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第2章 第3节 第1课时


第二章 化学反应速率和化学平衡

第三节 化学平衡 第一课时 化学平衡状态

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1 .了解化学反应的可逆性,了解可逆反应的概念、特 点。 2.了解化学平衡建立的过程,能用图像表示。

3.理解化学平衡的特征。
4.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平 衡的影响,认识其一般规律。

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溶解 1. 在一定条件下的饱和溶液中, 溶液中的固体溶质______ 结晶 过程一直进 和溶液中的溶质分子回到固体溶质表面的 _____ 速率 相等, 溶质浓度 行, 而且两种过程的______ 于是饱和溶液中的__________ 质量 都保持不变,由此可知,固体物质的溶解 和固体溶质的______
溶解 ? ? ? ? 可逆 结晶 溶液中的溶质。 过程是_____过程。可表示为固体溶质______

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进行的程度 ,可分为 ____________ 可逆反应 和 2 .根据化学反应 ____________ ①②⑤⑥⑦ , 不可逆反应 _________。判断下列反应,属于可逆反应的是___________ ③④⑧⑨ 。 属于不可逆反应的是___________ ①二氧化硫的催化氧化 ③水的电解 的反应 ②氮气和氢气的化合 ⑤氨气溶于水 ④可燃物的燃烧

⑥氯气溶于水

⑦二氧化硫和水的反应

⑧三氧化硫和水

⑨铁置换硫酸铜溶液中的铜

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一、可逆反应 1.概念

相同条件下,既能向_______ 正反应 方向进行又能向_______ 逆反应 方 在________
向进行的反应。 2.表示方法

正反应 , 约定采用“____ 把从左向右的反应称作________ ? ? ”表示, 逆反应 。 从右向左的反应称作_________
SO2+H2O? ? H2SO3 。 例如:SO2 与 H2O 反应可表示为____________________
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3.特征 相同 ,反应______ 不能 进行到底,反应 可逆反应发生的条件______ 不能 实现完全转化,且反应体系中,与化学反应有关的 物 _______ 共存 。 各种物质________

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二、化学平衡状态 1.化学平衡的建立

在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的
密闭容器中。反应过程如下:

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以上过程可用如图表示:

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一定条件 下, ___________ 可逆反应 中, 2 . 化学平衡状态: _____________ 正反应速率 与______________ 逆反应速率 相等,反应混合物中各种物质 ____________ 浓度和质量保持不变 的状态。 的____________________

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3.化学平衡状态的特征

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4.影响因素 因素 化学平衡的移动 _____ 增大 反应物浓度或_____ 减少 生成物浓度,平衡向正反 应方向移动;反之,逆向移动 吸热反应方向 移动, 其他条件不变,升温平衡向______________ 放热反应方向 移动 降温平衡向______________ 对于有气体参加的反应,其他条件不变,增大压 强,平衡向气体体积减小 _____________的方向移动,减小压 气体体积增大 的方向移动 强,平衡向_______________
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浓度
温度

压强

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因素

化学平衡的移动

同等程度 改变正逆反应速率,对平衡移动 能____________ 催化剂 无影响 ___________
减弱这 结论:如果改变影响平衡的条件之一,平衡将向着_______ 种改变 的方向移动(即勒夏特列原理) _________

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1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”。 (1)可逆反应是指在同一条件下能同时向正逆两个方向进行 的反应。( ) ) (2)Cl2与水的反应是不可逆反应。( 可逆反应。( ) ) )
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(3)NH3和HCl生成NH4Cl与NH4Cl分解生成NH3和HCl互为
(4)可逆反应中反应物的转化率能达到100%。( (5)可逆反应进行到一定程度时,反应就会停止。(

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(6)化学反应达到平衡状态时,反应体系中各物质的浓度相

等。(

)
)

