3.化学平衡的计算

(1)四个量--起始量、变化量、平衡量、差量

①反应物的平衡量=起始量－转化量

②生成物的平衡量=起始量+转化量

③各物质转化浓度之比=它们在化学方程式中化学计量数之比。变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此，抓变化浓度是解题的关键。

④化学平衡前后，同种元素原子的物质的量相等。

(2)三个百分数：

①反应物的转化率：可逆反应达到平衡状态时，某一指定反应物转化的物质的量(或浓度)与起始物质的量(或起始浓度)的比值。转化率的大小，可以说明该反应所进行的程度，即原料利用率的大小。但转化率随着反应物起始浓度的不同而不同，这一点区别于平衡常数K。可见，平衡常数K更能反映出反应的本质。

转化率=n_转化/n_起始×100%=c_转化/c_起始×100%

②生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，则产率也越大。

产率=产物实际产量/理论产量×100%

③混合物组分的百分含量＝

(3)三个常用公式

①T、V相同时，P₁／P₂＝n₁／n₂或P／△P＝n／△n

②混合气体的相对分子质量M＝m／n(运用质量守恒定律计算混合气体的质量m，运用方程式的计量数计算混合气体的总物质的量n)

③混合气体的密度D＝m／V(运用质量守恒定律计算混合气体的质量m，注意恒容和恒压对体积的影响)

　 例1、(2009山东)14.2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是

A.催化剂V₂O₅不改变该反应的逆反应速率

B.增大反应体系的压强、反应速度一定增大

C.该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间

D.在l₁、l₂时刻，SO₃(g)的浓度分别是c₁，c₂，则时间间隔t₁-t₂内，SO₃(g)生成的平均速率为

例2、(2009宁夏)10.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为：

　 NA₂S₂O₃+H₂SO₄=NA₂SO₄+SO₂+S↓+H₂O,下列各组实验中最先出现浑浊的是　　

[答案]D

[解析]从反应温度分析，要在CD中选择；经简单计算，三种液体混合后D中硫代硫酸钠溶液的浓度是C中的二倍，稀硫酸的浓度相等。故选D。

例3、(2009福建)12. 某探究小组利用丙酮的溴代反应

()来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：

　　 分析实验数据所得出的结论不正确的是

　　 A. 增大增大　　　 B. 实验②和③的相等

　　 C. 增大增大　　　　　　　 D. 增大，增大

[答案]D

[解析]从表中数据看，①④中CH₃COCH₃,HCl的浓度是相同的，而④中Br₂比①中的大，所以结果，时间变长，即速率变慢了，D项错。其他选项依次找出表中两组相同的数据，看一变量对另一变量的影响即可。

例4、(2009安徽)28.(17分)

Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好PH和浓度的废水中加入H₂O₂，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。

[实验设计]控制p-CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298K或313K(其余实验条件见下表)，设计如下对比试验。

(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

[数据处理]实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如右上图。

(2)请根据右上图实验①曲线，计算降解反应在50~150s内的反应速率：

(p-CP)= 　　　　　　　　　　mol·L^-1·s^-1

[解释与结论]

(3)实验①、②表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所用试剂H₂O₂的角度分析原因： 　　　　　　　　　　　　　　。

(4)实验③得出的结论是：PH等于10时，　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

[思考与交流]

(5)实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

^[答案]

⁽¹⁾

^(2)8.0×10-6

^{(3)过氧化氢在温度过高时迅速分解。}

^{(4)反应速率趋向于零(或该降解反应趋于停止)}

^{(5)将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH约为10(或将所取样品骤冷等其他合理答案均可)}

^[解析](1)实验①是参照实验，所以与实验①相比，实验②和③只能改变一个条件，这样才能起到对比实验的目的，则实验②是探究温度对反应速率的影响，则T=313K，pH=3，c(H₂O₂)=6.0 mol·L^-1，c(Fe²⁺)=0.30 mol·L^-1，实验③显然是探究pH的大小对反应速率的影响；(2)在50-150s内，△c(p-CP)=0.8mol·L^-1，则v (p-CP)=0.08mol·L^-1·s^-1；(3)温度过高时，H₂O₂分解，c(H₂O₂)浓度减小，导致反应速率减小；(4)从图中看出，pH=10时，c(p-CP)不变，即反应速率为零，说明碱性条件下，有机物p-CP不能降解；(5)从第(4)可以得出，在发言液中加入NaOH溶液，使溶液的pH迅速增大，反应停止。

