第二章  化学反应速率和化学平衡
第三节 化学平衡
一、化学平衡状态
1．化学平衡状态的特征
化学平衡状态的特征可以概括为：逆、等、动、定、变。
(1)“逆”——研究对象是可逆反应。
(2)“等”——即v正＝v逆，这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。
(3)“动”——即v正＝v逆≠0，所以化学平衡状态是动态平衡状态。
(4)“定”——在平衡体系的混合物中，各组成成分的含量（即反应物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等）保持一定而不变（即不随时间的改变而改变）。这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。
(5)“变”——任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的（与浓度、压强、温度等有关），而与达到平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反应方向开始达到平衡，也可以从逆反应方向开始达到平衡)。当外界条件变化时，原来的化学平衡也会发生相应的变化。
2．化学平衡状态的判断方法
例举反应
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
是否平衡状态
混合物体
系中各成分的量
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数一定
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
正反应速
率与逆反
应速率的关系
①在单位时间内消耗了m mol A，同时生成m mol A，即v正＝v逆
②在单位时间内消耗了n mol B，同时消耗了p mol C，则v正＝v逆
③vA∶vB∶vC∶vD＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v
④在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D，均指v逆，v正不一定等于v逆
压强
①若m＋n≠p＋q，总压强一定(其他条件不变)
②若m＋n＝p＋q，总压强一定(其他条件不变)
平均相对分子质量
①r一定，只有当m＋n≠p＋q时
②r一定，但m＋n＝p＋q时
温度
任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定时
体系的密度
密度一定
课堂练习
1．下列有关可逆反应的说法不正确的是(  )
A．可逆反应是指在同一条件下能同时向正逆两个方向进行的反应
B．2HIH2＋I2是可逆反应
C．2H2＋O2 2H2O与2H2O2H2↑＋O2↑互为可逆反应
D．只有可逆反应才存在化学平衡
2．在一定条件下，使NO和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是化学平衡状态(  )
A．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零
B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零
C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变
D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变
3．可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，在一定条件下于10 L的密闭容器中发生，若开始时加入2 mol N2、2mol H2、0 mol NH3，反应达到平衡时NH3的浓度不可能达到的值是(  )               
A．0.1 mol/L      B．0.02 mol/L        C．0.05 mol/L      D．0.15 mol/L
4．在一定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物理量不再发生变化时，表明反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达平衡状态的是(  )
A．混合气体的密度                B．混合气体的总物质的量
C．混合气体的压强                      D．混合气体的总体积
5．在一定条件下体积不变的密闭容器中，反应2A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(g)达到平衡状态的标志是(  )
A．单位时间内生成2n mol A，同时生成n mol D
B．容器内压强不随时间而变化
C．单位时间内生成n mol B，同时消耗1.5n mol C
D．容器内混合气体密度不随时间而变化
6．在一定温度下，反应A2(g)＋B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是（  ）
A．单位时间内生成n mol A2，同时生成n mol AB   
B．容器内总压强不随时间改变
    C．单位时间内生成2n mol AB同时生成n mol B2
    D．任何时间内A2、B2的物质的量之比为定值
7．（双选）下列情况能说明反应2NO（g）+O2（g）2NO2（g）已达平衡状态的是（    ）
    A．单位时间内生成1mol NO2的同时消耗了lmol NO
    B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
    C．混合气体的颜保持不变
    D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变
8．恒温恒容密闭容器中，能够表明反应A（s）＋3B（g）2C（g）＋D（g）已达平衡的是（  ）
