，改变起始加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质（一边倒），其物质的量对应相同，则它们互为等效平衡。
如下表，对于可逆反应：
2A（g）+B（g）3C（g）+D（g）
A
B
C
D
等效说明
①
2mol
1mol
0
0
①②⑤、③④互为等效平衡，表现在物质的量、质量、体积、物质的量浓度、组分百分含量（物质的量分数、质量分数、体积分数）相同。
（即完全相同）
②
1mol
0.5mol
1.5mol
0.5mol
③
0
1mol
3mol
1mol
④
2mol
2mol
0
0
⑤
0
0
3mol
1mol
2、等温、等容条件下，左右气相物质化学计量数相等的可逆反应，改变起始加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质（一边倒），其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。
如下表，对于可逆反应：
2A（g）+2B（g）3C（g）+D（g）
A
B
C
D
等效说明
①
2mol
2mol
0
0
①②③⑤、④⑥互为等效平衡，表现在组分百分含量（物质的量分数、质量分数、体积分数）相同。
（即成比例）
②
4mol
4mol
0
0
③
0.8mol
0.8mol
1.5mol
0.5mol
④
0
1mol
3mol
1mol
⑤
0
0
1.5mol
0.5mol
⑥
2mol
3mol
0
0
3、等温、等压条件下，任何有气相物质参加的可逆反应，改变起始加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质（一边倒），其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。
如下表，对于可逆反应：
2A（g）+B（g）3C（g）+D（g）
A
B
C
D
等效说明
①
2mol
3mol
0
0
①②③⑤、④⑥互为等效平衡，表现在物质的量浓度、组分百分含量（物质的量分数、质量分数、体积分数）相同。
（即成比例）
②
4mol
6mol
0
0
③
0
1mol
1.5mol
0.5mol
④
0
1mol
3mol
1mol
⑤
1mol
3.5mol
3mol
1mol
⑥
3mol
3mol
0
0
四、平衡移动方向与反应物转化率的关系
1、温度和压强的影响
温度或压强改变后，若能引起平衡向正反应方向移动，则反应物的转化率一定增大。
2、反应物用量的影响
（1）若反应物只有一种，如aA（g）bB（g）+cC（g），增加A的用量，A的浓度增大，平衡正向移动：
恒温恒容条件下，A的转化率与气态物质的化学计量数有关：
a=b+c，A的转化率不变；
a＞b+c，A的转化率增大；
a＜b+c，A的转化率减小。
恒温恒压条件下，A的转化率不变。
（2）若反应物不只一种，如aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）：
①若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，则A的转化率减小，B的转化率增大。
若只减少A的量，平衡向逆反应方向移动，则B的转化率减小。
②若反应物A、B的物质的量同倍数地增加，平衡向正反应方向移动：
恒温恒容条件下，反应物的转化率与气态物质的化学计量数有关：
a+b=c+d，A的转化率不变；
a+b＞c+d，A的转化率增大；
a+b＜c+d，A的转化率减小。
恒温恒压条件下，反应物的转化率不变。
五、化学平衡图像
常见的图像有υ-t图像、转化率-时间图、物质的量-压强-温度图等。
1、υ-t图像：
既能表示反应速率的变化，又能表示平衡移动的速率-时间图，如图所示：
A图，t=0时，υ正＞υ逆=0，表明反应由正反应开始；t=t1时，υ正′＞υ正，υ逆′=υ逆，表明在改变条件的瞬间，υ正变大，υ逆不变，是加入了一种反应物；t＞t1时，υ正′＞υ逆′表明平衡向正反应方向移动了，随后又达到新的平衡。
B图，反应由正反应开始；υ正、υ逆在改变条件时同时增大；平衡向逆反应方向移动了。
C图，反应由正反应开始；υ正、υ逆在改变条件时同时同倍数增大；平衡未移动。
2、转化率-时间图，如图中A、B所示：
A图，先出现拐点的先达平衡，即“先拐先平”，说明T2＞T1。
B图，同理说明p2＞p1。
3、物质的含量-压强-温度图，如图中A、B所示：
对上述图像，采取“定一议二”法，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。
4、其它。
在一定条件下，将X、Y按不同的物质的量比放入密闭容器中反应，平衡后测得X和Y的转化率（α）与起始两物质的物质的量之比[n（X）/n（Y）]的关系如图中A所示，据此可推知X、Y的化学计量数之比为3︰1。
如图中B，曲线是其它条件不变时，某反应物的最大转化率（α）与温度（T）的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示υ正＞υ逆的点是3，表示υ正＜υ逆的点是1，而2、4点表示υ正=υ逆。
六、化学平衡计算
