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2.2 化学平衡（一）
知识图谱
化学平衡
知识精讲
一．可逆反应和不可逆反应
1．溶解过程的可逆性
一定温度下的饱和溶液，存在溶解、结晶平衡，即溶解平衡状态。
（1）表示：固体溶质 溶液中的溶质
（2）溶解平衡状态的含义
在一定温度下的饱和溶液中固体溶质溶解的速率和溶液中溶质分子结晶的速率相等时，饱和溶液的浓度和固体溶质的质量都保持不变。
2．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。用“”表示。
3．不可逆反应
有些反应因逆反应进行程度太小而可忽略，正反应几乎完全进行到底，一般认为这些反应不可逆。例如，H2的燃烧、酸碱中和等。用“===”表示。
4．可逆反应的特点：可逆反应概念的关键词是“同一条件”，可逆反应特点是反应物和生成物共存于体系中，反应不能进行到底，存在反应限度。
例如：将与在密闭容器中发生反应：，充分反应后，容器中存在的物质有：。
二．化学平衡
1．化学平衡的研究对象
化学平衡研究的是可逆反应的规律，如反应进行的程度以及外界条件对反应进行情况的影响等。
2．化学平衡状态的建立
（1）可借助速率－时间图像来理解化学平衡状态的建立与化学反应速率之间的关系。
以可逆反应为例，若开始时只有反应物而没有生成物，此时A和B的浓度最大，因而最大而为零。随着反应的进行，反应物不断减少，生成物不断增多，则逐渐减小，而逐渐增大。当反应进行到某一时刻时，＝，这时就达到了化学平衡状态，如下图甲所示。
若开始时只有生成物而没有反应物，同理，可用和的变化
（2）可借助浓度－时间图象来理解化学平衡的建立与反应过程中物质浓度间的关系，如下图所示。
3．概念：在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率与逆反应速率相等时，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，叫做化学平衡状态，简称化学平衡。
4．特征
（1）“逆”：化学平衡研究的对象是可逆反应。
（2）“等”：化学平衡的实质是正、逆反应速率相等，即：。
（3）“动”：
（4）“定”：平衡体系中，各组分的浓度、质量分数及体积分数保持一定（但不一定相等），不随时间的变化而变化。
（5）“变”：化学平衡是在一定条件下的平衡，若外界条件改变，化学平衡可能会分数移动。
（6）“同”：在外界条件不变的前提下，可逆反应不论采取何种途径，即不论由正反应开始还是由逆反应开始，最后所处的平衡状态是相同的，即同一平衡状态。
5．化学平衡状态的标志
可逆反应达到平衡状态的标志及判断方法如下：以为例：
（1）直接标志：
①速率关系：正反应速率与逆反应速率相等，即：A消耗速率与A的生成速率相等，A消耗速率与C的消耗速率之比等于m : p；
②反应体系中各物质的百分含量保持不变。
（2）间接标志：
①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的改变而改变（）；
②各物质的浓度、物质的量不随时间的改变而改变；
③各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改变。
对于密闭容器中的可逆反应：是否达到平衡还可以归纳如下表：
续表
6．化学平衡的移动
在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态，如果改变影响平衡的条件（如浓度、温度、气体反应压强等），化学平衡状态被破坏（正、逆反应速率不再相等），直至正、逆反应速率再次相等，在新的条件下达到新的化学平衡状态。这个过程称作化学平衡状态的移动，简称平衡移动。
7．勒夏特列原理：如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强、以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
（1）对勒夏特列原理中“减弱”的正确理解
①若增大某物质的浓度，其他条件不变，则平衡向减少该物质的浓度的方向移动，移动后该物质的浓度仍比原平衡中的浓度大。
②若增大平衡体系的压强，其他条件不变，则平衡向减小压强的方向（气体总体积减小的方向）移动，移动后压强比原平衡的压强大。
（2）勒夏特列原理的应用：
8．影响化学平衡的条件
（1）浓度对化学平衡的影响
①实验1
②实验2
③浓度对化学平衡影响的规律
在其他条件不变的情况下，一次性改变浓度对化学平衡的影响如下表所示：
【特别提示】①由于固体或纯液体的浓度是常数，改变固体或纯液体的量并不影响、的大小，因而化学平衡不移动。②作为离子反应，只有改变实际参加反应的离子浓度，对平衡才有影响。
（2）温度对化学平衡的影响
①实验探究
②影响规律
【特别提示】①任何化学反应都伴随着能量的变化（放热或吸热），所以任意可逆反应的化学平衡状态，都能受温度的影响而发生移动。②若某反应的正反应为放（吸）热反应，则逆反应必为吸（放）热反应，吸收的热量与放出的热量数值相等，但符号相反。③对同一化学反应，正反应为吸热反应，升高温度，使、都增大，但增大的倍数更大，即，平衡向吸热反应方向移动；反之，降低温度，使、都 减小，但减小的倍数更大，即，平衡向放热反应方向移动。
