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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
化学平衡状态及其特征
1.理解化学平衡状态的定义，掌握其特征(逆、动、等、定、变)。
3.掌握判断可逆反应达到化学平衡状态的动态标志(正逆反应速率相等)和静态标志(变量不变)。
2.学会计算反应物的转化率(α)，理解化学反应的限度决定反应物在该条件下的最大转化率。
学习目标
课堂导入
某温度下，在容积不变的密闭容器中N2与H2反应足够长时间后各物质的量不再改变，数据如下：
2NH3
N2 + 3H2
催化剂
高温、高压
合成氨反应有限度，原料无法完全转化！！！
各物质的起始量/mol 充分反应后各物质的量/mol N2 H2 NH3 N2 H2 NH3
5 15 0 3 9 4
正向： N2 + 3H2 2NH3
随着反应的进行，体系中NH3的浓度逐渐增大，而N2与H2的浓度逐渐减小。从某一时刻开始，它们的浓度均不再改变。
合成氨反应中有关物质的浓度随时间变化示意图
H2
N2
NH3
浓度
时间(t)
合成氨反应中有关物质的浓度随时间变化示意图
逆向：2NH3 N2 + 3H2
NH3
N2
H2
随着反应的进行，体系中N2与H2的浓度逐渐增大，而NH3的浓度逐渐减小。从某一时刻开始，它们的浓度均不再改变。
浓度
时间(t)
思考
当它们的浓度均不再改变的时候，反应停止了吗
v(正)>v(逆)
v(正)
v(逆)
反应速率
时间(t)
反应处于平衡状态
t1
v(正)= v(逆)
当正、逆反应速率相等时，达到看
似不变的“表面静止”状态，但实际
反应并未停止，一直在进行中。
一、化学平衡状态
在一定条件下，在可逆反应体系中，____________与____________相等，反应物的浓度与生成物的浓度____________，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。
正反应速率
逆反应速率
均保持不变
归纳化学平衡的特征
研究的对象是可逆反应
逆
动态
平衡
动
等
v(正)＝v(逆)
≠0(本质)
平衡时，各组分的浓度保持一定
定
变
当外界条件改变，原平衡发生移动
一、化学平衡状态
化学平衡状态是可逆反应的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度。——化学反应的限度
转化率
(α)
＝
转化的量
起始的量
×100％
量: 质量、物质的量、体积、物质的量浓度等
化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率
同一可逆反应，改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度
二、化学平衡状态的判定
(v正＝v逆 ≠ 0)
正逆反应速率相等
①同一物质的生成速率等于其消耗速率
A2(g)＋ 3B2(g) 2AB3(g)
示例：
②用不同物质表示反应速率时，速率不一定相等，但必须符合两个条件：
一是表示两个不同的反应方向；
二是速率之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比。
A2(g)＋ 3B2(g) 2AB3(g)
示例：
消耗 1 mol A2的同时生成1 mol A2
消耗 1 mol A2的同时，消耗2 mol AB3
反馈训练
，判断下列描述的反应状态是否达到平衡。
N2(g)＋ 3H2(g) 2NH3(g)
3v(N2)＝v(H2) ( )
2v正(N2) ＝ v逆(NH3) ( )
消耗 1 mol N2的同时，生成2 mol NH3 ( )
单位时间内消耗的N2量是NH3量的两倍 ( )
v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝ 1∶3∶2 ( )
二、化学平衡状态的判定
变量不变
若一个物理量随着反应的进行而改变，当其不变时，则反应达到平衡状态；随反应的进行保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据。
随反应进行(各组分)一定改变的量有 当这些量不再变化时，反应达平衡。
物质
的量
物质的
量浓度
质量
转化率
产率
颜色
百分含量
(体积分数)
(质量分数)
二、化学平衡状态的判定
①气体的P总(或V总或n总)一定时，反应达到平衡状态。
变量不变
(pV＝nRT)
示例：2HI (g) H2 (g) +I2 (g)
方法归纳：看气体化学计量数之和左右是否相等
N2(g)＋ 3H2(g) 2NH3(g)
气体的P总→非变量
气体的P总→变量
反馈训练
判断下列描述的反应状态是否达到平衡。
气体的n总不变时
恒温恒容 密闭容器， P总不变时
恒温恒压 密闭容器， V总不变时
A(g) ＋ B(g) C(g)
A(s) ＋ B(g) C(g)
二、化学平衡状态的判定
②气体体积分数/物质的量分数
变量不变
φ(B) ＝
nB
n总
φ(B)不变时
A(g)＋B(g) 2C(g)
A(s) B(g)＋C(g)
二、化学平衡状态的判定
③气体平均相对分子质量
变量不变
M＝
m总
n总
M（平均）不变时
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
2A(g)＋B(s) 2C(g)
M（平均）不变时
H2(g)＋I2(g) 2HI(g)
NH2COONH4(s) 2NH3(g) + CO2(g)
二、化学平衡状态的判定
④气体密度
变量不变
ρ＝
m总
V
反应式
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
恒温 恒容 密闭容器，ρ不变时
Ni(s) + 4CO(g) Ni(CO)4(g)
反应式
恒温 恒压 密闭容器，ρ不变时
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
Ni(s) + 4CO(g) Ni(CO)4(g)
二、化学平衡状态的判定
⑤其他条件
变量不变
示例：判断下列描述的应状态是否达到平衡。
，当n(SO2):n(O2):n(SO3)=2:1:2时( )
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
绝热体系下， ，体系温度不变时( )
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
随堂训练
1.可逆反应2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在恒容密闭容器中进行：
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和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1
④混合气体的颜色不再改变
⑤混合气体的密度不再改变
⑥混合气体的压强不再改变
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变
可说明该反应达到化学平衡状态的是__________。
①④⑥⑦
随堂训练
2．在一个绝热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(s)，当m、n、p、q为任意整数时，一定可以作为反应达到平衡状态的标志是(　　 )
①体系的压强不再改变　
②体系的温度不再改变　
③体系的密度不再变化　
④各组分质量分数不再改变
A．①②③ B．①②③④
C．②③④ D．③④
C

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