《《化学平衡状态》教案》

《化学平衡状态》教案

§3.2 化学平衡

（ 2 化学平衡状态 ）

【归纳与整理】

一、可逆反应

1．概念：在 条件下，既能向 方向进行，同时又能向 方向进行的反应称为可逆反应。

2．表示：采用“ ”表示，如：Cl2 + H2O H+ +Cl- + HClO

3．特点：可逆反应在同一体系中同时进行。可逆反应进行一段时间后，一定会达到 状态

二、化学平衡状态

在 下的 反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的 （溶液中表现为 ）保持恒定的状态。

在平衡时，反应物和生成物均处于 中，反应条件不变，反应混合物的所有反应物和生成物的 或 保持不变

三、化学平衡的特征

1．逆：研究对象必须是 反应

2．动：化学平衡是 平衡，即当反应达到平衡时，正反应和逆反应仍都在进行(可通过

证明)

3．等：正反应速率等于逆反应速率>0

4．定：反应混合物中，各组分的 或 保持一定

5．变：化学平衡状态是有条件的、相对的、暂时的，改变影响平衡的条件，平衡会被破坏，直至达到新的平衡。

6．同：在恒温恒容时，根据化学方程式的化学计量关系，采用极限思维的方法，换算成反应物或生成物后，若对应各物质的物质的量相同时，达到平衡后平衡状态相同。无论投料从反应物开始、从生成物开始、还是从反应物和生成物同时开始。

四、化学平衡的标志

1．本质标志

对给定的反应：mA + nB pC + qD（A、B、C、D均为气体），当v正 = v逆时，有：

即：

2．等价标志

（1）可逆反应的正、逆反应速率不再随时间发生变化。

（2）体系中各组成的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。

（3）对同一物质，单位时间内该物质所代表的正反应的转化浓度和所代表的逆反应的转化浓度相等。

（4）对同一反应而言，一种物质所代表的正反应速率，和另一物质所代表的逆反应速率的比值等于它们的化学方程式中化学计量数之比。

3．特殊标志

“特殊标志”是指在特定环境、特定反应中，能间接衡量某一可逆反应是否达到化学平衡状态的标志。离开上述界定，它们不能作为一般反应是否达到化学平衡的判断依据。

（1）压强

① 对于反应前后气态物质化学计量数有变化的可逆反应，当体系总压强不变时，可逆反应 处于化学平衡状态。如：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)、2NO2(g) N2O4(g)、2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)、C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)等。

② 对于化学反应前后气体的化学计量数没有变化的可逆反应，当体系总压强不变时，可逆反应 处于化学平衡状态。如：H2(g)+I2(g) 2HI(g)、CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)等。

（2）气体平均摩尔质量

数学表达式：

① 均为气体参与的可逆反应:

当△n(g)≠0, 一定时，可逆反应 处于化学平衡. 如N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)、

2NO2(g) N2O4(g)、2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

当△n(g)＝0， 为一定时，可逆反应 处于化学平衡。如：

H2(g)+I2(g) 2HI(g)、CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

② 有非气体参与的可逆反应，需具体问题具体分析：

C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 根据①进行判断

CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s) 根据①进行判断

2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)

（3）气体密度

数学表达式：

恒容： 总为恒值，不能作平衡标志

①各组分均为气体 △n(g)＝0. 总为恒值，不能作平衡标志

△n(g)≠0. 为一定值时，则可作为标志

恒容： 为一定值时，一般可作标志

恒压：△n(g)＝0. 为一定值时，一般可作标志

（4）体系中气体的颜色

有色气体参加反应的平衡体系的颜色观察，往往与观察的角度和具体的操作方法有关。

〖例1如右图所示，针筒中充有50mLNO2

（2NO2 N2O4），并建立了相应的平衡。

⑴当迅速地将针筒里的气体压缩至25mL，

此时从a方向观察到的混合体系的颜色

变化是 ；若从b方向观察

到的颜色变化是 。试通过

分析，说明从a、b不同角度观察到的

颜色变化表征了何种物理量在此加压

过程中的变化特点：

a方向 ，b方向 。

⑵若缓缓将针筒里的气体压缩至25mL，则从a方向观察到的颜色变化是 。

⑶若在⑴操作条件下所得平衡体系的平均相对分子质量为 1；⑵的操作条件下的平衡体系的平均相对分子质量为 2，则 1和 2的关系是 1 2。

〖例2在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2+3H2 2NH3。该反应达到平衡的标志是________________