（3）压强对化学平衡的影响
①增大压强，平衡向气体体积减小的方向进行；减小压强，平衡向气体体积增大的方向进行。
②对于反应前后气体物质的量不变的反应[如]，改变压强，化学平衡不发生变化。
（4）催化剂与化学平衡
使用催化剂不影响化学平衡状态。由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的程度是等同的，所以平衡状态不变。但应注意，虽然催化剂不使化学平衡状态改变，但使用催化剂可影响可逆反应达到平衡的时间。如下图甲所示
达到平衡后，又加入催化剂，相应的速率－时间图像如上图乙所示。
9．化学平衡移动的规律
三点剖析
一．考点：
1．了解化学反应的可逆性。
2．通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态的标志。
3．通过外界条件对可逆反应速率的影响，掌握化学平衡移动的内在因素。
4．通过实验探究，讨论分析浓度、压强影响平衡移动的规律。
5．理解勒夏特列原理。
二．重难点：
1．化学平衡的建立及可逆反应达平衡的标志。
2．浓度、压强影响平衡移动的规律。
三．易错点：
1．减小反应物浓度的瞬间，逆反应速率不变，正反应速率迅速降低，
2．压强对可逆反应的影响是通过不同程度的改变浓度，从而使得反应速率不相等来改变化学平衡的。
化学平衡状态的标志和判断
例题1、 可逆反应的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系式中能说明反应已达到平衡状态的是（ ）
A.av正(A)＝bv正(B) B.bv正(A)＝av逆(B)
C.av正(C)＝cv正(A) D.av正(A)＝bv逆(B)
例题2、 一定条件下的密闭容器中，可逆反应在下列四种状态中处于平衡状态的是（ ）
A.A选项 B.B选项 C.C选项 D.D选项
例题3、 下列说法中，可以证明反应已达到平衡状态的是（ ）
A.1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键形成
B.1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键断裂
C.3个H—H键形成的同时，有6个N—H键断裂
D.1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键形成
随练1、 下列反应中，属于可逆反应的是（ ）
①，
②，
③，
④，
A.只有① B.①②③ C.①②③④ D.①③④
随练2、 一定条件下反应达到平衡状态的标志是（ ）
A.容器内压强不随时间变化 B.容器内，3种气体AB、A2、B2共存
C.容器中各组分的体积分数不随时间变化 D.AB的消耗速率等于A2的消耗速率
随练3、 一定条件下，在恒容密闭容器中，能表示反应X(气)＋2Y(气)2Z(气)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 B.①④ C.②③ D.③④
影响化学平衡的因素
例题1、 对于任何一个化学平衡体系，采取以下措施，一定会使平衡发生移动的是（ ）
A.加入一种反应物 B.增大体系的压强 C.升高温度 D.使用催化剂
例题2、 如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯（烧杯内有水）中：在（1）中加入CaO，在（2）中不加其他任何物质，在（3）中加入NH4Cl晶体，发现（1）中红棕色变深，（3）中红棕色变浅，下列叙述正确的是（ ）
A.是放热反应
B.NH4Cl溶于水时放出热量
C.烧瓶（1）中平衡混合气的平均相对分子质量增大
D.烧瓶（3）中气体的压强增大
例题3、 在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：
；ΔH1＜0
；ΔH2＞0
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
随练1、 合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为：
　ΔH＜0
反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是（ ）
A.增加压强 B.降低温度 C.增大CO的浓度 D.更换催化剂
随练2、 在一定条件下，反应在一密闭容器中达到平衡。充入适量氢气，增大容器的体积，维持H2的浓度和容器的温度不变，跟原平衡相比较达到新平衡时CO的转化率将（ ）
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断
随练3、 将一定体积的SO3(g)充入恒容的密闭容器中，发生反应并达到平衡；保持温度不变，再充入相同体积的SO3(g)，达到新平衡后，与原平衡相比，下列值减小的是（ ）
A.平均相对分子质量 B.SO3(g)的转化率
C.c(SO3)/c(SO2) D.
