高中化学之：化学平衡
一、化学平衡状态
（一）研究对象：可逆反应 （二）建立：图像：
（三）定义：指在一定条件下的可逆反应，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
（四）特点——逆、等、动、定、变 1、逆：研究对象是可逆反应
2、等：平衡时，同一物质的正逆反应速率相等即v 正=v 逆
3、动：化学平衡是动态平衡，即达平衡时正逆反应仍在进行，只不过同一物质的v 正=v 逆
4、定：在平衡体系的混合物中，各组分的含量（物质的量、质量、浓度、质量百分数、物质的量百分数、体积百分数等）保持一定
5、变：任何化学平衡状态均是暂时的，相对的，有条件的，与达平衡的过程无关（即化学平衡状态既可以从正反应方向开始达平衡，也可以从逆反应方向开始达平衡，还可以从正逆两个方向开始达平衡）当外界条件变化时，原来的化学平衡也会发生相应的改变，直至在新的条件下建立新的平衡状态
注：化学平衡状态是在一定条件下可逆反应所能达到的最大程度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率
（五）判断达化学平衡的标志
1、用速率判断：方法：先出正、逆反应速率，再看物质：若同一物质，则正逆速率相等 若不同物质，则速率之比=系数之比
2、用含量判断：
（1）平衡时，各组分的物质的量、质量、浓度、体积、物质的量分数、质量分数、体积分数、转化率、产率都不变
（2）若反应中有颜变化，颜不变时可认为达平衡
（3）绝热的恒容反应体系中温度或压强保持不变，说明已达平衡
（4）有固态、液态、气态不同状态物质参与的反应，混合气体的总质量不变，或混合气体的密度不变，都可以判断达平衡
（5）对于反应前后气态物质前面的总系数发生改变的反应，混合气体的总物质的量不变，或混合气体的摩尔质量不变，或混合气体的压强不变都可以用来判断达平衡
二、化学平衡常数
（一）定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K 表示
（二）表达式：对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，则
)
()()
()(B c A c D c C c K n
m
q p ••=
（三）说明：
1、表达式的浓度必须是平衡时的浓度，系数决定幂次
2、有固体或纯液体（H 2O ）参与的反应，其浓度视为“常数”不计入表达式中
3、在非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则水底额浓度应出现在平衡常数表达式中
4、K 有单位，但一般不写
5、K 表示某一具体反应的平衡常数，当反应方向改变或系数改变时，K 也相应发生改变
6、对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即1=
K K 正逆
7、方程式扩大一定的倍数，K 就扩大相应的幂次；方程式缩小一定的倍数，K 就相应的开几次幂；方程式做加法，K 相应的做乘法；方程式做减法，K 相应的做除法。
（四）影响因素：K 只与温度有关，与反应物或生成物的浓度、压强、催化剂无关
（五）应用：
1、判断反应进行的程度化学平衡状态
K 增大→产物所占的比例增大→正反应进行程度增大→反应进行越完全→反应物转化率增大； 一般来说，当K>105时，反应基本完全（不可逆反应）；当K<10-5时，反应很难进行 2、判断反应的热效应
当温度升高→K 增大→正反应为吸热反应；当温度升高→K 减小→正反应为放热反应 3、判断反应进行的方向
)
()()()(B c A c D c C c Q n
m q p ••= Q ：浓度商，其中的浓度是任意时刻的浓度值
当Q=K 时，反应达平衡，正反应速率=逆反应速率，不移动
当Q<K 时，反应要达平衡→生成物的浓度增大，反应物的浓度降低→正反应速率>逆反应速率，正向移动 当Q>K 时，反应要达平衡→生成物的浓度减小，反应物的浓度升高→正反应速率<；逆反应速率，逆向移动
（六）压强平衡常数
1、表达方式：对于有气体参与的反应，用气体的平衡压强代替物质的量浓度来表示压强平衡常数。例如：
对于反应：mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)，则 )
()()
()(B p A p D p C p K n m q p p ••=
2、计算方法：
（1）应用“三段式”法计算出化学平衡体系中各反应物或生成物的物质的量。
（2）计算各气体的物质的量分数或体积分数，从而确定各气体反应物或生成物的分压。 某气体的分压=平衡时所有气体的总压强×该气体的物质的量分数或体积分数 （3）应用压强平衡常数计算公式进行计算。 例如：N 2+3H 2
2NH 3的压强平衡常数的表达式为：)
()()
(23
232H p N p NH p K p •=
三、影响化学平衡的因素
（一）化学平衡移动的定义：在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，如果改变反应条件，平衡状态被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直至达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。
（二）化学平衡移动的根本原因：反应条件改变→v(正)≠v(逆)→各组分的含量改变→平衡移动
−−−−→−一段时间之后v ‘(正)=v ’(逆)→建立新的平衡状态
（三）化学平衡移动方向的判断：
若v(正)>v(逆)，平衡向正反应向移动；
若v(正)<v(逆)，平衡向逆反应向移动； 若v(正)=v(逆)，平衡不移动。
（四）化学平衡移动的影响因素： 1、内因：物质本身的性质 2、外因：
催化剂 高温高压
（1）浓度：在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使平衡向正反应方向移动
说明：①增加固体或纯液体的量，平衡不移动
②改变的浓度必须是真正参与反应的物质的浓度，否则平衡不移动
③在溶液中进行的反应，稀释溶液，平衡向方程式中化学计量数之和增大的方向移动
