化学平衡
1、化学平衡状态的概念、特征
2、平衡常数、转化率
3、化学平衡状态的判断依据与方法
4、等效平衡原理
5、化学平衡移动
6、化学平衡图像题、计算题
化学平衡状态，就是在一定条件下可逆反应里，当正反应 速率与逆反应速率相等时，反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变的状态。
1、定义：
强调四点
条件：一定条件（温度、浓度与压强）
本质：正反应速率=逆反应速率
现象：各组分百分含量(或质量)、浓度（或体积分数）等保持不变
对象：可逆反应
一、化学平衡状态的概念与特征
2、化学平衡状态的特征
(2)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）
(3)等：正反应速率=逆反应速率≠0
(4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的百分含量一定。
(5)变：条件变化，化学平衡状态将被破坏,直到在新的条件下建立新的平衡。
(1)逆：研究对象可逆反应。
1.定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数，这个常数称是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)，用符号K表示。 由于该常数是以浓度幂之积的比值表示，故又称浓度平衡常数，用KC表示。
二、化学平衡常数与转化率
对于反应: mA (g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
2.数学表达式：
1)如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。
如:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)
注意：书写平衡常数关系式的规则
K=c(CO2)
K=c(CO)/[c(CO2) ·c(H2)]
再如: 稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中，如：Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+
K=c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-)
又如：非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。如酒精和醋酸的液相反应C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O
K=c(CH3COOC2H5)c(H2O)/(c[C2H5OH]c[CH3COOH])
例 N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g)
K1 = 1.60  10 5
1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g)
K2 = 3.87  10 2
  K1  K2 ， K1 = K22
2)同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，用不同的化学反应方程式表示时，其对的平衡常数的表达式亦不同，但它们之间相互关联。
3)多重平衡规则：若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)
例题: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2


2NO2 (g) N2O4


2NO (g) +O2(g) N2O4 (g)
平衡常数的单位
浓度的单位为mol·L-1
K的单位为(mol·L-1)n；
对于反应: mA (g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
3.平衡常数的单位
(1)平衡常数K与温度有关，与浓度无关，由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。 若正反应是吸热反应,升高温度,K 增大;若正反应是放热反应,升高温度,K 减少;
通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上可逆反应的正方向是放热反应.
4、影响平衡常数的因素及平衡常数的意义
(2)平衡常数K值的大小，可推断反应进行的程度。