A．3v(H2,正)=2v(NH3,逆)

B．单位时间生成m mol N2的同时生成3m mol H2

C．N2、H2、NH3各物质浓度不再随时间而变化

D．容器内的总压强不再随时间而变化

E．混合气体的密度不再随时间变化

F．单位时间内N-H键的形成和断开的数目相等

G．N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2

H．2c(N2)=c(NH3)

〖例3下列方法中可以证明2HI H2+I2(g)已达平衡的是________________

A．单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI

B．一个Ｈ－Ｈ键断裂的同时有两个Ｈ－Ｉ键断裂

C．分子组成HI%=I2%

C．速率v(H2)=v(I2)=v(HI)/2

E．c(HI)∶c(H2) ∶c(I2)=2 ∶1 ∶1

F．温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化

G．条件一定，混合气体的平均分子质量不再发生变化

H．温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化

I．温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化

〖例4下列说法中能说明2NO2 N2O4已达到平衡状态的是_________

A．温度和体积一定时，容器内压强不再变化

B．温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化

C．条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化

D．温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化

E．温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化

【基本练习】

1．当反应2SO2 + O2 2SO3达到平衡后，向容器中加入一定量的18O2，经过一段时间后18O存在于

A．SO3中 B．剩余的O2中 C．剩余的SO2中 D．SO2、SO3、O2中都有

2．(2000年春，20)在一定温度下，反应A2(g)十B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是：（ ）

A．单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的AB

B．容器内的'总压强不随时间变化

C．单位时间生成2n mol的AB同时生成n mol的B2

D．单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B2

3．可逆反应：2NO2 2NO+O2 在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是

①单位时间内生成n molO2的同时生成2n molNO2

②单位时间内生成n molO2 的同时，生成2n mol NO

③用NO2、NO、O2 的物质的量浓度变化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 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A. ①④⑥ B.②③⑤ C.①③④ D. ①②③④⑤⑥

3．在等温等容的条件下，能说明A（s）+ 2B（g） C（g）+ D（g）达到平衡状态的标志是

A．体系的总压 B．混合气体的平均分子量

C．反应物B的浓度 D．混合气体的总物质的量

4．可逆反应2SO2 + O2 2SO3，正反应速度分别用 、 、 [molL-1min-1]表示，逆反应速度分别用 、 、 [molL-1min-1]表示。当达到平衡时正确的关系是

A． = B． = C． = D． =2

5．恒温、恒压下，n molA和1molB在一个容积可变的容器中发生如下反应：A(g) + 2B(g) 2C(g) 一段时间后达到平衡，生成amolC。则下列说法中正确的是：

A．物质A、B的转化率之比为1 : 2

B．当v正A．=2v逆(C) 时，可断定反应达到平衡

C．若起始时放入3nmolA和3molB，则达平衡时生成3amolC

D．起始时刻和达平衡后容器中的压强比为（1+n）:（1+n- ）

6．有可逆反应C(g) + H2O H2(g) + CO(g) 处于平衡状态,当平衡向左移动时，混和气体相对平均分子量变化正确的是下列选项中的

A．增大 B．减小 C．不变 D．前三种均有可能

7．反应：NH3（g）+CO2（g） CO(NH2)2（s）+H2O（g）已达平衡。若增大压强，平衡移动，但混合气体的平均相对分子质量不变。下列说法正确的是

A．原混合气体的平均相对分子质量为30

B．原混合气体的平均相对分子质量为28

C．起始时，NH3与CO2的体积比为13:14

D．起始时，NH3与CO2的体积比为14:15

参考答案

1【解析】C

2【解析】A

3【解析】BC

4【解析】A

5【解析】C，

6【解析】D

7【解析】A