第二章 化学反应速率和化学平衡 第三节 化学平衡 第 1 课时 化学平衡状态 1 ．下列关于可逆反应和不可逆反应的说法中，不正确的是 ( A )。 A ．不可逆反应的逆反应完全不能进行 B ．可逆反应的进行有一定的限度 C ．不可逆反应用“ ===” 连接 D ．可逆反应用“ ” 连接 2 ．在相同条件下，既能向正反应 ______ 方向进行，同时又能向 ______ ____ 反应。而某些反应的逆反应进 逆反应方向进行的反应称为 可逆 行程度太小而可忽略，该类反应称为不可逆反应。写出常见的 两个可逆反应： (1)______________________________________ ； (2)______________________________________ 。 3 ．对于一定条件下的可逆反应体系，当正、逆两个方向 ______________ 的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或 浓度可以保持 ________ 的状态，称为化学平衡状态 ________________ 。 恒定 4 ．处于化学平衡状态的可逆反应的特征是： (1) 反 应 物 和 所 有 产 物 均 处 于 同一反应体系 ______________ 中 ， __________ 反应条件 保持不变。这也是构成化学平衡体系的基本要求。 (2) 化学平衡体系中所有反应物和生成物的 __________( 或 质量 ________) 保持不变。 浓度 (3) 正 、逆反应速率 ________ 且不为 ______ ， 故反应并 相等 零 ______ 没有 停止。 5 ．对于在一固定容积的密闭容器内，处于平衡状态的可逆 反应： mA ＋ nB pC ，下列表述正确的有 ②③④⑤ ________( 填序号 ) 。 ① 物质的量： n(A) ＝ n(B) ＝ n(C) ；②正逆反应速率相等；③ 正逆反应速率不为零；④反应体系内同时存在 A 、 B 和 C ；⑤ A B 和 C 的物质的量浓度不再变化。 6 ．在一个可逆反应体系中，已知某时刻正、逆反应速率不 相等，对于该时刻的可逆反应体系，你可以推断出的两点结论 是： (1)________________________________________ ； 此时，该可逆反应体系未达到平衡状态 (2)____________________________________________ 。 所有反应物的浓度都会继续变化 ( 合理即可 ) 7 ．对于可逆反应： mX ＋ nY pZ ，将一定量的 X 、 Y 投 入一密闭容器中，试完成其化学平衡的建立过程： (1) 反应开始： v( 正 )____( 最大 填“最大”或“最小” ) ， v( 逆 )______0 ＝ (2) 反应进行： v( 正 )______( 减小 填“ 增大” 或“ 减小” ，后同 ) ， v( 逆 )______ 增大 。 (3) 反应平衡： v( 正 )________v( 逆 ) ＞ 0 ，反应体系内所有组 ＝ 分浓度保持 _______________ 不变 ( 或恒定 ) 。 一、可逆反应与不可逆反应 反应 类型 概念 表示 方法 反应 类型 可逆反应 不可逆反应 在相同条件下，既能向正 某些反应的逆反应进行程 反应方向进行，同时又能 度太小而可忽略的一类反 向逆反应方向进行的反应 应 用“ ”连接 可逆反应 用“ ===” 连接 不可逆反应 续表 反应 条件 体系 组成 总是同时存在各反应物和 恰好完全反应时，可认为 生成物 只存在生成物 区分 方法 ① 反应是否在同一条件下进行；②反应体系是否始 终存在各反应物和生成物；③给出正确、具体的反 应方程式时，还可根据连接符号判断 实例 H2 ＋ I2 2NO2 完全相同 2HI ； N2O4 不一定相同 2H2 ＋ O2 2H2O ； 2H2O 2H2↑ ＋ O2↑ [ 例 1] 下表中属于可逆反应且正反应、逆反应均正确的是 ( )。 选项 正反应 2H2O A 2H2 ＋ O2 B H2 ＋ I2 C 2Na ＋ Cl2 2HI 2NaCl 2H2O 逆反应 2H2↑ ＋ O2↑ 2HI H2 ＋ I2 2NaCl( 熔融 ) 2Na ＋ Cl2↑ Sn( 灰 ) Sn( 白 ) Sn( 灰 ) Sn( 白 ) 点拨：判断是否为可逆反应的正反应和逆反应，首先应判 D 断其反应条件是否相同。 