化学反应速率和化学平衡复习（二）

V 正 =V 逆

新平衡与原平衡不同

增大反应物浓度

V 正

V 逆

（ 1 ）浓度影响平衡移动过程中 v( 正 )v( 逆 ) 变化图像

V

V 正 =V 逆

原平衡

t

V 正

V 逆

三、化学平衡中的有关图象1. 速率 - 时间图像

浓度影响平衡移动过程中 v( 正 )v( 逆 ) 变化图像

V

V 正 =V 逆

原平衡

t

V 正 =V 逆

新平衡与原平衡不同

A. 增大反应物浓度

V 正

V 逆

V

V 正 =V 逆

原平衡

t

V 正 =V 逆

新平衡与原平衡不同

V 正

V 逆

V

V 正 =V 逆

原平衡

t

V 正 =V 逆

新平衡与原平衡不同

V 正

V 逆

V

V 正 =V 逆

原平衡V 正 =V 逆

新平衡与原平衡不同

V 正

V 逆

t

B. 减小生成物浓度

C. 增大生成物浓度 D. 减小反应物浓度

（ 2 ）压强影响平衡移动过程中 v( 正 )v( 逆 ) 变化图像

V

V 正 =V 逆

原平衡

V 正 =V 逆

新平衡与原平衡不同

V 正

V 逆

t

mA(g) + nB(g) cC(g) + d(D)

增大压强

(m+n>c+d)

[ 注意 ] 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’

t加压对化学平衡的影响

V 正

V 逆0 t1 t2

V 正’ = V逆’

t减压对化学平衡的影响

V

V 正 =V 逆

原平衡

V 正 =V 逆

新平衡与原平衡不同

V 正

V 逆

aA(g) + bB(g) cC(g) （正反应为放热反应）

（ 3 ）温度影响平衡移动过程中 v( 正 )v( 逆 ) 变化图像

升高温度t

降温对平衡影响的 V-t 图像

V 正

V 逆

0 t1 t2

V 正 = V 逆

t3

降低温度

平衡状态ⅠV 正’ = V逆’

V 正’

V 逆’平衡状态Ⅱ

aA(g) + bB(g) cC(g) （正反应为放热反应）

V

V 正 =V 逆

原平衡

使用正催化剂t

V 正 =V 逆

新平衡与原平衡不同

（ 4 ）催化剂影响平衡移动过程中 v( 正 )v( 逆 ) 变化图像

例：往一密闭容器中加入 1molN2 和 3molH2 到 t1 时达到平衡；在 t2 时再加入 1molN2

到 t3 时达到平衡；在 t4 时加压到 t5 时达到平衡；在 t6 时降温到 t7 时达到平衡；在 t8 时加催化剂；到 t9 时保持恒压加惰性气体到 t10

时达到平衡。请画出正、逆反应速率随时间变化的图象。

2. 浓度 - 时间图像（物质的量 - 时间或百分含量 - 时间、转化率 - 时间）

t

c

0

浓度 - 时间图像

t

SO2

转化率

0转化率 - 时间

T1

T2

t

例 1. 在相同温度，压强分别为 P1 与 P2 的条件下，对下列反应 A(g) ＋ 2B(g) nC(g) 的体系中， C 的体积分数 (c%) 随时间 (t) 的变化曲线如图所示。下列结论正确的是 ( )(A)P1>P2 ， n<3 (B)P1<P2 ， n>3(C)P1<P2 ， n=3 (D)P1>P2 ， n>3

P1

P2

t

C%

0

D

3. 转化率 - 温度 - 压强（质量分数 - 温度 - 压强，浓度或百分含量 - 温度或压强）

转化率

温度

1.01×107Pa

1.01×106Pa

例 2 、有一化学平衡 mA(g) ＋ nB(g) pC(g) ＋ qD(g) 图中表示的是转化率与压强、温度的关系 . 分析图中曲线可以得出的结论是 ( )(A) 正反应吸热， m ＋ n>p ＋ q (B) 正反应吸热， m ＋ n<p ＋ q (C) 正反应放热， m ＋ n>p ＋ q(D) 正反应放热， m ＋ n<p ＋ q

