化学平衡状态标志和判断讲义

1、 一、教学目的：一、教学目的： 1、了解化学反应的可逆性，理解化、了解化学反应的可逆性，理解化 学平衡的涵义。学平衡的涵义。 2、掌握达到平衡的标志。、掌握达到平衡的标志。 3、学会判断化学反应是否达到平衡。、学会判断化学反应是否达到平衡。 4、掌握等效平衡的一些知识。、掌握等效平衡的一些知识。 一、化学平衡的概念。一、化学平衡的概念。 在一定条件下的可逆反应里，正反应在一定条件下的可逆反应里，正反应 和逆反应速率相等，反应混合物中各和逆反应速率相等，反应混合物中各 组分的浓度保持不变的状态叫化学平组分的浓度保持不变的状态叫化学平 衡状态。它的建立与反应途径无关，衡状态。它的建立与反应途径无关

2、， 从正反应或逆反应开始都可以建立平从正反应或逆反应开始都可以建立平 衡状态。衡状态。 二、达到平衡的标志：二、达到平衡的标志： 1、逆：化学平衡研究的对象是可逆反应，、逆：化学平衡研究的对象是可逆反应， 可逆反应不能进行到底，即反应过程中反可逆反应不能进行到底，即反应过程中反 应物（生成物）不能全部转化为生成物应物（生成物）不能全部转化为生成物 （反应物）。（反应物）。 2、“动动”达到平衡时，达到平衡时，V正 正=V逆逆 0，即，即 化学平衡是动态平衡，正反应和逆反应仍化学平衡是动态平衡，正反应和逆反应仍 在继续进行。在继续进行。 3、等、等V正 正=V逆逆它的具体含义有两个方面 它的具体

3、含义有两个方面 （1）用同一种物质来表示反应速率时，）用同一种物质来表示反应速率时， 该物质的生成速率与消耗速率相等。即单该物质的生成速率与消耗速率相等。即单 位时间内生成与消耗某反应物（生成物）位时间内生成与消耗某反应物（生成物） 的量相等。的量相等。 （2）用不同种物）用不同种物 质来表示反应速质来表示反应速 率时速率不一定率时速率不一定 相等但必须符合相等但必须符合 两方面两方面 （i）表示两个不同的）表示两个不同的 方向。方向。 （ii）速率之比）速率之比=浓度浓度 的变化量之比的变化量之比=物质的物质的 量的变化量之比量的变化量之比=化学化学 方程式中相应的化学方程式中相应的化学 计

4、量数之比。计量数之比。 例：下列说法中，可以证明反应例：下列说法中，可以证明反应N2+3H2 2NH3已达到平衡状态的是（已达到平衡状态的是（ ） A 1个个NN键断裂的同时，有键断裂的同时，有3个个H-H键形键形 成成 B 1个个NN键断裂的同时，有键断裂的同时，有3个个H-H键断键断 裂裂 C 1个个NN键断裂的同时，有键断裂的同时，有6个个N-H键断键断 裂裂 D 1个个NN键断裂的同时，有键断裂的同时，有6个个N-H键形键形 成成 分析：分析：A、NN断裂代表正反应速率，断裂代表正反应速率， H-H键形成代表逆反应速率，且比值为键形成代表逆反应速率，且比值为1： 2，正确。，正确。 B

5、、NN断裂，断裂，H-H断裂都只代表逆反应断裂都只代表逆反应 速率，错误。速率，错误。 C、N-H键断裂代表逆反应速率，键断裂代表逆反应速率，NN断断 裂代表正反应速率，且裂代表正反应速率，且N2:NH3=1:2， 正确正确 D、表示反应速率的方向一致，、表示反应速率的方向一致，错误。错误。 答案：答案：A、C 4、定：因为、定：因为V正 正=V逆逆 0，所以同一瞬，所以同一瞬 间，同一物质的生成量等于消耗量。总的间，同一物质的生成量等于消耗量。总的 结果是混合体系中各组成成分的物质的量、结果是混合体系中各组成成分的物质的量、 质量，物质的量浓度，各成分的百分含量质量，物质的量浓度，各成分的百