(7) 一定条件下,密闭容器中进行 N2 、 H2 合成氨的反应, 当容器中的压强不变时,表示反应处于平衡状态。(

(8)可逆反应中反应物的转化率不能达到100%。(
(9)存在平衡的过程一定是化学反应过程。( 提示:(1)√ (2)× (7)√ (8)√ (9)× (3)× (4)× (5)× ) (6)×

)

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2.某一可逆反应,一定条件下达到了化学平衡: (1)若化学反应速率改变,化学平衡是否发生移动? (2) 若化学平衡发生移动,化学反应速率是否一定发生改

变?
提示: (1) 若 v 正 、 v 逆 依然相等,则平衡不移动;若不相 等,则平衡移动。 (2)只要平衡发生移动,则反应速率一定变。

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一、化学平衡状态的判断 以反应 mA(g)+nB(g)? ? pC(g)+qD(g)为例来说明。

①各物质的物质的量、质量或
物质的量分数、质量分数一定 混合物体系 中各成分的 ②各气体的体积或体积分数一 定 含量 ③总体积、总压强、总物质的 量一定

平衡

平衡

不一定平衡
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①在单位时间内消耗了m mol A,同时也生 成了m mol A,即v(正)=v(逆)
②在单位时间内消耗了n mol B的同时也消 正、逆 耗了p mol C,即v(正)=v(逆) 反应速 率的关 ③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) = m∶n∶p∶q,v(正)不一定等于v(逆)(平衡 系 与否该式都成立) ④在单位时间内生成了n mol B的同时消耗 了q mol D,均指v(逆)

平衡

平衡 不一定 平衡
不一定 平衡
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①m+n≠p+q 时,总压强一定(其他条件 压 强 一定) ②m+n=p+q 时,总压强一定(其他条件 一定) 混合气 体的平均相 ① Mr 一定,当 m+n≠p+q 时

平衡

不一定平衡

m ?总? [ Mr = ] n ? 总 ? 对分子质量 ( Mr ) ② Mr 一定,但 m+n=p+q 时

平衡

不一定平衡

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温度

任何化学反应都伴随着能量变化, 当体系 温度一定时(其他不变) m 密度一定(ρ= V ) 反应体系内有有色物质时, 颜色稳定不变

平衡

气体的密 度(ρ) 颜色

不一定 平衡 平衡

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[特别提醒] 变。

(1)判断可逆反应是否达平衡的间接判据都可

转化为直接判据。即① v( 正)= v( 逆 );②各组分的百分含量不

(2)表格中的“不一定平衡”是指在现有条件下无法判断反
应是否达平衡。如想进一步判断,必须提供其他附加条件。

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可逆反应:2NO2? ? 2NO+O2 在体积固定的密闭容 器中进行,达到平衡状态的标志的是( )

①单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2 ②单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO ③用 NO2、NO、O2 表示的反应速率的比为 2∶2∶1 的状 态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态
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⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A.①④⑥⑦ C.①③④⑤ B.②③⑤⑦ D.全部

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解析:①中单位时间内生成n mol O2的同时必消耗2n mol NO2,同种物质的生成速率和消耗速率相等,所以①能说明已 达到平衡状态,②所描述的都是指正反应方向的速率,无法判 断;③无论达到平衡与否,同一方向的速率之比总是等于方程

式中的化学计量数之比;④有色气体的颜色不变能够说明已达
到化学平衡状态;因容器体积固定,密度是一个常数,所以⑤ 不能说明;该反应是一个反应前后气体体积不等的反应,容器 的体积又固定,所以⑥⑦均能说明已达到平衡状态。 答案:A
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[规律方法] 化学平衡状态的特征
(1)直接特征 v(正)=v(逆),要求大小相等,方向相反。

①速率特征:指“等”,即v(正)=v(逆)。
②含量特征:指“定”,即反应混合物中各组成成分的含 量保持不变。

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(2)间接特征 指所表述的内容并非直接而是间接反映“等”和“定”的 意义。

①反应物的转化率保持不变。
②产物的产率保持不变。 ③平衡体系的颜色保持不变。 ④绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。