例5、(2009安徽)11.汽车尾气净化中的一个反应如下：

在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是：

^[答案]C

^[解析]该反应为气体计量数减小的放热反应，升高温度，平衡逆向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，平衡常数减小，A选项错误；同理，升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率减小，B选项错误；平衡常数只与热效应有关，与物质的量无关，C选项正确；增加氮气的物质的量，平衡逆向移动，NO的转化率减小，D选项错误。

例6、(2009北京)9．已知H₂(g)+I₂(g)===2HI(g)，△H<0，有相同容积的定容密封容器甲和乙，甲中加入和各0.1mol ，乙中加入HI 0.2mol，相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是

A．甲、乙提高相同温度　　　 B. 甲中加入0.1mol He，乙不改变

C．甲降低温度，乙不变　　　 D. 甲增加0.1mol ，乙增加0.1mol

例7、(宁夏)13.在一定温度下，反应的平衡常数为10。若将1.0mol的通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时的最大分解率接近于

A. 5%　　　　　　　 B. 17%　　　　　　　　 C. 25%　　　　　　　　　 D.33%

[答案]B

[解析]　　　　

开始时浓度/mol/L　　 0　　　　　 0　　　　　 1

转化的浓度/mol/L　　 0.5x　　　 0.5x　　　　 x

平衡时浓度/mol/L　　 0.5x　 　　0.5x　　　　 1-x　

由K的计算方法可得，X=1/6,故的最大分解率接近于17%　 。

[2010高考预测] 2010年，化学反应速率和化学平衡是每年高考的必考内容，命题一般集中在以下几项：

根据外界条件的变化判断化学平衡移动的方向；

由平衡移动的方向判断反应的热效应；

由平衡体系压强的变化推断反应物和生成物里气体物质的系数关系；

能对平衡体系进行有关起始浓度、变化浓度、平衡浓度及反应转化率等方面的计算。

测试题

3.勒夏特列原理：

如果改变影响平衡的条件之一(如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

说明：

(1)改变影响平衡的条件，只能是浓度、压强和温度。 其中压强只针对有气体参加的可逆反应。

_{(2)原理的适用范围是只有一个条件发生变化时的可逆反应，多项条件改变时的情况比较复杂，一般不考虑。}

_{(3)平衡移动的结果是只能减弱外界条件的变化，但不能抵消。}

2.由浓度变化引起平衡正向移动时，反应物的转化率的变化应具体分析：

⑴对于有多个反应物的可逆反应，如果增大某一反应物的浓度，则该物质自身的转化率减小，其他物质的转化率增大；

⑵若按原比例同倍数的增加反应物的量，平衡正向移动，此时反应物的转化率与反应条件和反应前后气体物质的化学计量数的变化有关：

①在恒温恒压下，反应物的转化率不变；

②在恒温恒容的条件下：若反应前后气体物质的化学计量数不变，反应物的转化率不变；若反应后气体物质的化学计量数增大，反应物的转化率减小；若反应后气体物质的化学计量数减小，则反应物的转化率增大。

⑶对于只有一种物质参加的可逆反应，增大反应物的量，平衡正向移动，反应物的转化率有三种情况：

①若反应前后气体物质的化学计量数不变，反应物的转化率不变；

②若反应后气体物质的化学计量数增大，反应物的转化率减小；

③若反应后气体物质的化学计量数减小，则反应物的转化率增大。

1. 影响化学平衡的因素

化学平衡移动的实质是外界因素破坏了原平衡状态时v_正= v_逆的条件，使正、逆反应速率不再相等，然后在新的条件下使正、逆反应速率重新相等，从而达到新的化学平衡。也就是说，化学平衡的移动是：平衡状态→不平衡状态→新平衡状态。