K 值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；K 值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。
(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说，反应的平衡常数K≥105，认为正反应进行得基本完全；K ≤10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。
达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意。
（2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度
生成物D: c平(D) = c0(D) +△c(D)
（3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。△c(A):△c(D)=a:d
（1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度；
反应物A: c平(A)=c0(A) - △c(A)
5、有关化学平衡常数的计算
例：在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.10mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得c(H2)=0.0080mol/L，求：
(1)反应的平衡常数
(2)其它条件不变，充入的H2(g)和I2(g)各0.20mol,求达平衡时各物质的平衡浓度。
方法：三段式
答案：
（1）H2+I2 2HI K=0.25
（2）0.016mol/L、0.016mol/L、0.008mol/L
用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α来表示反应限度。
6、转化率与平衡转化率（α）
转化率α：反应进行的过程中已反应掉了的反应物占反应物总量的百分比。
注意：
1、反应物A的平衡转化率是该条件最大转化率。
2、反应物的转化率可以用于表一个反应的进行程度。
3、反应物的转化率受外界条件（温度和浓度）的影响。
4、当反应物以反应方程式前的计量数的比例加入时，该反应的各反应物的转化率相等。
例：一定条件下，将X和Y两种物质按不同比例放入密闭容器中，反应达到平衡后，测得X、Y转化率与起始时两种物质的量之比[n(X)/n(Y)]的关系如下图，则X和Y反应的方程式可表示为（ ）
　　A．X+3Y 2Z
　　B．3X+Y 2Z
　　C．3X+2Y Z
　　D．2X+3Y 2Z
B
1 2 3 4
标志：
（1）、比正逆。v正＝v逆≠0；
（2）、比前后。反应混合物中各组分的体积分数、物质的量分数、质量分数不再发生变化；
（3）、比K、Qc
三、化学平衡的标志
【例1】在一定温度下，反应A2(g) + 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
C
例2 化学平衡状态的判断：
平衡
平衡
平衡
不一定
平衡
不一定
不一定
不一定
平衡
不一定
平衡
不一定
平衡
不一定
【例3】能够说明 N2 + 3H2 　 2NH3反应在密闭容器中已达到平衡状态的是 ：
①容器内N2、H2、NH3三者共存
②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等
③ 容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2
④t min内生成1mol NH3同时消耗0.5mol N2
⑤t min内，生成1mol N2同时消耗3mol H2
⑥ 某时间内断裂3mol H-H键的同时，断裂6mol N-H键
⑦容器内质量不随时间的变化而变化
⑧容器内压强不随时间的变化而变化
⑨容器内密度不再发生变化
⑩容器内的平均相对分子质量不再发生变化
⑤⑥⑧⑩
AB
【练习】
2、一定温度下在容积恒定的密闭容器中进行反应　　　　　A(s)+2B(g) 　 C(g)+D(g),当下列物理量不发生变化时，能表明该反应达到平衡的是：
①混合气体的密度　②容器内气体的压强　③混合气体总物质的量　④B的物质的量浓度
A、①④　B、②③　C、②③④　D、只能④
A
3、在一定温度下，向 a L 的密闭容器中加入 2molNO2(g) 发生如下反应：
2NO2(g) 2NO (g)+O2(g)，不能作为此反应达到平衡的标志的是
A、混合气体的密度不再变化
B、混合气体的颜色不再变化
C、混合气体的相对分子质量不再变化
D、容器内的压强不再变化
A
四、等效平衡状态