6、分含量 （体积分数、质量分数），转化率，等不（体积分数、质量分数），转化率，等不 随时间变化而变化。或在反应过程中，某随时间变化而变化。或在反应过程中，某 一直在变化的物理量（如一直在变化的物理量（如M、p、T等）等） 某一时刻保持不变即达到了平衡。有气体某一时刻保持不变即达到了平衡。有气体 参与的可逆反应：参与的可逆反应： （1）从反应混合气体的平均相对分子质量）从反应混合气体的平均相对分子质量 M考虑考虑 总 总 n m M （I）若各物质均为气体）若各物质均为气体 对于非等摩反应，如对于非等摩反应，如2SO2+O2 2SO3，M 一定可做为平衡标志。一定可做为平衡标志。 对于等摩反应，对

7、于等摩反应，H2+Cl2=2HCl，M一定不一定不 能做为平衡标志。能做为平衡标志。 （II）若有非气体参与，无论等摩非等摩）若有非气体参与，无论等摩非等摩 反应，如反应，如C(s)+O2(g) CO2(g)， CO2(g)+C(s) 2CO(g)，M一定可标志达到一定可标志达到 平衡。平衡。 v m （2）从气体密度考虑）从气体密度考虑 （I）当反应前后各成分均为气体时）当反应前后各成分均为气体时 恒容：恒容：总为恒值，不能做平衡标志。总为恒值，不能做平衡标志。 恒压：等摩反应，恒压：等摩反应，总为恒值，不能作总为恒值，不能作 平平 衡标志。衡标志。 非等摩反应，非等摩反应，为一定值时，可为

8、一定值时，可 做做 为平衡标志。为平衡标志。 （II）当有非气体物质参与时）当有非气体物质参与时 恒容：恒容：为一定值时，可作平衡标志。为一定值时，可作平衡标志。 恒压：恒压：为一定值时，可作平衡标志。为一定值时，可作平衡标志。 （3）从体系）从体系 内部压强考虑：内部压强考虑： 因为恒容、恒因为恒容、恒 温条件下，温条件下， n(g)越大则压越大则压 强强p就越大，就越大， 则无论各成份则无论各成份 是否均为气体，是否均为气体， 只需考虑只需考虑 n(g)。 当当n(g)=0，即等摩反应，即等摩反应 则则p为恒值，不能作平衡为恒值，不能作平衡 标志。标志。 n(g)0，则当，则当p一定时，一

9、定时， 可做平衡标志。可做平衡标志。 （4）从体系内部温度考虑：当化学平）从体系内部温度考虑：当化学平 衡尚未建立成平衡发生移动时，反应总衡尚未建立成平衡发生移动时，反应总 要放出或吸收热量，若为绝热体系，当要放出或吸收热量，若为绝热体系，当 体系内温度一定时，则标志达到平衡。体系内温度一定时，则标志达到平衡。 练习练习1：可逆反应。：可逆反应。2HI(g) H2(g)+I2(g)在在 密闭容器中进行，当下列密闭容器中进行，当下列4项中某项不取随项中某项不取随 时间变化时，才能说明反应已达平衡（时间变化时，才能说明反应已达平衡（ ） A 容器内压强容器内压强 B 平均相对分子质量平均相对分子质

10、量 C 各组分浓度各组分浓度 D 混合气体颜色混合气体颜色 分析：该反应是一个气体体积不变的反分析：该反应是一个气体体积不变的反 应，在任何情况下，混合气体的质量、物质应，在任何情况下，混合气体的质量、物质 的量，平均相对分子质量保持不变，在恒容的量，平均相对分子质量保持不变，在恒容 下，气体的密度保持不变；在恒温、恒容下，下，气体的密度保持不变；在恒温、恒容下， 气体压强很难不变。反应混合物中只有气体压强很难不变。反应混合物中只有I2(g)有有 颜色，混合气体的颜色不变，说明颜色，混合气体的颜色不变，说明I2(g)的浓度的浓度 不变，反应达到平衡。不变，反应达到平衡。 答案：答案：C D 注

11、意：对于反应前后气体体积不变的反应，注意：对于反应前后气体体积不变的反应， 通常不能用物质的量、容器的压强，气体的通常不能用物质的量、容器的压强，气体的 密度平均相对分子质量等是否变化作为判断密度平均相对分子质量等是否变化作为判断 平衡状态的标志。平衡状态的标志。 练习练习2：在一定条件下，反应：在一定条件下，反应 2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g)达到平衡状态达到平衡状态 的标志是（的标志是（ ） A 单位时间内生成单位时间内生成2n molA，同时生成，同时生成n molD B 容器内的压强不随时间而变化容器内的压强不随时间而变化 C 单位时间内生成单位时间内生成n molB，同