      ①混合气体的压强不变； ②混合气体的密度不变； ③B的物质的量浓度不变；④容器内B、C、D三种气体的浓度比为3:2:1；⑤混合气体的相对分子质量不变；⑥消耗3molB的同时生成2molC
    A．①②③            B．②③④          C．②③⑤          D．①③⑥
9．（双选）一定条件下的密闭容器中，可逆反应2A(g)B(g)＋3C(g)在下列四种状态中处于平衡状态的是(  )
                   
10．（双选）合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，对于密闭容器中的反应：
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是(  )
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样
D．其他条件不变，773 K下反应至t1时刻，n(H2)比上图中d点的值大
11．（双选）在一定温度下向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体，发生如下反应X(g)＋2Y(g) 2Z(g)，此反应达到平衡的标志是(  )
A．容器内压强不随时间变化                  B．容器内各物质的浓度不随时间变化
C．容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2    D．单位时间内消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z
12．（双选）在一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是（  ）
A．C生成的速率与C分解的速率相等          B．A、B、C的浓度不再变化
C．单位时间生成nmolA，同时生成3nmolB      D．A、B、C的分子数之比为1:3:2
13．（双选）可逆反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)达到平衡时的标志是（    ）
A．混合气体密度恒定不变                    B．混合气体的颜不再改变
C．H2、I2、HI的浓度相等                    D．I2在混合气体中体积分数不变
二、化学平衡的移动及勒夏特列原理(平衡移动原理)
1．外界条件对化学平衡的影响（一定要与影响反应速率的因素分开）
条件变化
移动方向
增大c(反)或减小c(生)
正反应方向
减小c(反)或增大c(生)
逆反应方向
增大压强
（通常指压缩体积）
气体体积减小的方向
（这样才能相对减小压强）
减小压强
（通常指扩张体积）
气体体积增大的方向
（这样才能相对增大压强）
升高温度
吸热反应方向
降低温度
放热反应方向
充入稀有气体
不移动，但气体的体积分数减小(稀有气体计入了总体积)
气体体积增大的方向
加催化剂
不移动，缩短达到平衡的时间
2．浓度、压强和温度对化学平衡影响的图像
   
由图可知，只要是浓度对平衡的影响，必有一个反应速率改变时与原速率衔接。
    由图可知，当非浓度因素对平衡的影响，反应速率改变时一定不与原速率衔接。
【总结】① 只要增大浓度、增大压强、升高温度，新平衡都在原平衡的上方，v″正＝v″逆 >v正＝v逆；只要减小浓度、降低压强、降低温度，新平衡都在原平衡下方，v″正＝v″逆 <v正＝v逆。
    ② 只要是浓度改变，速率一定是在原平衡的基础上改变；两个速率同时增大或减小(中间断开)一定是压强或温度改变。
    ③ 加入催化剂能同等程度地增大正、逆反应速率，平衡不移动。
3．勒夏特列原理
    如果改变影响平衡的条件之一(如浓度、温度以及气体反应的压强)，平衡将向着减弱这种改变的方向移动，这就是勒夏特列原理。
勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，不能简单地根据平衡移动原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据平衡移动原理进行判断。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；ΔH<0，同时加压、升温，平衡移动的方向无法确定。若加压同时又降温，则平衡向正反应方向移动。勒夏特列原理不仅适用于化学平衡，也适用于其他平衡体系，如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。
课堂练习
1．下列说法正确的是(  )
A．其他条件不变，增大某一反应物的浓度，反应物的转化率一定都增大
B．对于有气体参加的反应，其他条件不变，增大压强，体积缩小，体系中各气体的浓度一定增大
C．对于有气体参加的反应，改变压强使平衡向右移动，生成的气体的浓度一定增大
D．增大反应物的浓度，平衡向右移动，生成物的体积分数一定增大
2．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(  )
A．光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小    B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C．可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气    D．增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3
3．在容积不变的密闭容器中进行如下反应：H2O(g)＋C(s) H2(g)＋CO(g)　ΔH＞0，达到平衡后，改变下列反应条件，相关叙述正确的是(  )
A．加入H2O(g)，平衡向正反应方向移动，体系压强减小
B．加入少量C，正反应速率增大
C．降低温度，平衡向正反应方向移动        D．加入CO，混合气体的密度增大
4．下列反应达到化学平衡后，加压或降温都能使化学平衡向逆反应方向移动的是(  )