答案： B 二、化学平衡状态的特征和判断 1 ．概念 对于一定条件下的可逆反应体系，当正、逆两个方向的反 应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度 保持恒定的状态，称为化学平衡状态。 2 ．建立过程 反应起始时： v 正最大， v 逆＝ 0→ 进行中： v 正减小， v 逆增大 → 平衡时： v 正＝ v 逆＞ 0 。化学平衡的建立过程可用下图表示： 3 ．化学平衡状态的特征 化学平衡状态具有五个特征，概括如下： (1) 逆：研究对象是可逆反应。 (2) 等：正、逆化学反应速率相等，即 v( 正 ) ＝ v( 逆 ) 。 (3) 动：化学平衡是动态平衡，即 v( 正 ) ＝ v( 逆 ) ＞ 0 。 (4) 定：平衡混合物中，各组分的百分含量保持一定。 (5) 变：条件改变，化学平衡状态可能改变。 4 ．化学平衡状态的判断 (1) 直接判断依据。 ①v ＝v 正 逆 >0—— 反应体系中同一物质的消耗速率和生成 速率相等。 ② 平衡混合物中各组成成分的含量保持不变——各组分的 物质的量浓度、质量分数、物质的量分数、体积分数 ( 有气体参 加的可逆反应 ) 、反应物的转化率等保持不变。 (2) 间接判断依据。 举例反应 mA(g) ＋ nB(g) pC(g) ＋ qD(g) ① 各物质的物质的量或各物质的物 质的量分数一定 ② 各物质的质量或各物质的质量分 混合物体系中各 数一定 成分的量 ③ 各气体的体积或体积分数一定 ④ 总体积、总压强、总物质的量、 总浓度一定 是否平 衡状态 是 是 是 不一定 续表 举例反应 mA(g) ＋ nB(g) pC(g) ＋ qD(g) 是否平 衡状态 ① 在单位时间内消耗了 m mol A ，同 是 时生成 m mol A ，即 v 正＝ v 逆 ② 在单位时间内消耗了 n mol B ，同 时 是 正反应速率与 消耗了 p mol C ，则 v 正＝ v 逆 逆反应速率的 ③vA∶vB∶vC∶vD ＝ m∶n∶p∶q ， v 正 不一定 不一定等于 v 关系 逆 ④ 在单位时间内生成 n mol B ，同时 消 耗 q mol D ，均指 v 逆， v 正不一定 不一定 等于 v 逆 续表 mA(g) ＋ nB(g) pC(g) ＋ 举例反应 qD(g) ① 若 m ＋ n≠p ＋ q ，总压强一 定 ( 其他条件不变 ) 压强 ② 若 m ＋ n ＝ p ＋ q ，总压强 一定 ( 其他条件不变 ) 混合气体平均相对 ①m ＋ n≠p ＋ q 时， M 一定 分子质量 (M) ②m ＋ n ＝ p ＋ q 时， M 一定 是否平 衡状态 是 不一定 是 不一定 续表 举例反应 mA(g) ＋ nB(g) pC(g) ＋ qD(g) 任何化学反应都伴随着能量变化，当 温度 体系温度一定 ( 其他条件不变 ) ①m ＋ n≠p ＋ q ，恒温恒压时，密度 体系的 保 密度 (ρ) 持不变 ②m ＋ n ＝ p ＋ q ，密度保持不变 颜色 反应体系内有色物质的颜色保持不变 是否平 衡状态 是 是 不一定 是 [ 例 2]14CO2 与 碳 在 高 温 条 件 下 发 生 反 应 ： C(s) 2CO ，达到平衡后，下列有关说法正确的是 ( A ．平衡混合物中不存在 14 CO2 ＋ 14 )。 CO2 B ．用 C 表示的正、逆反应速率相等且大于零 C ．平衡混合物中肯定存在 CO2 、 14CO 、 14C 14 D ．平衡混合物中只存在 CO 点拨：纯液体或固体的反应速率为常数。反应物和生成物 中含有相同元素的不同核素时，反应使这些核素发生交换，最 终反应物和生成物都将含有这些核素。 答案： C [ 例 3] 在一定温度下，反应 A2(g) ＋ B2(g) 2AB(g) 达到平衡状态的标志是 ( )。 A ．单位时间内生成 n mol A2 ，同时生成 n mol AB B ．容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化 C ．单位时间内生成 2n mol AB ，同时生成 n mol B2 D ．单位时间内一个 A—A 键断裂，同时生成二个 A—B 键 点拨：判断化学平衡状态的依据有：直接判断依据，即化 学平衡状态的本质特征；间接判断依据，由直接判断依据延伸 得到。判断时要注意区分描述的是正反应还是逆反应。 答案： C