高一化学化学平衡状态及其判定

一、 可逆反应 1．定义

我们把在同一条件下，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。例如：

22

3N 3H 2NH +高温高压催化剂

常见的可逆反应：22H I 2HI +、22

32SO O 2SO ∆

+催化剂

、22C H O

H +CO +、

2223SO H O

H SO +、3232NH H O

NH H O +⋅、22Cl H O

HCl + HClO +。

2．特点

①向两个相反的方向进行的两个化学反应。 ②在相同条件下能同时进行。

③在反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存。 【注意】（1）绝大多数化学反应都有一定的可逆性，有些反应的可逆性很小，从整体上看反应是朝着一个

方向进行的，我们只是视作“不可逆”而已。

（2）通常我们把从左向右的反应称为“正反应”，从右向左的反应称为“逆反应”。 （3）有些化学反应向相反方向进行时，反应条件不同，这样的反应不叫可逆反应。

例如氢气在氧气中燃烧生成水，水电解又会生成氢气和氧气，这就不是可逆反应。

二、 化学平衡状态

一个可逆反应在进行之初，反应物的浓度最大而生成物的浓度为

零，此时v 正 > v 逆。随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当进行到一定程度时，v 正= v 逆 ≠ 0，反应物的浓度和生成物的浓度不再变化，达到一种表面静止的状态，这就是化学平衡状态。

任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度，只是不同反

应的限度不同。改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，亦即改变该反应的化学平衡状态。因此，通过调控反应条件可使反应更好的符合人们的预期结果，这在工农业生产和环保技术等方面已经得到广泛的应用。

1．化学平衡定义

我们把在一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度，此时正反应速率和逆反应速率相等，体系中反应混合物的浓度保持不变的状态叫化学平衡状态。达到化学平衡状态就达到了可逆反应的最大限度。

2．化学平衡的实质：v 正= v 逆

3．化学平衡的特征 （1）逆：可逆反应 （2）等：v 正= v 逆

化学平衡状态及其判定

6.1 化学平衡状

（3）动：v 正= v 逆 ≠ 0，动态平衡

（4）定：外界条件一定，各成分百分含量一定（不一定相等） （5）变：外界条件改变，平衡被破坏，发生移动而建立新的平衡

4．判断达到化学平衡的标志 （1）v 正= v 逆

①同．一物质消耗和生成速率的数值相等，方程式同一侧．．．

的物质的消耗速率与生成速率之比等于方程式中的化学计量数之比，方程式两侧．．的物质的消耗速率或生成速率之比等于方程式中的化学计量数之比。 ②同．一物质正逆反应速率的数值相等，不同．．物质正逆反应速率的数值与化学反应计量系数成正比。 ③若以化学键表示，同．种物质化学键的断裂与化学键的形成的物质的量相等，不同．．

物质则必须对应反应物和生成物且要按化学反应计量系数及物质自身所含的化学键个数成比例。

（2）混合气体中各组分的物质的量浓度、体积百分含量不变（或某物质的物质的量、质量、分子数等

不变）。

（3）反应前后气体的体积不等时，压强不变或平均相对分子质量不变。 （4）体系中含有色物质时，颜色不随时间的变化而变化。

【注意】①正反应速率和逆反应速率相等和反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变，是判断可逆反

应是否达到化学平衡状态的直接依据和核心依据，其他依据都是由这两个依据衍生而出的间接依据。

②对于反应前后气体物质分子数相等的可逆反应，不能用总物质的量、总压、平均相对分子质量等保持不变来判断该反应达到了平衡状态。

③对于反应物和生成物全部是气体且容器体积不变的反应，不能由气体密度不变来说明反应达到了平衡状态。

【例1】

下列反应不属于可逆反应的是（ ） A ．工业上利用氮气和氢气合成氨气

B ．水电解生成氢气、氧气混合气体和氢氧混合气体点燃爆炸生成水

C ．密闭容器中的二氧化氮和四氧化二氮在一定压强下可以相互转化

D ．密闭容器中的二氧化硫和氧气在一定的条件下可以生成三氧化硫，同时三氧化硫又可以分解为二氧化硫和氧气

【答案】B

【例2】 下列关于化学反应限度的说法中正确．．的是（ ） A ．当一个化学反应在一定条件下达到最大限度时，反应速率也最大

B ．可逆反应达到平衡状态较快，说明化学反应速率快，所以不能通过延长化学反应的时间来改

变反应的限度

C ．改变反应条件不能改变一个化学反应的限度

D ．当一个可逆反应达到平衡状态时，各组分浓度不变，v (正)＝v (逆)＝0

【答案】B

【例3】 在密闭容器中进行如下的反应：X 2(g)+Y 2(g)2Z(g)。已知X 2、Y 2、Z 的起始浓度分别为0.1mol·L -1，0.2mol·L -1，0.2mol·L -1，在一定条件下，当反应达平衡时，各物质的浓度有可能是（ ）