1、等效平衡状态涵义：某一可逆反应，在一定条件（T、c、p）下，经过不同的途径建立平衡时，各组分的百分含量（质量百分含量、体积分数、物质的量分数）对应相等的状态互称为等效平衡状态（简称等效平衡）。
2、等效平衡的类型及判断
等同平衡（T、V、量相等）
等效平衡（T、P、量倍比）
等同、效平衡的判断
等效平衡：同一可逆反应若从反应开始，虽然中间反应状态或反应途径不同，但到达到化学平衡时，平衡体系中各成分的百分含量都相等，这样建立的不同的平衡就称之为等效平衡 。
等同平衡：不仅平衡体系中各成分的百分含量都相等，而且各物质的量、物质的量浓度亦相同的平衡,即完全一致，称为等同平衡。
在恒温、恒容下，从不同的物质作起始物或起始物的量配比不同时，但只要物质的总量相当，则达到平衡时，物质的体积分数均相等，平衡为等同平衡。
恒容建立起等同平衡
恒压建立起等效平衡
1、恒容等同平衡
条件1
例1：在等温等容积的条件下，可逆反应：2SO2+O2＝2SO3由以下三种情况建立平衡：
①2摩SO2＋1摩O2 → 平衡Ⅰ
②2摩SO3 → 平衡Ⅱ
③a摩SO2＋b摩O2＋c摩SO3 → 平衡Ⅲ
问：[1]前两种反应①和②达到平衡时，体系中各物质的体积分数是否相等？
[2]若③达到平衡时，体系中各物质的体积分数与①相同，则a，b，c应满足什么条件？
答案：相同
答案:a+c=2;b+c/2=1
例2：一定温度下，将1molN2和3molH2通入一个一定容积的密闭容器中发生如下反应：N2 + 3H2 ==2NH3。 当反应达到平衡时，测得NH3的物质的量为amol。现在该容器中，维持温度不变，按以下几种方式加入反应物。最终达平衡时，NH3的物质的量不为amol的是( )
(A) 先加入1molN2和2molH2，达平衡后，再加入1molH2
(B) 先加入2molN2和3molH2，达平衡后, 再取出1molN2
(C) 先加入2molN2和6molH2，达平衡后, 再取出2molNH3
(D) 先加入2molN2和4molH2，达平衡后, 再取出2molNH3
答案：Ｄ
在恒温恒压下，对气体物质参加的反应，只要起始反应物之间物质的量之比相等，达到平衡时，各物质在体系中的体积百分数相等，即平衡为等效平衡。
2、恒压等效平衡
例3：在恒压容器中，当温度一定时，充入氢气和氮气，发生如下反应：N2 + 3H2 ==2NH3。在温度和压强相同的条件下，分别往该容器中充入
①3molH2和1molN2
②6molH2和2molN2
充分反应达到平衡时，这两种情形下，氮气的转化率是否一样？
答案：一样
思考：对于反应前后气体相同的可逆反应，如H2+I2=2HI,其等同平衡与等效平衡的变化。
总论：
恒容建立起等同平衡
恒压建立起等效平衡
注意特殊情况：前后气体体积相等可逆反应，等容也可以等效。
1molH2
2mol I2
2molH2
4mol I2
2molH2
4mol I2
恒温恒容
平衡1
恒温恒压
平衡2
恒温恒容
平衡3
练1.一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：
2A(g)＋B(g) 3C(g)，若反应开始时充入2 mol A和2mol B，达平衡后A的体积分数为 a％。其他条件不变时，若按下列配比作为起始物质，平衡后A的体积分数等于a％的是（ ），平衡后A的体积分数大于 a％的是（ ）
A．2 mol C
B．1 mol B和3 mol C
C.2 molA、1 mol B和1 mol He(不参加反应)
D．1 mol B和1 mol C
E．1 molA、1.5 mol B和1.5 mol C
A、C
B、E
小于a%
2、 在一个1L的密闭容器中，加入2molA和1mo1B，发生下述反应：2A(g)+B(g) 　 3C(g)+D(s)，达到平衡时，C的浓度为1.2mol/L，C的体积分数为a％。维持容器的容积和温度不变，按下列配比加入起始物质，达到平衡后，C的浓度不是1.2mol/L的是
　A、3 mol C+ x mol D (x>0.6)
B、 l mol A+ 0.5mol B +1.5mo1C+x mol D (x>0.1)
C．2 mol A+ 1mol B +x mol D (x≥0)
D．l mol A+ 0.5mol B +4.5mo1C+x mol D (x>0.7)
D
3、对于平衡体系
mA(g) + nB(g) 　pC(g) + qD(g) ⊿H<0。 有下列判断，其中正确的是
A、若温度不变，将容器的体积增大为原来的两倍，此时A物质的浓度变为原来的0.48倍，则m + n

　B、若平衡时A、B的转化率相等，说明反应开始时A、B的物的量之比为n: m ；
　C、若温度不变而压强增大为原来的两倍，则达到新的平衡时平衡混合物的体积小于原体积的1/2
