专题2　 化学反应速率和化学平衡 第二单元　 化学反应的方向和限度

（二）化学平衡状态 安溪铭选中学化学组

注意：可逆反应总是不能进行到底，得到的总是反应物与生成物的混合物。 什么是可逆反应？ 在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应。 NH3＋H2O NH3·H2O NH4＋＋OH－ 注意：可逆反应总是不能进行到底，得到的总是反应物与生成物的混合物。

A.Z为0.3mol/L B.Y2为0.35mol/L C.X2为0.2mol/L D.Z为0.4mol/L 例题 (全国）在密闭容器中进行如下反应X2(g)+Y2 (g)⇌2Z(g) 已知X2﹑Y2﹑Z的起始浓度分别为0.1mol/L﹑0.3mol/L﹑0.2mol/L。 在一定的条件下，当达到平衡时，各物质的浓度有可能是 A.Z为0.3mol/L B.Y2为0.35mol/L C.X2为0.2mol/L D.Z为0.4mol/L 答:AB

V=1L的密闭容器，800℃，1atm, CO + H2O CO2 + H2 分析下列实验数据 C始 0. 1 0. 1 0 0 （mol/L) 0.5min 0.08 0.08 0.02 0.02 1min 0.06 0.06 0.04 0.04 2min 0.05 0.05 0.05 0.05 4min 0.05 0.05 0.05 0.05

开始时c(CO) 、c(H2O)最大，c(CO2) 、c(H2)=0 所以，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，进行到一定程度，总有那么一刻，正反应速率=逆反应速率，且正反应速率和逆反应速率的大小不再变化 。

正反应速率=逆反应速率 这时，同一瞬间正反应生成CO2和H2 的分子数等于逆反应消耗的CO2和H2的分子数。 反应仍在进行，但是四种物质的浓度均保持不变，达到动态平衡，这就是“化学平衡状态”。

化学平衡状态 反应速度 v ｖ正 化学平衡 ｖ正=ｖ逆 ｖ逆 时间t

强调三点 1、定义： 前提条件：可逆反应 实质：正反应速率 = 逆反应速率 标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。 化学平衡状态，就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。 前提条件：可逆反应 强调三点 实质：正反应速率 = 逆反应速率 标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。

2、化学平衡状态的特征 (1)等：正反应速率=逆反应速率 (2)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。 (3)动：动态平衡(正逆反应仍在进行) (4)变： 条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。

化学平衡是一种“动态平衡”。旧的平衡破坏了，又会建立起新的平衡。

重要题型 判断可逆反应达到平衡状态？ ①容器内N2、H2、NH3三者共存 ②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等

④t min内生成1molNH3同时消耗0.5molN2 ⑤t min内，生成1molN2同时消耗3molH2 ⑥ 某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-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容器内的平均摩尔质量不再发生变 化

平衡 3、判断化学平衡状态的方法 项目 混合体系中各组分的 含量 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 m A(g) + n B (g)  p C (g) +q D (g) 是否平衡 混合体系中各组分的 含量 各物质的物质的量或物质的量的分数一定 平衡 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 不一定

正、逆反应速率关系 在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA 在单位时间内消耗了nmolB的同时消耗了pmolC m A(g) + n B (g)  p C (g) +q D (g) 是否 平衡 正、逆反应速率关系 在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA 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 ） 不一定 ひ(A) ׃ひ(B) ׃ひ(C) ׃ひ(D) == m ׃ n ׃ p ׃ q，ひ正不一定等于ひ逆

m A(g) + n B (g)  p C (g) +q D (g) 是否 平衡 压强 不一定 当m + n≠p + q 时，总压力一定（其它条件一定） 当m + n =p + q时，总压力一定（其它条件一定） 不一定 混合气体的平均M 当 m + n≠ p + q 时，M一定 当 m + n = p + q 时，M一定

注意化学反应的特点 气体密度 ρ C（s）+CO2（g）  2CO（g）（ρ一定） 平衡 N2（g）+3H2（g）  2NH3（g）（ρ一定） 不一定 H2（g）+I2（g） 2HI（g）（ρ一定）

[例题] A、C、F 在一定的温度下，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的分解速率相等。 B.单位时间生成n molA，同时生成3n molB。 C.A、B、C的物质的量浓度保持不变。

D.A、B、C的分子数之比为1 ：3 ：2 。 E.容器中气体的密度保持不变。 F.混合气体的平均摩尔质量保持不变。 G.容器中气体的总压强保持不变。

化学平衡状态的标志: （1）等速标志，υ正 = υ逆 （本质特征） ① 同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。 ② 不同的物质：速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是不同方向的速率。

（2）恒容标志，反应混合物中各组成成分的浓度保持不变（外部表现）： ①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。 ② 各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。

（2）恒容标志，反应混合物中各组成成分的浓度保持不变（外部表现）： ③ 若反应前后的物质都是气体，且总体积不等，则气体的总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）均保持不变。 ④ 反应物的转化率、产物的产率保持不变。