勒夏特列原理
例题1、 下列事实能用勒夏特列原理解释的是（ ）
A.加入催化剂有利于合成氨的反应
B.由H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
C.500℃时比室温更有利于合成氨的反应
D.将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应
例题2、 下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（ ）
A.光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小
B.加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C.可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
D.增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3
随练1、 下列事实中，不能用平衡移动原理解释的是（　　）
A.开启啤酒瓶后，瓶中马上泛起大量泡沫
B.对CO（g）+NO2（g）═CO2（g）+NO（g）平衡体系增大压强可使其颜色变深
C.常温下，将1mLpH=3的醋酸溶液加水稀释到100mL，测得其pH＜5
D.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气
拓展
1、 在一定条件下，使NO和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是（ ）
A.反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零
B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零
C.随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变
D.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变
2、 在一个不传热的固定容积的密闭容器中可逆反应，m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是（ ）
①体系的压强不再改变　②体系的温度不再改变　③各组分的浓度不再改变　④各组分的质量分数不再改变　⑤反应速率vA∶vB∶vC∶vQ＝m∶n∶p∶q　⑥单位时间内m mol A断键反应，同时p mol C也断键反应
A.③④⑤⑥ B.①③④⑤ C.②③④⑥ D.①③④⑥
3、 在一定条件下，将3mol A和1mol B两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：。2min末该反应达到平衡，生成0.8mol D，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50%
D.若混合气体的平均相对分子质量不变，则表明该反应达到平衡状态
4、 　ΔH＞0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温　②恒容通入惰性气体　③增加CO浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体，其中能提高COCl2转化率的是（ ）
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
5、 在一定的条件下，将10mol H2和1mol N2充入一密闭容器中，在适当条件下使其发生反应：，达到平衡后。则H2的转化率可能是（ ）
A.35% B.30% C.25% D.75%
6、 下列事实，不能用勒夏特列原理解释的是（ ）
A.反应CO+NO2 CO2+NO△H＜0，升高温度可使平衡向逆反应方向移动
B.合成NH3的反应，为提高NH3的产率，理论上应采取相对较低温度的措施
C.溴水中存在平衡：Br2+H2O HBr+HBrO，当加入AgNO3溶液后，溶液颜色变浅
D.对2HI（g） H2（g）+I2（g），增大平衡体系的压强（压缩体积）可使体系颜色变深
答案解析
化学平衡
化学平衡状态的标志和判断
例题1、
【答案】 B
【解析】 当正反应速率等于逆反应速率时，可逆反应达到平衡状态。正、逆反应速率相等有以下几种表现形式：①若用同一物质表示：v正＝v逆；②若用不同物质表示v逆∶v正＝化学方程式中的化学计量数之比。根据化学方程式中A、B、C间的计量关系，可知上述四个选项中，只有bv正(A)＝av逆(B)表示正、逆反应速率相等。
例题2、
【答案】 D
【解析】 应抓住速率之比等于系数之比：A、B、C三项均不符合。
例题3、
【答案】 A
【解析】 B项，指的是正反应速率；C项，指的是逆反应速率；D项，指的是正反应速率。
随练1、
【答案】 A
【解析】 可逆反应是指在同一条件下既向正反应方向进行，又向逆反应方向进行的反应，符合此条件的只有①。
随练2、
【答案】 C
【解析】 A项，该反应为等体积反应，压强不变不能作为平衡的标志；B项，未到达平衡状态，三种物质也能共存。D项，当AB的消耗速率应等于A2消耗速率的2倍时，该反应才达到平衡状态。
随练3、
【答案】 C
【解析】 ①X、Y、Z的物质的量之比等于其化学计量数之比，不能说明反应已达到平衡状态；④中关系说明v(逆)＞v(正)，反应没有达到平衡。
影响化学平衡的因素
例题1、
【答案】 C
【解析】 A项中，若反应物是固体，增加其用量对平衡移动无影响；B项中，若气体体积反应前后相等，或无气体参与的反应，增大压强，平衡都不会移动；D项，加入催化剂，平衡不移动。
