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1、化学平衡一 可逆反应 1 可逆反应：在相同的条件下，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。 正、逆反应速率均受到外界条件的影响（接触面积大小、反应物浓度、温度、催化剂）。 两个方向均不能彻底进行，且能量守恒（即正反应方向若放热，逆反应方向则吸热，且数值相等）。二 化学平衡的建立和特征定义在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变的状态。 化学平衡是动态平衡：从动力学角度看，反应开始时，反应物浓度较大，产物浓度较小，所以正反应速率大于逆反应速率。随着反应的进行，反应物浓度不断减小，产物浓度不断增大，所以正反应速率不断减小，逆反应速
2、率不断增大。当正、逆反应速率相等时，系统中各物质的浓度不再发生变化，反应达到了平衡。化学平衡状态具有逆，等，动，定，变等特征。逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。等：平衡时，正逆反应速率相等，即v正=v逆。动：平衡时，反应仍在进行，是动态平衡，反应进行到了最大程度。定：达平衡状态时，反应混合物中各组分的浓度保持不变，反应速率保持不变，反应物的转化率保持不变，各组分的含量保持不变。变：化学平衡跟所有的动态平衡一样，是有条件的，暂时的，相对的，当条件发生变化时，平衡状态就会被破坏，由平衡变为不平衡，再在新的条件下建立新平衡。宏观上平衡混合物中各组成成分的百分含量在给定条件下保持一定，从表面上看反应好
3、像已经停止。（即定组成固定）微观上正、逆反应仍在不停的进行，只是正、逆反应速率相等，若改变条件，平衡可能移动。三 判断反应是否达到平衡的依据通用依据正、逆反应速率相等（用同一物质表示的数值相等，用不同物质表示的相反方向的速率值的比例与方程式的系数比相同）例如对于3MN的可逆反应，当单位时间内M的生成速率和消耗速率相等时即达到了平衡；单位时间内M消耗的物质的量与N生成的物质的量之比为3：1时也达到了平衡。延伸依据平衡混合物的各种物理量可作为某类化学反应是否达到平衡的判断标志。如压强、气体的平均式量、气体物质的密度等。平衡体系得各种物理量不变可作为依据，但一定要研究这些物理量的内在规律，找出它的公
4、式中的要素与平衡的关系。例如混合气体的密度=m（气体）/V（容器），如果此反应的气体质量守恒，m（气体）恒定不变，若V（容器）也恒定，那密度就不能成为此反应达到平衡的标志；若前后气体质量不守恒，即有固体或液体物质参加反应时或反应前后有体积变化时，就可以作为判断标志。四 平衡的影响因素 浓度的影响：在其他条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物的浓度，都可以使平衡向正反应方向移动；反之亦然。例如在工业生产中，经常把生成物转移走，以此来提高反应物的利用率，就是应用了浓度对平衡的影响。温度的影响：温度对吸热反应的影响明显升高温度增的快，降低温度降的快。在其他条件不变的情况下，升高温度平衡向吸热反
5、应方向移动v（吸）、v（放）均增大，v（吸）增加得更多；降低温度平衡向放热反应方向移动v（吸）、v（放）均减小，v（吸）减小得更多。压强的影响：只对有气体参加反应的可逆反应起作用，对气体系数和大的一方影响明显，靠改变气体物质的浓度来实现影响。若两边气体的物质的系数相同，影响相同，平衡不会移动；若压强改变，但浓度不变，平衡不移动（如象体积恒定的容器中充入与反应无关的惰性气体时，反应的速率不发生变化，平衡就不可能发生移动）。在其他条件不变的情况下，增大压强平衡向气体系数和减小的方向移动v（正）、v（逆）均增大，气体系数和大的一面的速率增大的更多；在其他条件不变的情况下，减小压强平衡向气体系数和增大