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(3)“特殊”特征 ①体系中气体物质的总质量保持不变。 ②体系中气体物质的总物质的量(或体积或分子个数)保持 不变。

③体系中气体物质的平均相对分子质量保持不变。
④气体的总压强不再发生改变。 ⑤体系中气体的密度不再发生改变。

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[针对训练]1.一定条件下, 在密闭容器中, 能表示反应 X(g) +2Y(g)? ? 2Z(g)一定达到化学平衡状态的是( )

①X、Y、Z 的物质的量之比为 1∶2∶2 ②X、Y、Z 的浓 度不再发生变化 ③容器中的压强不再发生变化 ④单位时

间内生成 n mol Z,同时生成 2n mol Y A.①② C.②③ B.①④ D.③④

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解析:在一定条件下, 可逆反应 X(g)+2Y(g)? ? 2Z(g)达到 平衡状态时,正反应速率等于逆反应速率,单位时间内 X、Y、 Z 各自生成的物质的量等于其消耗的物质的量,X、Y、Z 的浓 度不再发生变化,容器中的压强不再发生变化。但 X、Y、Z 的物质的量之比不一定等于化学计量数之比。

答案:C

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二、外界条件对化学平衡的影响 1.对平衡移动概念的理解

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2.影响因素 以 mA(g)+nB(g)? ? pC(g) ΔH<0,且 m+n<p 为例。

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[ 特别提醒 ] 体:

(1) 向上述平衡体系中充入不参与反应的气

①若容器体积不变,则 v′( 正 ) 、 v′( 逆 ) 均不变,平衡不

移动。
② 若 容 器 体 积 可 变 , 则 v( 正 ) 、 v′( 逆 ) 均 减 小 , 且 Δv′(正)<Δv(逆),平衡向正反应方向移动。

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(2) 若 m + n = p,则增大压强时, v′( 正 ) 、 v′( 逆 ) 同等程 度增大,减小压强时, v′( 正 ) 、 v′( 逆 ) 同等程度减小,平衡 均不移动。

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(2013· 安徽理综)一定条件下,通过下列反应可以制备 特种陶瓷的原料 MgO: MgSO4(s)+CO(g)? ? MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH>0

该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横 坐标 x 的值,重新达到平衡后,纵坐标 y 随 x 变化趋势合理的 是( )

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选项 A

x 温度

y 容器内混合气体的密度

B
C D

CO的物质的量
SO2的浓度

CO2与CO的物质的量之比
平衡常数K CO的转化率

MgSO4的质量(忽略 体积)

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解析: 由于此反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移 动,混合气体质量增加,密度增大, A 正确;当增加 CO 的物 质的量时,相当于增大体系的压强,平衡逆向移动, CO的转 化率减小,CO2与CO的物质的量之比减小,B错误;平衡常数

只与温度有关,与 SO2 的浓度无关, C 错误; MgSO4 为固体,
增加其质量对平衡无影响,所以CO的转化率不变,D错误。 答案:A

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[规律方法]

(1)只涉及固体、液体的反应,压强的影响极

其微弱,一般不考虑。 (2)在容积不变的密闭容器中,向已达到平衡的气体反应体 系中充入和体系中任何物质都不反应的气体,平衡不发生移

动。
(3)在压强不变、体积可变的恒压容器中,向已达到平衡的 气体体系中充入“稀有气体”或不与体系中任一气体反应的其 他气体,会使平衡向着气体体积增大的方向移动。

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[针对训练] 2.(重庆高考)在一个不导热的密闭反应器中, 只 发生两个反应: a(g)+b(g)? ? 2c(g) x(g)+3y(g)? ? 2z(g) ΔH1<0; ΔH2>0。

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进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所作的功),下 列叙述错误的是( )

A.等压时,通入惰性气体,c 的物质的量不变 B.等压时,通入 z 气体,反应器中温度升高 C.等容时,通入惰性气体,各反应速率不变 D.等容时,通入 z 气体,y 的物质的量浓度增大