107pa

106pa

105pa

A 转化率

温度

A

解答图象题的方法思路是：

一看面 ( 即看清横坐标和纵坐标的意义 ) ；

二看线 ( 即看清线的走向和变化趋势 ) ；

三看点 ( 即看线起点是否通过原点，两条线的交点或拐点 ) ；

四看辅助线 ( 如是否要作等温线、等压线 )；

五看定量图象中的有关量的变化（如浓度变化、温度变化等）。

 

进行化工生产条件选择时：

既要考虑反应速率的问题

——反应速率要尽可能地快

又要考虑化学平衡的问题

——平衡要尽可能地向右移动，即反应物的转化率要尽可能的高，原料的利用要尽可能的充分

四、速率、平衡理论应用

1 、合成氨工业条件的选择反应式： N2+3H2 2NH3 ；

反应特征：

实际：

可逆反应、正反应缩体、放热反应速率：高温、高压、催化剂

平衡：低温、高压 、分离氨综合：适当温度、高压

催化剂、分离出氨

高温、高压、催化剂、分离出氨

*注意采用高温的原因

2 、 SO2 接触氧化条件的选择反应式： 2SO2+O2 2SO3 ；

速率：高温、高压、催化剂

平衡：低温、高压、氧气过量

综合：适当温度、高压、催化剂、氧气过量

实际：高温、常压、催化剂、氧气过量

( 可逆反应、正反应缩体、放热反应 )反应特征：与合成氨相似

在定温、定容的密闭容器中反应 N2 +3H2 2NH3 分别按下列关系充入物质：

(1) 充入 1molN2 和 3molH2

(2) 充入 2molNH3 (3)充入 0.5molN2 ， 1.5molH2 和 1molNH3 (4) 充入 0.2molN2 ， 0.6molH2 和 1.6molNH3 此四种情况达到的平衡完全相同 , 此

时各物质的量和含量均相等 .

—— 等效平衡

五、等效平衡状态：1 、概念：

相同条件（同 T、 V或同 T、 P）下进行的可逆反应，无论从正反应开始，还是从逆反应开始，或者从正逆反应同时开始，只要起始投入原料的比例恰当，最终都可达到相同的平衡状态 ---- 等效平衡状态

*

* 等效的是最终的平衡状态，过程不一定等效，如转化率等不一定相等。

注意：最终化学平衡状态的建立，与反应途径无关，与反应条件（温度、压强、容积等）有关。

2 、等效平衡的分类(1) 恒温、恒容条件下的等效平衡

可逆反应里，在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体的总物质的量有变的可逆反应，只改变起始时加入的物质的量，根据化学计量系数换算成同一方面的反应物或生成物时，与原起始量相同，则为等效平衡。

(2) 在等温、等容条件下，对于反应前后气体的总物质的量不变的可逆反应，只要反应物 ( 或生成物 ) 的物质的量之比与起始态相等，则为等效平衡。属于 (1) 的特例

因改变压强平衡不移动，这种情况只要换算成一个方向比例相等即为等效平衡，此时各物质的浓度不等，是倍数关系，但各物质的百分含量相等。

如：在定温和定容的密闭容器中发生反应 : 2HI(g) H2 (g)+I2 (g) 按下列关系充入气体 (1) 充入 2molHI

(2) 充入 4molHI

(3) 充入 3mol H2 和 3mol I2 (g)

例 : 在等温，等容条件下有下列反应： 2A(g) ＋ 2B(g) C(g) ＋ 3D(g) 。现分别从两条途径建立平衡：Ⅰ . A 和 B 的起始浓度均为 2mol/L ； Ⅱ . C 和 D 的起始浓度分别为 2mol/L 和6mol/L 。 下列叙述正确的是 ( )

(A)Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气的体积分数相同

(B)Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气的物质的量浓度相同

(C) 达平衡时，Ⅰ途径的反应速率 VA 等于Ⅱ途径的反应速率 VB

(D) 达平衡时，第Ⅰ条途径混合气体密度为第Ⅱ途径混合气体密度的 1/2

AD

(3) 恒温、恒压条件下的等效平衡 在 T、 P相同的条件下，改变起始加入量，只要按可逆反应的化学计量数换算成平衡式同一边，物质的量之比与原平衡相同，则为原平衡等效。