6、的方向移动v（正）、v（逆）均减小，气体系数和大的一面的速率减小的更多；若两边气体系数和相等，改变压强，平衡不发生移动。催化剂及固体或纯液体的量：不会使平衡发生移动。五 勒沙特列原理勒沙特列原理：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度,压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。能用它来判断化学平衡移动的方向，也能用于判断溶解平衡、电离平衡、水解平衡等有动态平衡体系的移动方向。移动的结果只是减弱这种改变，不是抵消，所以改变还是会表现出来。如：升高温度时，平衡向吸热反应方向移动，但温度还是要升高，所以正、逆反应速率均增大。再如：增大体积的体系（即减小压强），平衡向压强增大的方向移动，但压强还
7、是会减小，各种物质的浓度比原来都要小。勒沙特列原理对改变影响平衡因素归结为：浓度、温度或压强，这是非常准确的，如果其他一些因素（如体积等）改变，不能认为平衡使向减弱这种改变的方向移动，另外转化率或百分含量等的改变有时也不能作为平衡移动的依据，要将这种因素的改变归因到浓度、温度或压强的改变来分析。看下面几个错误例子。 错解1、在密闭容器有气体参加的反应达到平衡时，当减小反应器体积时，平衡向气体体积增大的方向移动。 这是对勒沙特列原理的错误应用，对于体积的变化，应该归结到压强的变化去分析。减小体积相当于增大压强，平衡向压强减小的方向移动，即为气体物质的量减小的方向移动。 错解2、在固定体积的容器中
8、对于有气体参加的反应，当达到新的平衡时，如果某气体的百分含量减小了，则平衡向消耗该气体的方向移动。若某反应物的转化率减小，则平衡逆向移动 这种情况很有迷惑性，因为对于因温度和压强改变引起的平衡移动是适合的，而对于浓度改变引起的平衡移动的有些情况是不正确的。例如：对于达到平衡的2SO2(g) +O2(g)=2SO3(g)反应，通过增大压强，O2的百分含量也减小时，可以判断出平衡向右移动是正确的。这时SO2和O2的转化率都增大，也可以由转化率判断出平衡向正方向移动。但对于下面例子是不适合的 例：在一定温度下，某固定体积密闭容器中的反应2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)反应达到平衡，再充入n
9、 molO2平衡向右移动，达新平衡后SO3的百分含量增大吗？很明显不一定，这取决于n与原来平衡混合气的总物质的量的大小对比（主要）和反应进行的程度；如：n远大于原平衡混合气的总物质的量时，SO3的百分含量一定减小了。所以，化学平衡移动的方向与物质的百分含量无关。另外这种情况下O2的转化率增大吗？显然不是。所以不能只根据分含量和转化率判断平衡方向移动，不能把平衡移动的方向和物质的百分含量以及转化率联系在一起。必须结合具体的反应式的条件的改变方式来判断，得出的结论才是完全正确的。 在中学老师的也有一种将反应进行方向和平衡移动方向相区别的观点：对于上例反应达到平衡时，若新加入SO3，则逆反应速率增大
10、，此时正反应速率不变，所以反应向逆反应方向进行。由于新加入SO3后，所有SO3的百分含量比原来容器中的高（可以由等效平衡分析），所以平衡向正方向移动了。这种观点将反应进行方向和平衡移动方向认为是两种不同的概念，其实也犯了将平衡移动方向和反应物的转化率混为一谈的错误。按此观点就会得出v（逆）v（正）,但平衡向正反应方向进行的谬论，显然是不正确的。 下面也是电离平衡中常见的一个例子，剖析如下： 例、25时，向0.1mol/L的HAc溶液中，加入水或者HAc,HAc的电离平衡会如何移动？ 由电离平衡式HAc+H2OAc-+H3O+可得，不论加水还是加HAc，都相当于增大反应物浓度，平衡正向移动。 但
