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从一个反应看化学平衡(四川 李晓峰)关键词：化学平衡，关于化学平衡的计算高温高压催化剂化学平衡对于初学者来说是有一定的难度的，因为它十分灵活而又多变。现在我们以合成氨反应（N2+3H2 2NH3）为例进行理解。我们知道影响化学反应速率有浓度、温度、压强、催化剂等，而化学平衡又与可逆反应的正逆化学反应速率密切相关。一、浓度高温高压催化剂例1：在反应N2+3H2 2NH3；H=92.4KJ/mol的平衡体系中，当减少氨气的浓度后，下列说法正确的是（ ）A平衡向逆反应方向移动B正反应速率先变大后变小C平衡不移动D逆反应速率先变小后变大分析：反应可以用下图表示：V正V正=V逆t2t10V正=V逆VV逆当生成物的浓度减小，V正，V逆均减小，但V正减小的倍数小于V逆减小的倍数，此时V正V逆，在达到新的平衡以前。V正逐渐减小，V逆逐渐增大，直到V正再次与V逆相等，又达到新的平衡。答案：D从本题可以看出浓度对化学平衡的影响：无论增大反应物的浓度还是增大生成物浓度，V正和V逆反应速率均增大，只是V正、V逆增大的倍数不同。因此，在其它条件不变时，增大反应物浓度（或减小生成物浓度），平衡向正反应方向移动。反之，无论减小反应物的浓度还是减小生成物浓度，V正和V逆反应速率均减小，只是V正，V逆减小的倍数不同。因此，在其它条件不变时，减小反应物浓度（或增大生成浓度），平衡向逆反应方向移动。催化剂高温高压例2 在反应N2+3H2 2NH3；H=92.4KJ/mol的平衡体系中，将混合物的温度降低，下列叙述正确的是（ ）A正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动B正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动C正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向正反应方向移动D正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动分析：如图所示V逆V正V正=V逆t0V正=V逆V温度降低，V正、V逆均突然变低，又H=92.4KJ/mol，所以正反应为放热反应，V正减小的倍数小于V逆减小的倍数，故，平衡向正反应方向移动。答案：C从本题可以看出温度对化学平衡的影响：升高温度，V正、V逆均增大，若正反应为吸热反应，则平衡向正反应方向移动，反之，若正反应为放热反应，则平衡向逆反应方向移动。降低温度，V正、V逆增减小，若正反应为吸热反应，则平衡向逆反应方向移动；反之，若正反应为放热反应，则平衡向正反应方向移动。总之，升高温度，平衡向吸热方向移动，降低温度，平衡向放热反应方向移动。三、压强催化剂高温高压例3：在反应N2+3H2 2NH3；H=92.4KJ/mol达到平衡后，将混合物的压强增大，下列叙述正确的是（ ）A正反应速率和逆反应速率都增大，平衡方向正反应方向移动B正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡了向逆反应方向移动C正反应速率和逆反应速率都减小，平衡了向正反应方向移动D正反应速率和逆反应速率都减上，平衡了逆反应方向移动分析：如图所示，增压强，正反应速率均增大，只是增大的倍数不同。答案：AV正V正=V逆t2t10VV逆V正=V逆从本题可以看出压强对化学平衡的影响。压强要分反应前后气体分子数相等和不等两种。前后气体分子数相等的反应，增大反应体系的压强，容器的体积减小，化学反应速率变化的倍数相同，因此化学平衡不发生移动，只是各气体物质的浓度增大了。反应前后气体分子数不等的反应，在其它条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动，如合成氨反应，平衡会向正反应方向移动。反之，减小压强，会使化学平衡向气体体积增大的方向移动，如合成氨反应，平衡会向逆反应方向移动。注意事项：I、对全是固体或液体的反应体系压强对平衡移动无影响。 II、改变压强，同时体积发生变化时才对平衡移动有影响。四、催化剂高温高压催化剂例4 在反应N2+3H2 2NH3；H=92.4KJ/mol进行过程中，若加入某种高效的催化剂，则下列叙述正确的是（ ）A正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动B正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动C正反应速率和逆反应速率同等程度的减小，平衡不移动D正反应速率和逆反应同等程度的增大，平衡不移动分析：如图所示，加催化剂，正逆反应速率同等程度的改变。若使用正催化剂则如图4中平衡，若使用负催化剂，则如图4中平衡。本题使用正催化剂，很显然选D。V正=V逆VtV正=V逆答案：D。V正=V逆t1从本题可以看出催化剂对化学平衡的影响催化剂能同等程度地加快正、逆反应速率，平衡不移动。影响化学平衡的因素除了以上4种还有很多，在此，不要求掌握。我们也可以从合成氨反应（N2+3H2 2NH3）对化学平衡的计算进行理解。高温高压催化剂五、化学平衡的计算化学平衡的计算是高中化学的难点也是重点，其主要计算模式是用“三步法”进行计算。我们以合成氨反应为例进行讲解。高温高压催化剂N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)“一步”始a b 0“二步”变x 3x 2x“三步”平ax b3x 2x 1第一步：在化学反应方程式的各物质下面写出起始投料量2第二步：对应的写出反应进行至某一时刻各物质的变化量3第三步：根据平衡了时的各物质的量列出方程注意事项： 变化量之比二化学方程式化学计量数之比；a、b可指物质的量、浓度、气体的体积等。对反应物来说：平衡量=起始量变化量 对生成物来说：平衡量=起始量+变化量例5 在0.2L的固定容器中通入0.4molN2，0.8molH2，经2分钟后，容器内有NH3 0.2mol，则此反应的平均反应速率V(H2)为（ ）A0.45B0.09mol/(Lmin)C1.8mol/(Lmin)D0.45mol/(Lmin)分析：设2分钟内消耗H2的物质的量为XN2+3H2 2NH3“一步”：起始 0.4 0.8 0“二步”：变化 x 0.12“三步”：平衡 0.8x 0.12可得x=0.18mol所以V(H2)=答案：D跟踪练习：一定条件1反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)（正反应放热）在某一时间段中反应速率与反应过程的曲线关系如图，则氨的百分含量最高的一段时间（ ）V逆VV逆V正V正t时间t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 At0t1Bt2t3Ct3t4Dt5t6高温高压催化剂2.在反应3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)中，经一段时间后，氨的浓度增加了0.6mol/L，在此时间内用H2表示的平均反应速率为0.45mol/(Ls)，则反应所经历的时间为（ ）A0.44sB1sC0.33sD2s催化剂高温高压3.在反应N2+3H2 2NH3；H=92.4KJ/mol达到平衡后，保持温度和压强不变，向混合物中充入稀存气体，下列说法正确的是