(1)浓度对化学平衡移动的影响：⑴增加反应物的浓度

①化学反应速率变化情况：在平衡体系中v(正) = v(逆)，达到平衡态Ⅰ。当增加反应物浓度时，正反应速率加快，逆反应速率不变，则v(正) > v(逆)，平衡向正反应方向移动，当=时，达到平衡态Ⅱ。

②图像表示为

由图像可知，平衡态Ⅱ的化学反应速率大于平衡态Ⅰ的化学反应速率。

③结论：增加反应物浓度时，平衡向正向移动，且新平衡时的速率大于原来的平衡速率。

⑵减小反应物的浓度

①化学反应速率的变化情况：在平衡体系中v(正) = v(逆)，达到平衡态Ⅰ。当减小反应物的浓度时，正反应速率减慢，逆反应速率不变，则v(正) < v(逆)，平衡向逆反应方向移动，当=时，达到平衡态Ⅱ。

②图像表示为：

由图像可知，平衡态Ⅱ的化学反应速率小于平衡态Ⅰ的化学反应速率。

③结论：减小反应物的浓度，平衡向逆向移动，且新的平衡时的速率小于原来的平衡速率，

⑶增加生成物的浓度

①化学反应速率的变化情况：在平衡体系中v(正) = v(逆)，达到平衡态Ⅰ。当增加生成物的浓度时，正反应速率不变，逆反应速率加快，则v(正) < v(逆)，平衡向逆反应方向移动，当=时，达到平衡态Ⅱ。

②图像表示为：

由图像可知，平衡态Ⅱ的化学反应速率大于平衡态Ⅰ的化学反应速率。

③增加生成物的浓度，平衡向逆向移动，且新的平衡时的速率大于原来的平衡速率，

⑷减少生成物的浓度

①化学反应速率的变化情况：在平衡体系中v(正) = v(逆)，达到平衡态Ⅰ。当减小生成物的浓度时，正反应速率不变，逆反应速率减慢，则v(正) > v(逆)，平衡向正反应方向移动，当=时，达到平衡态Ⅱ。

②图像表示为：

由图像可知，平衡态Ⅱ的化学反应速率小于平衡态Ⅰ的化学反应速率。

③结论：减小生成物浓度时，平衡向正向移动，且新平衡时的速率小于原来的平衡速率。

重要结论：在其他条件不变时，增加反应物浓度或减小生成物浓度时，平衡向正向移动；增加生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆向移动。增加物质的浓度，达到新平衡时的化学反应速率大于原平衡时的速率。

(2)压强对化学平衡移动的影响：⑴对于有气体参与的恒容条件下的可逆反应：

若为a A(g) + b B(g) c C(g) +d D(g)，且a+b >c +d，

①增加体系压强。

a．化学反应速率变化情况：在平衡体系中v(正) = v(逆)，达到平衡态Ⅰ。当增加体系压强时，由于反应物和生成物的浓度都增加，所以正逆反应速率都增大，但由于a+b >c +d，系数越大，速率改变也越大，则v(正) > v(逆)，平衡向正向移动，当=时，达到平衡态Ⅱ。

b．图像表示为：

由图像可知，平衡态Ⅱ的化学反应速率大于平衡态Ⅰ的化学反应速率。

c．结论：增大压强，平衡向气体总体积缩小的方向移动，且新平衡时的速率大于原来的平衡速率。

②减小体系压强

a．化学反应速率变化情况：在平衡体系中v(正) = v(逆)，达到平衡态Ⅰ。当减小体系压强时，由于反应物和生成物的浓度都减小，所以正逆反应速率都减慢，但由于a+b >c +d，系数越大，速率改变也越大，则v(正) < v(逆)，平衡向逆向移动，当=时，达到平衡态Ⅱ。