11、是如果从电离度去考虑：根据“越稀越电离”的规律来分析，增加水和HAc，醋酸的电离度变化不一致，必然会得出两者移动方向不一致的错误结论。 另外如果从等效平衡的角度考虑，认为加入水相当于“拿走” 溶质HAc，这样也必然会必然会得出两者移动方向不一致的错误结论。 综上所述：得出了判断平衡移动时应将外界因素的影响归因到浓度、温度或压强才是万无一失的，根据等效平衡、百分含量、转化率等来判断的结论是不一定正确。六 化学平衡中的转化率 转化率是衡量一个可逆反应正向进行程度大小的物理量，受到起始总量和反应转化量的双重影响。 转化率是衡量一个可逆反应正向进行程度大小的物理量，所以温度、压强导致的平衡正向移动，其
12、转化率一定增大；但若是由于增加某种物质的量引起的平衡向正反应方向移动，索价物质的转化率反而会降低，另外物质的转化率升高，工业上也常用此方法提高重要原料的利用率。 对于可逆反应： 反应达平衡时，反应物A（或B）的平衡转化率（%） 说明：计算式中反应物各个量的单位可以是mol/L、mol，对于气体来说还可以是L或mL，但必须注意保持分子、分母中单位的一致性。七 等效平衡的问题 等效平衡问题是指利用等效平衡(相同平衡或相似平衡)来进行的有关判断和计算问题，即利用与某一平衡状态等效的过渡平衡状态(相同平衡)进行有关问题的分析、判断，或利用相似平衡的相似原理进行有关量的计算。所以等效平衡也是一种思维分析
13、方式和解题方法。这种方法往往用在相似平衡的计算中。等效平衡可分为三种类型： （1）等温等容下，建立等效平衡的条件是：反应物的投料相当。例如，在恒温恒容的两个相同容器中，分别投入1mol N2、3mol H2 与2mol NH3，平衡时两容器中NH3的质量分数相等。 （2）等温等压下，建立等效平衡的条件是：反应物的投料比相等。例如，在恒温恒压条件下的两个容器中，分别投入2.5mol N2、5mol H2 与5mol N2、10mol H2，平衡时两容器中NH3的质量分数相等。 （3）对于反应前后气体体积数不变的可逆反应，无论是等温等容还是等温等压，只要按相同比例加入反应物和生成物，达平衡后与原平
14、衡等效。 解等效平衡的题，有一种基本的解题方法极限转换法。由于等效平衡的建立与途径无关，不论反应时如何投料，都可以考虑成只加入反应物的“等效”情况。所以在解题时，可以将所加的物质“一边倒”为起始物质时，只要满足其浓度与开始时起始物质时的浓度相同或成比例，即为等效平衡。但是，要区分“浓度相同”或“浓度成比例”的情况，必须事先判断等效平衡的类型。有了等效平衡类型和条件的判断，就可以采用这种“一边倒”的极限转换法列关系式了。下面我们看一看这种极限转换法在解题中的运用。是指在一定条件下的可逆反应里,起始量不同,但达到平衡时任一相同组分的质量分数(或体积分数)均相等,这样分别建立起来的平衡互称为等效平衡
15、.不同条件下的等效平衡1. 对于一般可逆反应，在恒温、恒容条件下建立平衡，改变起始时加入物质的物质的量，如果能够按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。如：按下列三条途径，在恒温、恒容下建立的平衡等效 3mol 1mol 0 0 0 2mol a b c中，应满足：b+c/2=1,a+3c/2=3。例1. 有一可逆反应：2A(g)+3B(g)=x C(g)+4D(g)，若按下列两种配比，在同温、同体积的密闭容器中进行反应。（1）0.8mol A，1.2mol B，1.2mol C，2.4mol D（2）1.4mol A，2.1mol B，0.6mol C，1.2mol D达到平衡后，C的质量分数相同，则x的值为（ ）A. 1 B. 2 C. 3 D. 4解析：因为在等温、等容下平衡时，C的质量分数相同，则属于同一平衡状态，变化的A、B、C、D的物质的量之比为：0.60.90.61.2=2324。故选B项。2. 在恒温、恒压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学方程式系数比换算成同一半边物质的物质的量之比与原平衡相同