　D、若平衡体系共有a mol气体，再向其中加入b molB，当达到新平衡时共有(a + b)mol气体，则m + n = p + q
AD
0
0.5
2a
2(n-2m)
(n-m)a
4.在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应： H2(g)+Br2(g)　　　2HBr(g)。已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后生成amolHBr（见下表“已知”项）。在相同条件下，且保持平衡时各组分的物质的量分数不变，对下列编号（1）~（3）的状态，填写表中的空白：
改为恒压条件 ？
五、化学学平衡移动
当改变已经达到化学平衡的可逆反应的条件时,平衡状态被破坏,随反应的进行重新达到新平衡的过程叫做化学平衡移动。
勒夏持列原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强和温度等），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
其中包含：
①影响平衡的因素：浓度、压强、温度三种；
②原理的适用范围：只适用于一项条件发生变化的情况（即温度或压强或一种物质的浓度），当多项条件同时发生变化时，情况比较复杂；
③平衡移动的结果：只能减弱（不可能抵消）外界条件的变化。
⑵、平衡移动：是一个“平衡状态→不平衡状态→新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，可能发生平衡移动。
1.化学平衡移动的概念
平衡移动原理（只改变一个条件）
化学平衡状 态
υ正=υ逆
外界条件改变
引起速率变化
υ正≠υ逆
υ正=υ逆
υ正＞υ逆
υ正＜υ逆
向右移动
不 移 动
向左移动
原因
方向
结果
过程分析
结果分析
2．从正、逆反应速度是否相等判断：
3．从浓度商和平衡常数分析：
对于一个一般的可逆反应：mA + nB 　　　pC + qD，在平衡状态时，平衡常数

K大于105时，反应基本完全。 　　 　
非平衡状态时有浓度商
当Q = K时，平衡；
当Q < K时，正移；
当Q > K时，逆移。
欲破坏化学平衡状态，必须使Q ≠ K，
【例】现有反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g); △H<0。在850℃时，K＝1。
(1)若升高温度到950℃时，达到平衡时K 　　 1(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2) 850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO，3.0 mol H2O，1.0 mol CO2和x mol H2，则：
①当x＝5.0时，上述平衡向 　 方向移动。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是 　　　 。
(3)在850℃时，若设x＝5.0和x＝6.0，其他物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，测得H2的体积分数分别为a％、b％，则a 　　b(填“大于”“小于”或“等于”)。
小于
逆反应
0﹤x＜3.0
小于
①起始只有C(s)和H2O(g) ，当气体平均相对分子质量不变时，是否处于平衡状态？
②起始有C(s)、H2O(g) 、CO(g)和H2(g) ，且气体平均相对分子质量为12，当气体平均相对分子质量不变时，是否处于平衡状态？
小结：若有非气体参加的反应，当起始只有反应物时， Mr一定，－－平衡
不一定
平衡
4.影响化学平衡的条件
浓度、压强、温度、催化剂等。
c(反应物）增大，v正突增为v’正， v逆不变，出现
v’正＞ v’逆，平衡正移，使v’正渐减， v’逆渐增，直至v’正＝ v’逆 时平衡，
且此时有v’正＝ v’逆＞ v正＝ v逆。
转化率：对于反应　
mA(g)＋nB(g) 　 　pC(g)＋qD(g)
若增大的是c(A),则A的转化率减小，B的转化率增大
(1)、浓度
t2
V”正 = V”逆
V’逆
V,正
t3
平衡状态Ⅱ
增大反应物浓度
速率-时间关系图：
原因分析:
增加反应物的浓度, V正 > V逆，平衡向正反应方向移动；
结论：在其他条件不变，增大反应物浓度，平衡朝正反应方向移动；减小反应物浓度，平衡朝逆反应方向移动。
在其他条件不变，减小生成物浓度，平衡朝正反应方向移动；增大生成物浓度，平衡朝逆反应方向移动。
注意:
⑴影响化学平衡移动的浓度，而不是质量、物质的量或体积；
⑵对于溶液中进行的离子反应，改变不参加反应的离子浓度，化学平衡一般不移动；