如在定 T 定 P 下，某容积可变的容器中发生反应 N2 + 3H2 2 NH3 ，按下列关系充入物质 (1) 充入 1mol N2 和 3molH2 (2) 充入 2mol N2 和 6molH2 (3) 充入 6mol NH3

此类等效平衡 , 各物质的物质的量不同 , 但浓度相等，各物质的含量相等。

等效平衡的类型总结 :1. 定 T 、 V 条件下，对于反应前后气体的总物质的量不变的可逆反应，换算成同一方面的反应物或生成物时，与原起始量相同，则两平衡等效。

2. 定 T 、 V 条件下，对于反应前后气体的总物质的量不变的可逆反应，只要反应物( 或生成物 ) 的物质的量之比与起始态相等，则为等效平衡。

3. 定 T 、 P 条件下，只要换算成平衡式同一边，物质的量之比与原平衡相同，则为平衡等效。

练习：1 、在某温度下，一容积可变的容器中反应2A(g) ＋ B(g) 2C(g) ，达到平衡时， A 、B 和 C 的物质的量分别为 4mol 、 2mol 和4mol ，保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是 ( )(2003 全国高考题 )

(A) 均减半 (B) 均加倍

(C) 均增加 1mol (D) 均减少 1mol

C

2 、在一固定容积的密闭容器中，充入 2molA 和 1molB ，发生反应 :2A(g) ＋ B(g) xC(g) 达到平衡后， C 的体积分数为w%。若维持容器容积和温度不变，按 0.6molA ， 0.3molB 和 1.4molC 为起使配比投入，达到平衡后 C 的体积分数也w%，则 x的值可能为 ( )

(A)1 (B)2 (C)3 (D)4B C

3 、加热装有 1molHI 气体的密闭容器中，当分解反应达到平衡时， I2 的体积分数为 x%，若在该容器中加入 2molHI气体，在相同温度下达到平衡，此时 I2的体积分数为 y%，则 x和 y的关系是 ( )

(A)x>y (B)x=y (C)x<y (D)x≥y

B

4 、某温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应 A(g)+3B(g) 2C(g) 达到平衡，测得平衡时 A 、 B 、 C 物质的量之比 n(A) ：n(B) ： n(C)=2 ： 2 ： 1 。若保持温度不变，以 2 ： 2 ： 1 的 物质的量之比再充入 A 、 B和 C ，下列判断中正确的是 ( )

(A) 平衡向正反应方向移动

(B) 平衡不会发生移动

(C)C 的质量分数增大 (D)C 的质量分数减小

AC

5. 在一定温度下，把 2摩 SO2 和 1摩 O2 通入一个一定容积的密闭容器中，发生如下反应： 当此反应进行到一定程度时，反应混和物就处于化学平衡状态现在该容器中 ,维持温度不变，令 a 、 b 、 c 分别代表初始加入的 SO2 、 O2 和 SO3 的物质的量 (mol) 。如果 a 、 b 、 c取不同的数值 ,它们必须满足一定的相互关系 ,才能保持达到平衡时，反应混和物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同 . 请填写下列空白： (1)当 a=0 ， b=0 ，则 c=____________ (2)若 a=0.5 ，则 b=_______ ， c=________ (3)a 、 b 、 c取值必须满足的一般条件是（请用两个方程式来表示，其中一个只含 a 和 c ，一个只含 b 和c ） (a)__________________________ ， (b)_______________________

20.25 1.5

a+c=2c+2b=2

6. 在一固定容积的密闭容器中 , 保持一定温度 ,进行下列反应 :H2( 气 )+Br2( 气 ) 2HBr( 气 ),已知加入 1molH2 和 2molBr2 时 , 达到平衡后生成 amolHBr. 保持温度等其他条件不变 , 要求达到平衡时各物质的百分含量不变 . 请填写下表中(1)(2)(3) 后的空格．已知编号

起始状态时各物质的物质的量／mol

平衡状态时 HBr的物质的量／mol

H2 Br2 HBr

１ 2 0 a

（１） ２ 4 0

（２） 1 0.5a

（３） m n（ n≥2m）

2a0 0.5

2n-4m (n-m)a