一般思路和方法是建立模式、确定关系、依据题意列出方程。
如反应mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g），令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达平衡后，A的物质的量变化为mxmol。
mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）
n起始（mol）ab00
n变化（mol）mxnxpxqx
n平衡（mol）a-mxb-nxpxqx
对于反应物：
n（平）=n（始）-n（变）
对于生成物：
n（平）=n（始）+n（变）
在体积固定不变的容器中，浓度同样遵循上述规律。
1、转化率的计算
A的转化率=已转化量/转化前总量×100%=mx/a×100%（量表示物质的量、浓度、体积、质量等）
2、各组分的体积分数（φ）
φ（A）=混合物中A的量/混合物的总量×100%=（a-mx）/（a-mx+b-nx+px+qx）×100%（量表示物质的量或体积）
3、平均相对分子质量的变化规律
气体平均摩尔质量M=m（总）/n（总）（Mr和M在数值上相等），对于上述反应，平衡前后气体总质量不发生变化，则有下列规律：
（1）若m+n=p+q，Mr不变；
（2）若m+n＞p+q，n（总）减小，Mr增大；
（3）若m+n＜p+q，n（总）增大，Mr减小。
说明：
①当混合气体在平衡移动前后总质量发生改变，而总物质的量不发生改变时，Mr随m的变化而变化，m增大，Mr增大，m减小，Mr减小。
②当混合气体在平衡移动前后总质量和总物质的量都发生变化，Mr可能增大，也可能减小，也可能不变，究竟如何变化取决于平衡移动后混合气体总质量与总物质的量变化的相对大小。
4、阿伏加德罗定律的应用
（1）T、V恒定时：
p（平）/p（始）=n（平）/n（始）
（2）T、p恒定时：
V（平）/V（始）=n（平）/n（始）
（3）T、p恒定时：
ρ（平）/ρ（始）=M（平）/M（始）
七、化学平衡移动的应用
1、判断状态
由压强的改变，根据平衡移动的方向，可以判断反应物或生成物的状态。
如：
mA（g）+nBpC（g），若m=p，加压后平衡向正反应方向移动，则可判断B为气态；若加压后平衡不移动，则B为固态或液态。
2、判断系数
由压强的改变，根据平衡移动的方向，可以判断方程式中某气态物质的计量数或反应物和生成物之间的计量数大小关系。
如：
可逆反应A（g）+nB（g）2C（g）达平衡后，改变体系的压强，平衡不移动，则可判断n=1。
再如：
可逆反应mAnB（g）+pC（s），压强改变对υ正与υ逆的影响如图所示：
则可判知：
m＞n，且A为气态。
3、判断反应热
由温度的改变，根据化学平衡移动的方向，可以判断正反应或逆反应是吸热还是放热。
如：
可逆反应mA+nBpC，当其它条件不变时，温度分别为T1和T2时（T1＞T2），反应物B的百分含量与时间的关系如图所示：
则可以判断出此反应的正反应为放热反应。
4、判断转化率
根据条件改变对化学平衡的影响，可以判断达到新平衡时某反应物转化率的提高或降低以及平衡体系中某组分百分含量的变化。
5、解释工业生产问题
根据影响化学平衡的条件以及化学平衡移动原理，可以解释工业生产中的具体问题。
如：
合成氨反应：
N2+3H22NH3，在工业上，①c（N2）︰c（H2）＞1︰3，既可使平衡向合成氨的方向移动，又可提高H2的转化率；②采用高压，可以使平衡向合成氨的方向移动，提高氨的平衡浓度，提高N2与H2的转化率。
高考题型及课堂作业
一、考查达到平衡状态的标志
1、在一定温度下，向aL密闭容器中加入1molX气体和2molY气体，发生如下反应：
X（g）+2Y（g）2Z（g），此反应达到平衡的标志是：
A．容器内压强不随时间变化
B．容器内各物质的浓度不随时间变化
C．容器内X、Y、Z的浓度之比为1︰2︰2
D．单位时间消耗0.1molX同时生成0.2molZ
2、在一定条件下，将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生反应：
3A（g）+B（g）xC（g）+2D（g）。
2min后该反应达到平衡，生成0.8molD，并测得C的浓度为0.2mol·L-1。
下列判断错误的是：
A．x=1
B．2min内A的反应速率为0.3mol·L-1·min-1
C．B的转化率为40%
D．若混合气体的密度不变则表明该反应达到平衡状态
3、在一定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物理量不发生变化时，表明反应：
A（g）+2BC（g）+D（g）已达平衡的是：
A．混合气体的压强B．混合气体的密度
C．B的物质的量浓度D．气体的总物质的量
二、考查影响平衡移动的因素
4、将H2（g）和Br2（g）充入恒容密闭容器中，恒温下发生反应H2（g）+Br2（g）2HBr（g）；△H＜0，平衡时Br2（g）的转化率为a；若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2（g）的转化率为b。
a与b的关系是：
A．a＞bB．a=bC．a＜bD．无法确定