12、时消耗，同时消耗1.5n molC D 容器内混合气体密度不随时间而变化容器内混合气体密度不随时间而变化 分析：分析：A：生成：生成A指逆反应方向，生指逆反应方向，生 成成D指正反应方向指正反应方向 符合化学计量数符合化学计量数 比，比，A正确。正确。 B：由于此反应为等摩反应，压强始终不：由于此反应为等摩反应，压强始终不 变，所以此反应压强不能做为平衡的标志。变，所以此反应压强不能做为平衡的标志。 C：生成：生成B的方向指逆反应方向，消耗的方向指逆反应方向，消耗C的的 方向也指逆反应方向，方向一致，方向也指逆反应方向，方向一致，C错误。错误。 D：由于此反应物质皆为气体，且又是等：由于此反应

13、物质皆为气体，且又是等 摩反应，所以密度始终不变，此反应密度摩反应，所以密度始终不变，此反应密度 不能做为平衡的标志。不能做为平衡的标志。 答案：答案：A 1 2 D A C C 练习练习3： 在一定条件下，化学反应在一定条件下，化学反应N2+3H2 2NH3 达到平衡，下列说法正确的是（达到平衡，下列说法正确的是（ ） A 容器内平均相对分子质量不随时间变化容器内平均相对分子质量不随时间变化 B N2、H2、NH3的浓度之比为的浓度之比为1:3:2 C N2减少的速率和减少的速率和NH3减少的速率之比为减少的速率之比为 1:2 D 气体体积为初始体积的气体体积为初始体积的 2 1 分析：由于

14、分析：由于M= 而此反应又为非等摩而此反应又为非等摩 反应，反应，M不随时间变化相当于不随时间变化相当于C固定，固定， M可做为平衡的标志，可做为平衡的标志，A正确。正确。 B、由于物质的浓度变化量之比、由于物质的浓度变化量之比=化学方化学方 程式计量比，所以若程式计量比，所以若N2、H2、NH3以以1:3:2 的比例投料，则任何状况下的比例投料，则任何状况下N2:H2:NH3的的 浓度比都等于浓度比都等于1:3:2。 总 总 n m C、N2的减少指正反应，的减少指正反应，NH3的减少指逆的减少指逆 反应，反应， C正确。正确。 D、由于此反应体积减少的量恰好为原来、由于此反应体积减少的量恰

15、好为原来 初始体积的一半，所以任何状况下气体体初始体积的一半，所以任何状况下气体体 积都为初始体积的积都为初始体积的 D错误。错误。 答案为答案为A、C 2 1 3 2 NH N V V 2 1 练习练习4：在一定条件下，反应：在一定条件下，反应2NO+O2 2NO2达到平衡的标志（达到平衡的标志（ ） A NO、O2、NO2分子数目比是分子数目比是2:1:2 B 反应混合物中各组成物质的浓度相等反应混合物中各组成物质的浓度相等 C 混合气体的颜色不再发生变化混合气体的颜色不再发生变化 D 混合气体的平均相对分子质量不变混合气体的平均相对分子质量不变 分析：若起始投料分析：若起始投料NO:O2

16、:NO2=2:1:2， 任何状态下任何状态下NO、O2、NO2分子数目之比都分子数目之比都 为为2:1:2 A错误。错误。 B、平衡的标志是浓度固定，而不是浓度、平衡的标志是浓度固定，而不是浓度 相等，所以相等，所以B错误。错误。 C、混合气体的颜色是由、混合气体的颜色是由NO2的浓度决定，的浓度决定， 颜色不再发生变化，说明颜色不再发生变化，说明NO2的浓度固定，的浓度固定， C正确。正确。 D、由于体系中物质皆为气体，且该反应、由于体系中物质皆为气体，且该反应 为非等摩反应，所以平均分子量可以做为为非等摩反应，所以平均分子量可以做为 平衡标志，平衡标志，D正确。正确。 答案：答案：C、D