例题2、
【答案】 A
【解析】 ，NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体。（1）中红棕色变深说明平衡左移，平均相对分子质量减小，而CaO和水反应放热，则该反应为放热反应，A对，C错；（3）中红棕色变浅，说明平衡右移，而正反应为放热反应，则证明NH4Cl溶于水要吸收热量，平衡右移时，气体的物质的量减小，压强减小，B、D均错。
例题3、
【答案】 A
【解析】 对化学平衡体系恒压条件下通入惰性气体，为保持恒压，体积增大，相当于压强减小，对第二个反应导致平衡向左移动，则放热，使体系温度升高，对第一个反应平衡左移，c的物质的量减小。等压条件下通入z气体，第二个反应平衡向左移动，放热，反应容器中温度升高，恒容条件下通入惰性气体，总压增大而分压不变，平衡不移动，速率不变；通入z气体，导致第二个反应平衡左移，y的物质的量浓度增大。
随练1、
【答案】 B
【解析】 一般来说，有两种及两种以上反应物的可逆反应中，在其他条件不变时，增大其中一种反应物的浓度，能使其他反应物的转化率升高，但本身的转化率降低，故C项错误。A项因该反应为反应前后气体物质的量相等的反应，故增加压强只能缩短反应达到平衡的时间，并不能使该平衡发生移动，因而无法提高CO的转化率。B项因该反应为放热反应，降低温度能使平衡向右移动，从而提高CO的转化率。D项催化剂只能影响化学反应的速率，改变可逆反应达到平衡的时间，不能提高CO的转化率。
随练2、
【答案】 C
【解析】 保持温度不变，则平衡常数不变。增大容器体积，维持H2的浓度不变，则的值不变，仍等于原平衡常数，平衡不发生移动，故CO的转化率不变，C项正确。
随练3、
【答案】 B
【解析】 本题可采取等效假设法分析，假设在原容器上增加一个相同的容器(两容器有隔板)，保持温度不变，向增加的容器中充入相同体积的SO3(g)，则可建立与原平衡一样的平衡，此时A、B、C、D各项的值均不变，然后抽掉隔板，将容器压缩至原容器大小，则压强增大，平衡逆向移动，气体的总物质的量减小，但总质量不变，因此平均相对分子质量增大；SO3(g)的转化率减小；c(SO2)、c(SO3)均增大，但c(SO3)增大的程度比c(SO2)增大的程度大，则c(SO3)/c(SO2)增大；可看作该反应的平衡常数的倒数，而平衡常数只与温度有关，则不发生变化。
勒夏特列原理
例题1、
【答案】 D
【解析】 A、B两项，改变条件平衡均不移动，不能用勒夏特列原理解释。C项，根据勒夏特列原理，温度越低，NH3%越高，采取500 ℃，主要考虑催化剂的活性和反应速率问题；D项，将混合气体中的氨液化，相当于减小了生成物的浓度，平衡正向移动，有利于合成氨反应。
例题2、
【答案】 B
【解析】 加入催化剂，平衡不移动。
随练1、
【答案】 B
【解析】 A．存在平衡H2CO3 H2O+CO2，打开瓶盖时，压强减小，平衡向右移动，二氧化碳气体溶解度减小，逸出二氧化碳，可以用平衡移动原理来解释，故A不选；
B、对平衡CO（g）+NO2（g） CO2（g）+NO（g），两边气体计量数相等，增大压强平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释，故B选；
C、醋酸是弱电解质存在电离平衡，加水稀释促进电离，体积变化和定量平衡正向进行，共同决定溶液PH，将1mL pH=3的醋酸溶液加水稀释至100mL，测得其pH＜5，能用勒沙特列原理解释，故C不选；
D、实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气，氯气和水的反应是可逆反应，饱和氯化钠溶液中氯离子浓度大，化学平衡逆向进行，减小氯气溶解度，能用勒沙特列原理解释，故D不选，
故选B．
拓展
1、
【答案】 B
【解析】 化学平衡建立过程中，反应物浓度逐渐减小，故正反应速率逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，故逆反应速率逐渐增大，当二者相等时达平衡状态，但都不为零。
2、
【答案】 C
【解析】 由于m、n、p、q的关系未知，所以压强不变不能作为平衡的标志；在整个平衡建立过程中，速率之比均等于化学计量数之比。
3、
【答案】 C
【解析】 　　　　
3 1 0 0
3a a xa 2a
平衡 3－3a 1－a xa 2a
由题意得：2a＝0.8 mol　a＝0.4 mol
＝0.2 mol·L－1
x＝1，A正确。B项，v(A)＝＝＝0.3 mol·L－1·min－1。C项，α(B)＝×100%＝40%。D项，由于气体的总物质的量只有在平衡时才保持不变，所以平均相对分子质量不变能说明该反应达到平衡状态。
4、
【答案】 B
【解析】 ②恒容通入惰性气体，平衡不移动，③增加CO浓度，平衡左移，⑤加入催化剂，平衡不移动。
5、
【答案】 C
【解析】 假设N2全部反应，则转化的H2为3 mol，此时H2的转化率为30%，根据可逆反应的特点，H2的转化率应小于30%。C项正确。
6、
【答案】 D
【解析】 A．该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向逆向移动，所以能用平衡移动原理解释，故A不选；
B．合成氨反应是放热反应，降低温度平衡正向移动，所以为提高NH3的产率，理论上应采取相对较低温度的措施，可以用平衡移动原理解释，故B不选；
C．加入AgNO3溶液后，硝酸银和HBr反应生成AgBr沉淀，促进平衡正向移动，所以溶液颜色变浅，可以用平衡移动原理解释，故C不选；
D．该反应的反应前后气体体积计量数之和不变，所以增大压强平衡不移动，增大压强体积减小，碘蒸气浓度增大体系颜色加深，但平衡不移动，所以不能用平衡移动原理解释，故D选；

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