5、各可逆反应达平衡后，改变反应条件，其变化趋势正确的是：
三、有关等效平衡的考查
6、已知H2（g）+I2（g）2HI（g）；△H＜0。
有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol，乙中加入HI0.2mol，相同温度下分别达到平衡。
欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是：
A．甲、乙提高相同温度
B．甲中加入0.1molHe，乙不变
C．甲降低温度，乙不变
D．甲增加0.1molH2，乙增加0.1molI2
7、向某密闭容器中充入1molCO和2molH2O（g），在催化剂和高温条件下发生反应：
CO+H2OCO2+H2。
当反应达平衡时，CO的体积分数为x。
若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达平衡时CO的体积分数大于x的是：
A．0.5molCO+2molH2O（g）+1molCO2+1molH2
B．1molCO+1molH2O（g）+1molCO2+1molH2
C．0.5molCO+1.5molH2O（g）+0.4molCO2+0.4molH2
D．0.5molCO+1.5molH2O（g）+0.5molCO2+0.5molH2
8、在一固定容积的密闭容器中，充入3molA和2molB发生反应：
3A（g）+2B（g）xC（g）达平衡后，C的体积分数为w%。
若维持容积和温度不变，按0.6molA、0.4molB和2.4molC加入该容器中，达平衡后C的体积分数仍为w%。
则x为多少？
四、有关平衡图像的推理和应用
9、在密闭容器中进行反应：
H2（g）+I2（g）2HI（g）。
在温度T1和T2时，产物的量与反应时间的关系如图所示。
符合图示的正确判断是：
A．T1＞T2，△H＞0
B．T1＞T2，△H＜0
C．T1＜T2，△H＞0
D．T1＜T2，△H＜0
10、某化学科研小组研究在其它条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律（图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量）：
根据以上规律判断，下列结论正确的是：
A．反应Ⅰ：
△H＞0，p2＞p1
B．反应Ⅱ：
△H＜0，T1＞T2
C．反应Ⅲ：
△H＞0，T2＞T1或△H＜0，T2＜T1
D．反应Ⅳ：
△H＜0，T2＞T1
11、如图是温度和压强对X+Y2Z反应影响的示意图。
图中纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。
下列叙述正确的是：
A．上述可逆反应的正反应为放热反应
B．X、Y、Z均为气态
C．X和Y中只有一种为气态，Z为气态
D．上述反应的逆反应的△H＞0
五、化学平衡的综合应用
12、恒温下，将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）
（1）若反应进行到某时刻t时，nt（N2）=13mol，nt（NH3）=6mol，计算a的值。
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L（标准状况下），其中NH3的含量（体积分数）为25%。
计算平衡时NH3的物质的量。
（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同）：
n（始）∶n（平）=。
（4）原混合气体中，a∶b=。
（5）达到平衡时，N2和H2的转化率之比，α（N2）∶α（H2）=。
（6）平衡混合气体中，n（N2）∶n（H2）∶n（NH3）=
13、在一个容积固定的反应器中，有一个可左右移动的密闭隔板，两侧分别进行如图所示的可逆反应。
各物质的起始加入量如下：
A、B和C均为4.0mol，D为6.5mol，F为2.0mol，设E为xmol，当x在一定范围内变化时，均可通过调节反应器温度，使两侧反应都达平衡，并且隔板恰好处于反应器的正中位置。
请填写下列空白：
（1）x=4.5，则右侧反应在起始时向（填“正反应”或“逆反应”）方向进行。
欲使起始反应维持向该方向进行，则x的最大取值应小于。
（2）若x分别为4.5和5.0，则在这两种情况下，当反应达平衡时，A的物质的量是否相等？
（填“相等”“不相等”或“不能确定”），其理由是。
课外练习
1、体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：
2SO2+O2
2SO3，并达到平衡。
在这过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率
A、等于p%B、大于p%C、小于p%D、无法判断
2、某温度下在密闭容器中发生如下反应：
2M（g）+N（g）
2E（g），若开始时只充入2molE（g）,达平衡时，混合气体的压强比起始时增大了20%；若开始时只充入2molM和1molN的混合气体，达平衡时M的转化率为
A、20%B、40%C、60%D、80%