⑶浓度的改变不一定会引起化学平衡的移动；
如:对气体分子数不变的反应,同等程度地增大或减小各物质的浓度,化学平衡不移动。
注意：增加固体或纯液体的量不能改变其浓度，也不能改变速率，所以V(正)仍等于V(逆)，平衡不移动。
例：CO(g)＋H2O(g) 　　　CO2(g)＋H2(g)
起始时各加入1mol的CO(g)和H2O(g)，平衡时，四种物质的物质的量相等，
①求平衡常数 K 和CO(g)、H2O(g) 的转化率
②若再加入2mol H2O(g)，求平衡后CO(g)、H2O(g) 的转化率。
速率-时间关系图：
小结：正在上向向正移动，逆在上向逆向移动。
图象连续？为什么？
增大反应物
减少生成物
减少反应物
增大生成物
（2）、压强
其他条件不变，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。
⑴只有压强的变化引起反应物质的浓度变化时，化学平衡才有可能移动；
⑵平衡移动过程中速率的变化情况（结合平衡移动方向分析）
⑶对于某些物质，压强的变化可能改变其聚集状态；
压强对化学平衡的影响
aA(g)+bB(g) cC(g)
速率-时间关系图
压强对化学平衡的影响
[注意] ①对于反应前后气体总体积相等的反应，改变压强对
平衡无影响；
例：对如下平衡
A(气) ＋ B (气) 2C (气) ＋ D (固)
V正
V逆
0
t1
t2
V正′= V逆′
t3
加压对化学平衡的影响
V正
V逆
0
t1
t2
V正′= V逆′
t3
减压对化学平衡的影响
压强对化学平衡的影响
[注意] ①对于反应前后气体总体积相等的反应，改变压强对
平衡无影响；
②平衡混合物都是固体或液体的，改变压强不能使平
衡移动；
③压强的变化必须改变混合物浓度（即容器体积有变
化）才能使平衡移动。
(3)、温度
注：升高温度同时加快正逆反应速率，但吸热反应的速率增加的更多，故升温使可逆反应向吸热反应方向移动。即温度对吸热反应的速率影响更大。
2NO2 (g) N2O4 (g) △H<0
升高温度，平衡向吸热方向移动；
降低温度，平衡向放热方向移动。
温度对化学平衡的影响：
速率-时间关系图
催化剂同等程度改变化学反应速率，
V’正= V’逆，只改变反应到达平衡所需要的时间，而不影响化学平衡的移动。
例：对如下平衡
A(气) ＋ B (气) 2C (气) ＋ D (固)
V正
V逆
0
t1
t2
V正′= V逆′
t3
正的对化学平衡的影响
V正
V逆
0
t1
t2
V正′= V逆′
t3
负的对化学平衡的影响
(4)催化剂
外界条件对化学反应速率与化学平衡的影响
可逆反应m A (g) +n B (g) p C (g) +q D (g) △H=+Q kJ·mol-1
加快
加快
加快
加快
正反应方向
加快
加快
加快
加快
加快
加快
减慢
减慢
减慢
减慢
逆反应方向
逆反应方向
平衡不移动
正反应方向
正反应方向
逆反应方向
υ正 ＞ υ逆
υ正 ＜ υ逆
υ正 ＜ υ逆
υ正 ＞ υ逆
υ正 ＞ υ逆
υ正 = υ逆
υ正 ＜ υ逆
外界条件对化学反应速率与化学平衡的影响
减慢
减慢
减慢
减慢
逆反应方向
加快
加快
减慢
减慢
减慢
减慢
减慢
加快
减慢
加快
平衡不移动
正反应方向
正反应方向
正反应方向
逆反应方向
逆反应方向
υ正 ＜ υ逆
υ正 = υ逆
υ正 ＞ υ逆
υ正 ＜ υ逆
υ正 ＞ υ逆
υ正 ＞υ逆
υ正 ＜ υ逆
5、难点分析
⒉如果平衡向正反应方向移动，反应物转化率一定会增大吗？
不一定。这要看平衡向正反应方向移动是由什么条件引起的。如果是通过改变温度、压强或减小生成物浓度引起的平衡右移，则反应物的转化率一定增大。
　　如果是向体系中增加某种反应物的量，造成平衡向正反应方向移动，则转化率的变化要具体分析：
⒈如果平衡向正反应方向移动，υ正一定增大吗？
不一定。因为平衡向正反应方向移动的原因是：υ正 ＞ υ逆，尽管υ正 减小，但只要满足υ正 ＞ υ逆平衡就向正反应方向移动。
转化率变化具体分析
若 m+n=p+q,则化学平衡不受压强影响,上述恒温恒压、恒温恒容两情况都不会使化学平衡移动
⒊对于一个已达到平衡的可逆反应，向其反应体系中充入惰性气体，平衡发生移动吗？
⑴恒温恒容条件下，充入惰性气体，压强虽然增大，但各物质的浓度均不变，故平衡不移动；
⑵恒温恒压条件下，充入惰性气体，压强虽然不变，但体积增大，各物质的浓度减小，平衡向气体体积增大的方向移动。
解析：以乙、丙为基准，先比较它们两组A、B转化率的大小，再与甲、丁两组比较。丙组的A、B都为乙组的两倍，两容器的体积相等，所丙容器压强比乙容器的大，此反应正反应为气体体积增大的反应，压强增大平衡向逆反应方向移动，所以丙组A、B的转化率都比乙组的小。
A的转化率： 乙＞丙
B的转化率： 乙＞丙
甲、乙相比：B相同，甲中A比乙中多1