b．图像表示为：

由图像可知，平衡态Ⅱ的化学反应速率小于平衡态Ⅰ的化学反应速率。

c．结论：减小压强，平衡向气体总体积增大的方向移动，且新平衡时的速率小于原来的平衡速率。

⑵对于有气体参与的恒容条件下的可逆反应：若为a A(g) + b B(g) c C(g) +d D(g)，且a+b = c +d，

①增加体系压强。

a．化学反应速率变化情况：在平衡体系中v(正) = v(逆)，达到平衡态Ⅰ。当增加体系压强时，由于反应物和生成物的浓度都增加，所以正逆反应速率都增大，但由于a+b = c +d，系数相等，速率改变也相等，则v(正) = v(逆)，平衡不移动。

b．图像表示为：

由图像可知，平衡态Ⅱ的化学反应速率大于平衡态Ⅰ的化学反应速率。

c．结论：增加压强，化学反应速率加快，但平衡不移动。

②减小体系压强

a．化学反应速率变化情况：在平衡体系中v(正) = v(逆)，达到平衡态Ⅰ。当减小体系压强时，由于反应物和生成物的浓度都减小，所以正逆反应速率都减慢，但由于a+b = c +d，系数相等，速率改变也相等，则v(正) = v(逆)，平衡不移动。

b．图像表示为：

由图像可知，平衡态Ⅱ的化学反应速率小于平衡态Ⅰ的化学反应速率。

c．结论：减小压强，化学反应速率减慢，但平衡不移动。

重要结论：有气体参加的可逆反应里，在其他条件不变时，增大压强，平衡向气体总体积缩小的方向移动；减小压强，平衡向气体总体积增加的方向移动。若反应过程中气体体积不变化，则平衡不移动。增大压强，化学反应速率加快，减小压强，则化学反应速率减慢。

(3)温度对化学平衡的影响：对于反应：a A(g) + b B(g) c C(g) +d D(g)；ΔH < 0

⑴升高温度

①化学反应速率的变化情况：在平衡体系中v(正) = v(逆)，达到平衡态Ⅰ。当升高温度时，整个体系中各物质的能量都升高，则正、逆反应速率都加快，而吸热反应方向的速率增加更快，则v(正) < v(逆)，平衡向逆向移动，当=时，达到平衡态Ⅱ。

②图像表示为：

由图像可知，平衡态Ⅱ的化学反应速率大于平衡态Ⅰ的化学反应速率。

③结论：升高温度。平衡向吸热方向移动，且新平衡的速率大于原来的平衡速率。

⑵降低温度

①化学反应速率的变化情况：在平衡体系中v(正) = v(逆)，达到平衡态Ⅰ。当降低温度时，整个体系中各物质的能量都降低，则正、逆反应速率都减慢，而吸热反应方向的速率减少更快，则v(正) > v(逆)，平衡向正向移动，当=时，达到平衡态Ⅱ。

②图像表示为

由图像可知，平衡态Ⅱ的化学反应速率小于平衡态Ⅰ的化学反应速率。

③结论：降低温度。平衡向放热方向移动，且新平衡的速率小于原来的平衡速率。

(4)催化剂：使用催化剂可以同等程度的改变正、逆反应的反应速率，从而改变达到平衡所需要的时间，但对化学平衡没有影响。

速率变化图像为

4.化学平衡状态的判断

可逆反应达到平衡时，V_正=V_逆，即单位时间内任一物质生成多少，就消耗多少。表现在外部的特点是：各物质的物质的量不变，总物质的量也不变，每一种物质的物质的量的百分含量也不变，混合气体的平均相对分子质量也不变，每种物质的浓度也不变，如温度、体积固定，反应容器内的总压，也不随时间的变化而变化。(但对反应前后气体物质分子数相等的可逆反应，就不能用总压、平均分子质量是否随时间变化来判断是否达到了平衡。)