意义：工业生产中，适当增加廉价反应物的浓度，可提高较高价格原料的转化率，降低成本
（2）压强：在其他条件不变的情况下，增大压强，平衡向气体体积减小的反应方向移动；
减小压强，平衡向气体体积增大的反应方向移动
说明：
①只适用于有气体参与的反应
②压强对平衡的影响实际上就是浓度对平衡的影响，只有当这些“改变”能改变反应物或生成物的浓度时，平衡才能移动
I、恒温恒容条件下，充入无关气体，平衡不移动
II、恒温恒压条件下，充入无关气体，平衡发生移动
③对于反应前后气体体积不变的反应，改变压强，平衡不移动
④溶液稀释或浓缩与气体减压或增压的化学平衡移动规律相似
⑤同等程度改变反应混合物中各物质的浓度时，可视为压强的改变
（3）温度：在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应的方向移动；
降低温度，平衡向放热反应的方向移动
（4）催化剂：催化剂同等程度的改变正、逆反应速率，所以平衡不受到催化剂的影响，不移动。使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间
总结：
勒夏特列原理（化学平衡移动原理）：如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强及参加反应的物质的浓度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
（5）说明：“减弱这种改变”的正确理解
①从定性角度看，平衡移动的方向为减弱外界条件变化的方向，如：
增大反应物的浓度，平衡就向减弱这种改变即反应物浓度减小的方向移动；
增大压强，平衡就向气体体积缩小即气体的物质的量减小、压强减小的方向移动
升高温度，平衡就向吸热反应也就是使温度降低的方向移动
这种移动可以理解为与条件改变“对着干”
②从定量角度看，平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能抵消更不能超越外界条件的改变。即外界因素对物质的影响大于平衡移动对物质的影响
（2）适用范围:
1、已达平衡的体系：化学平衡、溶解平衡、电离平衡、水解平衡、溶解平衡等
2、用来判断移动的方向，不能判断达新平衡的时间
（3）适用条件：只限于改变影响平衡的一个条件
结论：化学平衡的本质特征是v正=v逆，那么平衡移动的根本原因是v正≠v逆，凡是导致v正≠v逆的变化都能使平衡发生移动
四、平衡移动方向与转化率的关系
1、若反应物只有一种，如aA(g) bB(g)+cC(g)，增加A的量，平衡正向移动，A的转化率变化如下：
①若在恒温、恒压条件下，A的转化率不变；
②若在恒温、恒容条件下，相当于（等效于）加压，A的转化率与气态物质的化学计量数有关：
a=b+c时，A的转化率不变；
a>b+c时，A的转化率增大；
a<b+c时，A的转化率减小
1、若反应物不止一种，如aA(g)+ bB(g)cC(g)+dD(g)：
①若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，则A的转化率减小，B的转化率增大；
②若在恒温、恒压条件下，同等倍数地增加A、B的物质的量，平衡向正反应方向移动，但A、B的转化率不变
③若在恒温、恒容条件下，同等倍数地增加A、B的物质的量，平衡向正反应方向移动，A、B的转化率与气态物质的化学计量数有关：
a+b=c+d时，A、B的转化率不变；
a+b>c+d时，A、B的转化率增大；总结：平衡移动方向看浓度，转化率看压强
a+b<c+d时，A、B的转化率减小；
五、化学反应图像专题
（一）解题方法：
1、步骤：（1）看图像：一看面：即横纵坐标的意义
二看线：即线的走向和变化趋势
三看点：即起点、终点、折点、交点
四看辅助线：如等温线、等压线、平衡线等
五看量变：如浓度变化、温度变化等
（2）想规律：联想外界因素对速率和平衡的影响规律
（3）做判断：根据图像中表现的关系与所学规律相对比，做出符合题目要求的判断
2、原则：
（1）定一议二：当有三个物理量出现时，确定一个物理量，讨论其他两个物理量的关系
（2）先拐先平，数值大：先出现拐点代表：①先达平衡②温度高③压强大④加入催化剂
（3）斜率原则：斜率越大，则①速率越快，达平衡时间越短；②温度越高；③压强越大
（二）常见的化学反应图像
1、速率时间（v-t）图像：表示正逆反应速率的变化及平衡移动
）浓度的速率时间（v-t）图像
aA+bB cC+dD（A、B、C、D均不是固体和纯液体）
增大反应物浓度减小反应物浓度增大生成物浓度减小生成物浓度）压强的速率时间（v-t）图像
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) a+b>c+d aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)
a+b<c+d
aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)
a+b=c+d
增大减小
正反应方向逆反应方向逆反应方向正反应方向不移动不移动
）温度的速率时间（v-t）图像
aA+bB cC+dD  ΔH>0aA+bB cC+dD  ΔH<0
体系温度的变化升高温度降低温度降低温度升高温度
反应速率的变化v正、v逆同时增大，
且v’正>v’逆
v正、v逆同时减小，
且v’逆>v’正
v正、v逆同时减
小，且v’正>v’逆
v正、v逆同时增大，
且v’逆>v’正
平衡移动方向正反应方向逆反应方向正反应方向逆反应方向
v-t图像
）催化剂的速率时间（v-t）图像
2、全程速率时间（v-t）图：表示某个反应全程的速率随时间的变化（例如锌与硫酸的反应）
OC段：反应放热，使温度升高，速率加快
C以后：反应物浓度降低，速率减慢
3、速率温度（压强）图：表示正逆反应速率在温度或压强影响下的变化情况。交点为平衡状态，交点左侧为达平衡过程，右侧为平衡移动过程。
4、浓度时间（c-t）图像：表示平衡体系各组分在反应过程中的变化情况。
5、含量（转化率）-时间-温度（压强）图：表示含量或转化率受到不同温度、压强或催化剂影响所变化
的规律。
常用“先拐先平，数值大”的方法解决此类题型