17、练习练习5：在：在2NO2 N2O4的可逆反应中，下列状的可逆反应中，下列状 态属平衡状态的是（态属平衡状态的是（ ） A V正 正=V逆逆0时的状态 时的状态 B NO2全部转变成全部转变成N2O4的状态的状态 C NO2=N2O4的状态的状态 D N2O4不再分解的状态不再分解的状态 E 混合物中，混合物中，NO2的百分含量不再改变的状态的百分含量不再改变的状态 F NO2的分子数与的分子数与N2O4分子数的比值为分子数的比值为2:1的状的状 态态 G 体系的颜色不再发生变化的状态体系的颜色不再发生变化的状态 分析：化学反应达到平衡时，分析：化学反应达到平衡时，V正 正=V逆逆， ， 但反

18、应仍在进行，反应速率不为零，故但反应仍在进行，反应速率不为零，故A 正确。正确。 平衡时，各组分的百分含量保持不变，但平衡时，各组分的百分含量保持不变，但 并不一定存在并不一定存在NO2等于等于N2O4，或二者分，或二者分 子数之比为子数之比为2:1的情况，所以的情况，所以C、F错误，错误，E 正确。正确。 由于该反应是可逆反应，反应不能进行到由于该反应是可逆反应，反应不能进行到 底，达平衡时，存在着反应物与生成物共底，达平衡时，存在着反应物与生成物共 存的体系。故存的体系。故B错误。错误。 对于对于2NO2 N2O4这个具体的反应而言，这个具体的反应而言， 由于由于NO2呈棕色而呈棕色而N2

19、O4无色，达平衡时各无色，达平衡时各 组分的百分含量保持不变，体系的颜色也组分的百分含量保持不变，体系的颜色也 就不再改变。就不再改变。 答案：答案：A、E、G 5、变：改变影响化学平衡的条件，、变：改变影响化学平衡的条件， 平衡就被破坏，正逆反应速率不再相等，平衡就被破坏，正逆反应速率不再相等， 平衡发生移动，直至建立新的平衡。平衡发生移动，直至建立新的平衡。 6、化学平衡的建立与反应的途径无关。、化学平衡的建立与反应的途径无关。 同一可逆反应，只有条件相同（即温度、同一可逆反应，只有条件相同（即温度、 压强相同）并按化学方程式计量数的相应压强相同）并按化学方程式计量数的相应 量配比，使容器

20、中总质量保持不变，则无量配比，使容器中总质量保持不变，则无 论从正反应开始，还是从逆反应开始，或论从正反应开始，还是从逆反应开始，或 正、逆反应同时开始，最终都会达到同一正、逆反应同时开始，最终都会达到同一 平衡状态。平衡状态。 二、等效平衡二、等效平衡 1、对于同一可逆反应，当外界条件不变时，、对于同一可逆反应，当外界条件不变时， 反应无论从正反应开始，还是从逆反应开反应无论从正反应开始，还是从逆反应开 始都可建立同一平衡状态。始都可建立同一平衡状态。 2、等效平衡类型、等效平衡类型 （1）恒温恒容时非等摩反应，物料相当。）恒温恒容时非等摩反应，物料相当。 如如2SO2+O2 2SO2，恒容

21、时，充入，恒容时，充入 2molSO2、1molO2和充入和充入2molSO3时等效。时等效。 练习：在一定温度下，把练习：在一定温度下，把2mol SO2和和 1mol O2通入一个一定容积的密闭容器里，通入一个一定容积的密闭容器里， 发生如下反应：发生如下反应：2SO2+O2 2SO3，当此，当此 反应进行到一定程度时，反应混合物就处反应进行到一定程度时，反应混合物就处 于化学平衡状态，现在该容器中维持温度于化学平衡状态，现在该容器中维持温度 不就，令不就，令a、b、c分别代表初始加入的分别代表初始加入的SO2、 O2和和SO3的物质的量（的物质的量（mol）。如）。如a、b、c 取不同的数值，它们必须满足一定的相互取不同的数值，它们必须满足一定的相互 关系，才能保证达到平衡时，反应混合物关系，才能保证达到平衡时，反应混合物 中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的 完全相同，请填写下列空白：完全相同，请填写下列空白： 催化剂催化剂 （1）若）若a=0，b=0，则，则c= _ 。 （2）若）若a=0.5，则，则b= _和和c= _。 （3）a、b、c必须满足的一般条件是（请用必须满足的一般条