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化学平衡状态及其特征
第二章 化学反应速率与化学平衡
1.认识化学平衡状态
2.知道化学平衡的特征
3.学会判断可逆反应是否达到平衡
合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题，原理如下：
2NH3
N2 + 3H2
催化剂
高温、高压
如何提高生产效率呢 只要尽力提高化学反应速率，生产效率就一定高吗
可逆反应
在相同条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
1.概念：
2.特点——“三同一小”
①三同：a.相同条件下；b.正逆反应同时进行；c.反应物与生成物同时存在。
②一小：任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。
可逆反应
【概念辨析】判断正误
(1)反应物和生成物能相互转化的反应都是可逆反应(　　)
(2)可逆反应不能进行到底，反应物和生成物并存(　　)
(3)可逆反应进行到一定程度时，反应就会停止(　　)
(4)可逆反应中反应物的转化率不能达到100%(　　)
(5)H2和O2的化合与H2O的分解是可逆反应(　　)
(6)乙酸和乙醇的酯化反应与乙酸乙酯在碱性条件下的水解反应是可逆反应(　　)
化学平衡状态
一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应 速率 ，反应物的浓度和生成物的浓度 ，我们称为“ 化学平衡状态”，简称化学平衡。
相等
不再改变
建立过程
反应开始时：
随着反应进行：
反应物浓度 ， v正 ；
生成物浓度从0开始 ，v逆 ；
达到平衡时：
v正最大，v逆=0；
减小
减小
增大
增大
v正=v逆，各组分的浓度不再变化
化学平衡状态
如何判断一个化学反应是否到达了平衡状态？化学平衡状态有什么特征呢？
特
征
③动：
②等：
④定：
⑤变：
①逆:
动态平衡（v(正)= v(逆) ≠0）
v(正)= v(逆)
平衡时反应物和生成物浓度保持不变。
条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。
可逆反应
判断达到化学平衡的标志
1.等速标志
①同种物质：
vA(正)=vA(逆)
②不同种物质：
vA(正)与vB(逆)之比等于它们化学系数之比
v正(N2)：v逆(H2)=1:3
v正(N2)：v逆(NH3)=1:2
成键数=断键数
一正一逆，正逆相等
2NH3
N2 + 3H2
催化剂
高温、高压
判断达到化学平衡的标志
【例】在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是　　　。
BCD
A.单位时间内生成n mol A,同时生成 3n mol B
B.生成C的速率与C分解的速率相等
C.3v正(A)=v逆(B)
D.单位时间内生成n mol A,同时生成 2n mol C
E.单位时间内消耗2n mol A,同时消耗 2n mol C
速率关系判断可逆反应是否平衡
1.文字描述时：同侧词义相反，异侧词义相同。
2.横等式表示时：必须有正、逆两字，自己计量数在对方前面。
判断达到化学平衡的标志
2.直接标志——变量不变
如果一个量是随反应进行而改变的（即变量），当其“不变”时反应就达到平衡状态，即“变量”不变可说明达到平衡状态。
①平衡体系中各物质的质量、物质的量、浓度及百分含量等保持不变
②一定条件下的气体密度、总压强、气体的平均相对分子质量不变等。
③有色体系的颜色保持不变
注意：只有生成物有气体时，体积分数始终不变，不是变量
变量不变，视为平衡
判断达到化学平衡的标志
3.间接标志——变量不变
①反应物的转化率不变
②产物的产率不变
③绝热的恒容反应体系中温度不变
④断键速率与生成速率相等
判断达到化学平衡的标志
4.特殊标志——变量不变
①混合气体的密度（恒容容器气体质量是否变化看物质状态）
m混合气体 ↑
m混合气体 不变
m混合气体 ↓
A(s)＋ B(g) C(g)＋ D(g)
A(g)＋ B(g) C(g)＋ D(g)
A(g)＋ B(g) C(s)＋ D(g)
判断达到化学平衡的标志
4.特殊标志——变量不变
对有气体参加的可逆反应如：
当a+b≠c+d时，即△n(g)≠0，P总保持不变，能判断平衡状态；
当a+b=c+d时，即△n(g)=0，P总保持不变，不能判断平衡状态；
*△n(g)表示反应前后气体物质的量
②压强：
恒容容器P变化看反应前后气体化学计量数的变化
PV=nRT
a A(g)＋b B(g) c C(g)＋d D(g)
判断达到化学平衡的标志
4.特殊标志——变量不变
③混合气体的平均摩尔质量——综合分析混合气体m和n
m不变，n ↓
↑
m不变，n不变
不变
m增加，n不变
↑
A(g)＋ B(g) C(g)＋ D(g)
A(g)＋ B(g) C(g)
A(g)＋ 2B(g) C(g)＋ D(g)
可逆反应
正向反应
逆向反应
同时存在
化学平衡时各物质的量不再改变， υ(正)＝ υ(逆)≠0
化学平衡 可能变化
反应条件改变
m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g)
1.已知:N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH>0,现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是(　 　)
B
①单位时间内生成n mol H2的同时，生成n mol HI　
②一个H—H 键断裂的同时有两个H—I键断裂　
③百分含量w(HI)＝w(I2)　④反应速率v(H2)＝v(I2)＝1/2v(HI)
⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1　
⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化　
⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化　
⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化　
⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化　
⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
2.下列说法可以证明H2(g)+I2(g) 2HI(g)
已达平衡状态的是 (填序号)。
②⑥⑨
3.可逆反应：2NO2 2NO+O2
在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是(　)
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
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 B.②③⑤⑦ C.①③④⑤ D.全部
A
4.在一定的温度下，可逆反应：A(g)+3B(g) 2C(g):达到平衡的标是 （ ）
ACF
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
方法引导
极端假设法确定物质的浓度范围
(1)原理：可逆反应不可能进行完全，反应体系各物质同时共存。
(2)方法：假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
【典例】 在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　)
A．SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1 B．SO2为0.25 mol·L－1
C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1 D．SO3为0.4 mol·L－1
B

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