A ．Z 为0.3mol·L -1

B ．Y 2为0.35mol·L -1

C ．X 2为0.3mol·L -1

D ．Z 为0.4mol·L -1

【答案】A

【例4】 232Fe O +3CO

2Fe+3CO 高温

是炼铁高炉中发生的一个可逆反应。早在19世纪的欧洲，炼铁考点1： 化学平衡状态专题例题精讲

工程师就发现在其他条件不变时，增加高炉的高度，高炉尾气中CO 的比例竟然没有改变。关于这一事实，下列说法不合理．．．

的是（ ） A ．一定条件下，任何可逆反应的进程都有一定的限度，所以CO 不可能完全转化 B ．尾气中CO 的比例不变，说明反应达到了这一条件下的化学平衡状态 C ．尾气中CO 的比例不变，是因为CO 的消耗速率与CO 生成速率相等 D ．CO 是气体，铁矿石(主要成分Fe 2O 3)是固体，CO 与铁矿石接触不充分

【答案】D

【例5】 可逆反应223N 3H 2NH +的正﹑逆反应速率用单位时间内反应物或生成物的浓度的变化

来表示。下列各关系中能说明反应已经达到平衡状态的是（ ）

A ．()()223N H =正正v v

B ．()()23N NH =正逆v v

C ．()()232H 3NH =正逆v v

D ．()()23N 3NH =正逆v v

【答案】C

【例6】 下列哪种说法可以证明反应N 2(g)+3H 2(g)

2NH 3(g)已达到平衡状态（ ）[多选]

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N —H 键断裂

C ．1个N≡N 键断裂的同时，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

【答案】AC

【例7】 一定温度下，在固定容积的容器中，可逆反应m A (g)+n B (g)

p C(g)+q D(g)，当m 、n 、

p 、q 为任意正整数时，下列状态：①体系的压强不再发生变化；②体系的密度不再发生变化；③各组分的物质的量浓度不再改变；④各组分的质量分数不再改变；⑤反应速率υ(A)∶υ(B)∶υ(C)∶υ(D)= m ∶n ∶p ∶q 。其中能说明反应已达到平衡状态的是（ ） A ．只有③④ B ．②③④ C ．①②③④ D ．①②③④⑤

【答案】A

【例8】 可逆反应在2A(g) + 3B(g) 3C(g)一定条件下，使一定量的A 和B 反应达到平衡状态时，下列说法正确的是（ ）

A ．平衡混合物的体积是反应刚开始时的3/5

B ．平衡混合物中各物质的浓度比为2:3:3

C ．单位时间内若消耗了a mol A ，必须同时也消耗了1.5 a mol 的C

D ．平衡混合物中各物质的浓度相等

【答案】C

【例9】 将1mol N 2和3mol H 2充入一密闭容器中，使其在一定条件下达到平衡：

223N (g)+3H (g)

2NH (g)，下列哪一状态一定是平衡状态（ ） （1） 混合气体的体积等于最初一半的状态；

（2） 氮气、氢气和氨的总物质的量不随时间延长而改变的状态； （3） 氮气、氢气和氨的总质量不随时间延长而改变的状态；

（4） 单位时间有1 mol 氨消耗的同时，有0.5 mol 氮气生成的状态；

（5） 单位时间有1 mol 氨消耗的同时，有0.5 mol 氮气和1.5 mol 氢气生成氨的状态； （6） 氮气和氢气体积百分含量之比不随时间延长而改变的状态； （7） 氮气、氢气和氨三者的质量之比不随时间延长而改变的状态； （8） 正、逆反应同时进行的状态；

（9） 氢气减少的速率等于氨增加的速率的状态； （10）氨气、氢气和氨三者浓度相等的状态； （11）氨的生成速率与其消耗速率相等的状态。

【答案】（2）（5）（7）（11）