(1)直接(特征)标志：

①V_正=V_逆：指反应体系中的用同一种物质来表示的正反应速率和逆反应速率相等，但对不同物质而言，速率不一定相等。

现以N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)为例，在单位时间、单位体积内：

a.若有1molN₂消耗(代表V_正)，同时有1molN₂生成(代表V_逆)。同种物质只需考虑量是否相同，所以有1molN₂消耗必然同时有1molN₂生成，即V_正(N₂)=V_逆(N₂)。

b.若有1molN₂消耗(代表V_正)，同时有3molH₂生成(代表V_逆)。不同种物质要考虑化学计量数，由化学方程式知N₂和H₂化学计量数之比为1：3，所以有1molN₂消耗必然同时有3mol H₂生成，即V_逆(H₂)＝3V_正(N₂)，由此可见两者数值不相等。

c.同理可得以下关系：若有1molN₂消耗(代表V_正)，同时有2mol NH₃消耗(代表V_逆)；若有nmolN₂消耗(代表V_正)，同时有2nmol NH₃消耗(代表V_逆)……

d.同时还可以推出：若有1molN≡N键断裂，则有6molN－H键断裂。

②各物质的百分含量保持不变。

(2)间接(等价)标志：

①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的改变而改变。(注：m+n≠p)对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应(如2SO₂+O₂ 2SO₃)来说，可利用混合气体的总压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应：(如H₂+I₂(g) 2HI)，不能用此标志判断平衡是否到达，因为在此反应过程中，气体的总压、总体积、总物质的量都不随时间的改变而改变。

②各物质的浓度不随时间的改变而改变。

③各物质的物质的量不随时间的改变而改变。

④各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改变。

小结：判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据

例举反应	mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
混合物体系中各成分的浓度[来	(1)各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定	平衡
(2)各物质的质量或各物质的质量分数一定	平衡
(3)各气体的体积或体积分数一定	平衡
(4)总体积、总压力、总物质的量一定。(如反应前后气体体积不变的反应)	不一定平衡
正逆反应速率的关系	(1)单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA，则v正=v逆(对于同一物质而言)	平衡
(2)在单位时间内消耗了nmolB同时消耗了pmolC，则v正=v逆	平衡
(3)v(A)：v(B)：v(C)：v(D)=m：n：p：q(v正不一定等于v逆)	不一定平衡
(4)在单位时间内生成了n molB，同时消耗了q molD(因均指v逆)	不一定平衡
压强	(1)若m+np+q时，总压力一定(其它条件一定)	平衡
(2)若m+n=p+q时，总压力一定(其它条件一定)	不一定平衡
混合气体的平均相对分子质量Mr	(1)当m+np+q时Mr=m(气)/n(总)	平衡
(2)Mr一定时，但m+n=p+q时	不一定平衡
温度	任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时(其他不变)	平衡
体系的密度()	密度一定(固定容积不变)	不一定平衡
其他	如体系颜色不再变化时等	平衡

考点四、化学平衡

3．化学平衡的特点

⑴“动”：化学平衡属于动态平衡，达到平衡时正反应和逆反应仍在进行。

⑵“等”：v(正) = v(逆) > 0。平衡的重要原因是正反应速率等于逆反应速率。

⑶“定”：平衡时组分的百分含量不变。反应物和生成物在整个体系中都含有，但是它们的百分含量一定，不再改变。

⑷“变”：若条件改变，则化学平衡破坏，并在新条件下继续建立新的平衡。当改变条件，使v(正) ≠ v(逆)时，平衡不再存在，反应继续向平衡方向进行。旖旎可逆反应总是向建立平衡的方向进行的。

2.速度与平衡的关系

(1)，平衡向正反应方向移动。

(2)，平衡不移动。

(3)，平衡向逆反应方向移动。

1．化学平衡的标志

(1)定义

在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，叫做化学平衡状态，简称化学平衡

(2)可逆反应：

在相同条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应，化学方程式中向右进行的反应叫正反应，向左进行的反应叫逆反应。可逆反应的特点：整个体系中无论反应物还是生成物在反应结束后都不会消失。

(3)化学平衡的标志是：①；②各组分的物质的量、质量、含量保持不变。

6．浓度、压强、温度、催化剂的变化与活化分子的分数、有效碰撞次数及反应速率的关系。

考点三、化学平衡

5．其他因素的影响

光、超声波、激光、放射线、电磁波、反应物颗粒大小、扩散速率、溶剂等因素也都能对某些化学反应的反应速率产生一定的影响，另外形成原电池也是加快化学反应速率的一种方法。