练习1、当可逆反应2SO2+O2 2SO3达平衡时, 通入18O2, 再次平衡时, 18O存在于（ ） A.SO3 O2 B.SO2 SO3 C. SO2 O2 D.SO2 O2 SO3

练习2、 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.3v正（N2）＝v正（H2） B.v正 （N2）＝ v逆（NH3） C.2v正（H2）＝3v逆（NH3） D.v正（N2）＝3v逆（H2） C

[例题] 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 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) 并达到平衡，反应过程中，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的转化率为（　 ）。 A.等于p% 　　　 B.大于p% 　　　 C.小于p% 　　 D.无法判断 B

[拓展] 对于aA(g)+bB(g) dD(g)，分别 取等物质的量的A和B，充入体积相同的甲、乙两个容器中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变。试分别讨论：在相同温度下，当 ① n前>n后， ② n前=n后, ③ n前<n后时，

甲、乙两容器达到平衡时的反应物的转化率、百分含量，产物的百分含量，平衡混合气体的平均分子量，平衡时的总压强、混合气体的总物质的量，有什么关系？

项 目 a 、b 、d的关系 a+b>d a+b=d ①反应物的转化率 ②反应物质量分数 ③产物的质量分数 a+b<d 项 目 a 、b 、d的关系 a+b>d a+b=d a+b<d ①反应物的转化率 ②反应物质量分数 ③产物的质量分数 甲 < 乙 甲 < 乙 甲 = 乙 甲 > 乙 甲 = 乙 甲 > 乙 甲 < 乙 甲 = 乙 甲 < 乙

项 目 a 、b 、d的关系 a+b>d a+b=d a+b<d ④平衡混合气体的总物质的量 ⑤容器内气体压强 项 目 a 、b 、d的关系 a+b>d a+b=d a+b<d ④平衡混合气体的总物质的量 ⑤容器内气体压强 ⑥平衡混合气体的平均摩尔质量 甲 > 乙 甲 = 乙 甲 < 乙 甲 < 乙 甲 = 乙 甲 < 乙 甲 < 乙 甲 > 乙 甲 > 乙

通过上例作深入的讨论，我们已经知道两个不同的容器，加入相同的初始量可能达到同一平衡状态。 下面，我们将继续讨论对于同一可逆反应，当起始时加入物质的物质的量不同，达到平衡状态时，各组成成分的含量分别有什么关系？

[例题] 在一个固定体积的密闭容器中,加入 2molA和1molB,发生反应:2A(g) + B(g) 3C(g) + D(g) 达到平衡时,C的浓度为Wmol/L 。若维持容器体积和温度不变，按下列几种配比 作为起始物质，达到平衡后，C的物质的量浓 度:_______________大于 Wmol/L、_________等于Wmol/L、_______小于Wmol/L。 A、B、C、F、I D、G E、H

A．4molA+1molB B．2molA+2molB C．4molA+2molB D．3molC+1molD E．2molA+1molB+3molC+1molD F．3molC+1molD+1molB G．1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD H. 3molC+2molD I．4molC+1molD

讨论并归纳： 在恒温、恒容(T,V)下，对于上述反应来说（注意反应方程式的特点），加入物质的物质的量不同时，什么时候可以达到同一平衡状态呢？

[小结] 在恒温恒容下，若反应前后全为气体且总体积不等，只改变起始时加入物质的物质的量，如果根据反应方程式中的计量数换算成等号同一边的物质的物质的量，只要对应物质的物质的量相等就可达到同一平衡状态。

此时，混合物中各物质的质量（物质的量）百分含量与已知的平衡状态相同，物质的量、浓度、甚至总压强、总物质的量也相同。

思考: 上面例题的化学方程式中，n前≠n后。若n前 = n后，什么时候才能达到同一平衡状态呢？

[例题] 在一个固定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应：H2 (g) +Br2 (g) 2HBr (g),已知加入1mol H2和2mol Br2时，达到平衡后生成a mol HBr(见下表“已知”项)。在同温同压下,且保持平衡时各组成成分的百分含量不变,对下列编号⑴和⑵的状态,填写表中的空白:

编 号 起始状态(mol) 平衡时HBr(mol) H2 Br2 HBr 已知 1 2 a (1) 4 (2) 0.5a 2a 0.5

在恒温恒容(T,V)下，若反应前后气体物质的总体积相等： 只改变起始时加入物质的物质的量，如根据可逆反应方程式的计量数换算成等号同一边的物质的物质的量，对应物质的物质的量之比相等，各组分的百分含量与已知的平衡状态相同。 但各组分的物质的量及浓度不一定相同。

课后思考题: 上述两例都是在同温、同体积（T，V）的情况下的等效平衡，如果是同温、同压的条件，上述两例又如何才能达到等效平衡呢？请大家回去思考。

The end