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解析:本题考查影响化学平衡与反应速率的因素。假定前 者为反应Ⅰ,后者为反应Ⅱ。反应Ⅰ与反应Ⅱ为相关反应,一 个反应平衡的移动会对另一个反应产生影响。等压时充入惰性 气体,反应Ⅱ逆向移动,使体系温度升高,而升温使反应Ⅰ平 衡逆向移动, n(c) 减小,故 A 项错;等压时通入 z 气体, c(z) 增 大,而容器体积增大使得c(x)、c(y)减小,二者均使平衡逆向移 动,而逆反应为放热反应,故反应器中温度升高,B项正确; 等容时通入惰性气体,各组分浓度均保持不变,故反应速率不 变,C项正确;等容时通入z气体,c(z)增大, 反应Ⅱ平衡逆向 移动,n(y)增大,c(y)增大,故D项正确。 答案:A
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对化学平衡状态判据理解不清而出错
在一定温度下的密闭容器中加入 2 mol NO2,发生如 下反应: 2NO2(g)? ? 2NO(g)+O2(g), 此反应达到平衡状态的标 志是( )

A.混合气体的颜色变浅 B.混合气体的密度不再发生变化 C.混合气体中 NO2、NO、O2 的物质的量之比为 2∶2∶1 D.单位时间内生成 2n mol NO 同时生成 2n mol NO2
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[ 易错分析 ]

因分不清给出的间接判断达化学平衡的标

志,而错选B、C。

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[正确解答]
选项 A B 内容分析· 联系指向 混合气体的颜色变浅,说明反应正向进行着 m 密度 ρ= ,气体质量 m、体积 V 不变,故 ρ V 不变 C D 平衡混合气体各成分的物质的量不一定符合化 学计量数之比 此时 NO、NO2 表示的反应速率方向相反,大小 符合化学计量数之比 × √ 结论 × ×

故答案为 D。
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[误区警示] 平衡时注意:

利用混合气体的密度判断反应是否达到化学

(1)若容器体积固定不变,且为反应前后均为气体的反应: m?气? 因密度 ρ= 始终不变,此时不能用密度作判据。 V?容? (2)若容器体积固定不变,但反应前后气体质量不守恒的反 应: 如 C(s)+H2O(g)? ? CO(g)+H2(g), 因反应未达平衡时 m(气) 变化,即密度 ρ 变化,故此时密度可作为判据。
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(3)若容器体积可变化,且反应为气体体积变化的反应:如 N2(g)+3H2(g)? ? 2NH3(g)(Δn≠0)体积 V 变化,密度 ρ 变化, 所以此时密度可作为判据。 总之,用密度作判据时应注意两点: ①容器体积是否可变;②反应方程式的特点。

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理解“勒夏特列原理”不准确出错
在某容器中, C(s)+H2O(g)? ? CO(g)+H2(g)反应达 平衡,在温度、容器体积不变的情况下,向容器中充入一定量 的 H2,当建立新平衡时( )

A.CO、H2 的浓度都比原平衡时小 B.CO、H2 的浓度都比原平衡时大 C.H2、H2O(g)的浓度都比原平衡时大 D.CO、H2O(g)的浓度都比原平衡时大
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[ 易错分析 ]

由于加入一定量 H2 ,以为此时平衡逆向移

动,使 c(H2) 减小。实质是没有理解勒夏特列原理中 “ 减弱 ” 的含义。平衡移动的结果是减弱这种改变而不是“消除”,更

不会“逆转”。
[正确解答] 充入H2,平衡逆向移动,但c(H2)在增大的基 础上减小,而不能消除,故选C项。

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[误区警示] (1)勒夏特列原理使用于一切化学平衡。 (2)改变某一影响化学平衡的条件,平衡向“减弱”这种改

变的方向移动,但并没有“清除”这种改变,如升温,平衡向
吸热反应方向移动,但体系最终温度依然升高;加压,平衡向 气体体积减小的方向移动,但体系的压强最终还是增大等。

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