3、一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生下列反应：
2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g），达到平衡后改变下述条件，SO3气体平衡浓度不改变的是
A、保持温度和容器体积不变，充入1molSO2（g）
B、保持温度和容器内压强不变，充入1molSO3（g）
C、保持温度和容器内压强不变，充入1molO2（g）
D、保持温度和容器内压强不变，充入1molAr（g）
4、一定温度下，反应2SO2+O2
2SO3，达到平衡时，n（SO2）:
n（O2）:
n（SO3）＝2:
3:
4。
缩小体积，反应再次达到平衡时，n（O2）＝0.8mol，n（SO3）＝1.4mol，此时SO2的物质的量应是
A、0.4molB、0.6molC、0.8molD、1.2mol
5、在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：
2NO2（g）
N2O4（g）达到平衡时，再向容器内通入一定量的NO2（g），重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO2的体积分数
A、不变B、增大C、减小D、无法判断
6、恒温恒压下，在容积可变的器皿中，反应2NO2（g）
N2O4（g）达到平衡后，再向容器内通入一定量NO2，又达到平衡时，N2O4的体积分数
A、不变B、增大C、减小D、无法判断
7、同温同压下，当反应物分解了8%时，总体积也增加8%的是
A、2NH3（g）
N2（g）+3H2（g）B、2NO（g）
N2（g）+O2（g）
C、2N2O5（g）
4NO2（g）+O2（g）D、2NO2（g）
2NO（g）+O2（g）
8、可逆反应N2＋3H2
2NH3的正、逆反应速率可用各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、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）
9、哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。
现向一密闭容器中充入1molN2和3molH2，在一定条件下使该反应发生。
下列有关说法正确的是
A、达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3
B、达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C、达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化
D、达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零
10、已知反应A2（g）＋2B2（g）
2AB2（g）；△H＜0，下列说法正确的是
A、升高温度，正向反应速率增加，逆向反应速率减小
B、升高温度有利于反应速率增加，从而缩短达到平衡的时间
C、达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动
D、达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动
11、在一定温度不同压强（p1＜p2）下，可逆反应2X（g）
2Y（g）＋Z（g）中，生成物Z在反应混合物中的体积分数（
）与反应时间（t）的关系有以下图示，正确的是
ABCD
12、对可逆反应4NH3g＋5O2g
4NOg＋6H2Og，下列叙述正确的是
A、达到化学平衡时，4
正O2＝5
逆NO
B、若单位时间内生成xmolNO的同时，消耗xmolNH3，则反应达到平衡状态
C、达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大
D、化学反应速率关系是：
2
正NH3＝3
正H2O
13、一定温度下，反应：
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g），达到化学平衡状态的标志是
A、c（N2）﹕c（H2）﹕c（NH3）=1﹕3﹕2
B、N2，H2和NH3的质量分数不再改变
C、N2与H2的物质的量之和是NH3的物质的量的2倍
D、单位时间内每增加1molN2，同时增加3molH2
14、对于反应2SO2+O2
2SO3,下列判断正确的是
A、2体积2SO2和足量O2反应，必定生成2体积SO3
B、其他条件不变，增大压强，平衡必定向右移动
C、平衡时，SO2消耗速度必定等于O2生成速度的两倍
D、平衡时，SO2浓度必定等于O2浓度的两倍
15、在一密闭容器中，反应aA（g）
bB（g）达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则下列说法不正确的是
A、平衡向正反应方向移动了B、物质A的转化率减少了
C、物质B的质量分数增加了D
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