思考：化学反应中，反应物能全部转化为生成物吗？

有些化学反应能进行完全，如镁的燃烧，钠与水的反应；有些化学反不能进行完全，如合成氨，二氧化硫的催化氧化等。

1 、可逆反应

定义：在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称可逆反应。

2SO2+O2 2SO3

3H2+N2 2NH3

交流 · 研讨下列说法是否正确：

1、氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时生成氢气和氧气， 2H2+O2=2H2O 是可逆反应。

2、硫酸铜晶体加热变成白色粉末，冷却又变成蓝色，所以无水硫酸铜结合结晶水的反应是可逆反应。

3、氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是可逆反应。

1 、可逆反应

可逆反应的特点：

（ 1）不能进行到底，有一定限度

（ 2）正反两个方向的反应在同时进行

（ 3）一定条件下，正逆反应达平衡

1 、可逆反应

人们利用可逆反应进行化工生产时要同时考虑两个因素：反应进行的速度和反应进行的限度。

化学反应限度决定原料利用率和产品的产率，因此，研究可逆反应，提高化学反应的限度具有重要意义。

1 、可逆反应例 1 ：在 1 升容器内，发

生2SO2+O2 2SO32 体积 SO

2

1 体积 O2500℃ ，

101KPa,V2O5

5min后

SO2—6 ％O2—3 ％

SO3—91 ％10min 后

如前

几小时后如前 ？反应停止了吗

反应开始V 正 > V 逆

到一定时间V 正＝ V 逆≠ 0

反应过程中V 正减小 , V 逆增大

1 、可逆反应在反应过程中的速率变化

2 、化学平衡定义：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。

要点：对象——可逆反应

条件——一定条件下， V 正 =V 逆

特征——各成份的浓度不再变化

特点

动—化学平衡是一种动态平衡 V 正＝ V 逆≠ 0；

定—反应混合物中各组成的浓度 保持不变；

变—当外界条件（ C、 P、 T）改变 时， V 正≠ V 逆 ，平衡发生改变

2 、化学平衡

① 同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。② 不同的物质：速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是不同方向的速率。

化学平衡状态的标志 :（ 1 ）等速标志， υ 正 = υ 逆 （本质特征）

（（ 22 ）恒浓标志，反应混合物中各组）恒浓标志，反应混合物中各组成成分的浓度保持不变（外部表现）成成分的浓度保持不变（外部表现）

① 各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。② 各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。

③ 若反应前后的物质都是气体，且反应前后体积不等，则气体的总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）均保持不变。 ④ 反应物的转化率、产物的产率保持不变。

（（ 22 ）恒浓标志，反应混合物中各组）恒浓标志，反应混合物中各组成成分的浓度保持不变（外部表现）成成分的浓度保持不变（外部表现）

重要题型

判断可逆反应达到平衡状态？

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

⑥ 某时间内断裂 3molH-H 键的同时，断裂 6molN-H 键⑦ 容器内质量不随时间的变化 而变化

④t min 内生成 1molNH3 同时消耗 0.5molN2

⑤t min 内，生成 1molN2 同时消耗 3molH2

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 容器内的平均摩尔质量不再发生变化

判断化学平衡状态的方法

项目项目 m A(g) + n B (g) m A(g) + n B (g)

p C (g) +q D (g) p C (g) +q D (g) 是否是否 平衡平衡

混合混合体系体系中各中各组分组分

的的含量含量

各物质的物质的量或物质的各物质的物质的量或物质的量的分数一定量的分数一定

平衡平衡

各物质的质量或质量分数一各物质的质量或质量分数一定定

平衡平衡

各气体的体积或体积分数一各气体的体积或体积分数一定定

平衡平衡

总压强、总体积、总物质的总压强、总体积、总物质的量一定量一定

不一不一定定

m A(g) + n B (g) m A(g) + n B (g)

p C (g) +q D (g)p C (g) +q D (g)是否是否

平衡平衡正、正、逆反逆反应速应速率关率关系系

在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了 mmolmmolAA 的同时生成了的同时生成了 mmolAmmolA

平衡 平衡

在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了 nmolBnmolB 的的同时消耗了同时消耗了 pmolCpmolC

平衡平衡

在单位时间内生成了在单位时间内生成了 nmolBnmolB 的的同时消耗了同时消耗了 qmolDqmolD （均指（均指ひひ逆 逆 ））

不一定不一定

ひひ (A) (A) ׃׃ひひ (B) (B) ׃׃ひひ (C) (C) ׃׃ひひ (D) = (D) = m m ׃׃ n n ׃׃ p p ׃׃ qq ，，ひ正不一定等于ひひ正不一定等于ひ逆逆

不一定不一定

m A(g) + n B (g) m A(g) + n B (g)

p C (g) +q D (g) p C (g) +q D (g) 是否是否 平衡平衡

压强压强当当 m + n≠p + q m + n≠p + q 时时，总压力，总压力一定（其它条件一定）一定（其它条件一定）

平衡平衡

当当 m + n =p + qm + n =p + q 时，总压力时，总压力一定（其它条件一定）一定（其它条件一定）

不一定不一定

混合混合气体气体的平的平均均 MM

当 当 m + n≠ p + q m + n≠ p + q 时，时， MM 一一定定

平衡平衡

当 当 m + n = p + q m + n = p + q 时，时， MM一定一定

不一定不一定

注意化学反应的特点注意化学反应的特点密度密度ρρ

CC （（ ss ）） +CO+CO22 （（ gg ） ） 2CO2CO （（ gg ）（）（ ρρ 一定一定））

平衡平衡

NN22 （（ gg ）） +3H+3H22 （（ gg ） ） 2NH2NH33 （（ gg ）（）（ ρρ 一定一定））

不一不一定定

HH22 （（ gg ）） +I+I22 （（ gg ） ） 22HIHI （（ gg ））（（ ρρ 一定）一定）

不一不一定定

等效平衡

是指在一定条件下（恒温、恒容或恒温、恒是指在一定条件下（恒温、恒容或恒温、恒压），对同一可逆反应，只要起始时加入物压），对同一可逆反应，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的含量相同的平衡状态。种物质的含量相同的平衡状态。

只改变起始时加入物质的物质的量，如果根据反应方程式中的计量数换算成等号同一边的物质的物质的量，只要对应物质的物质的量相等就可达到同一平衡状态。

[ 规律 ]

在恒温恒容 (T,V) 下，若反应前后气体物质的总体积不相等：

此时，混合物中各物质的质量（物质的量）百分含量与已知的平衡状态相同，物质的量、浓度、甚至总压强、总物质的量也相同。

只改变起始时加入物质的物质的量，如根据可逆反应方程式的计量数换算成等号同一边的物质的物质的量，对应物质的物质的量之比相等，各组分的百分含量与已知的平衡状态相同。

但各组分的物质的量及浓度不一定但各组分的物质的量及浓度不一定相同。 相同。

在恒温恒容 (T,V) 下，若反应前后气体物质的总体积相等：

只改变起始时加入物质的物质的量，如根据可逆反应方程式的计量数换算成等号同一边的物质的物质的量，对应物质的物质的量之比相等，各组分的百分含量与已知的平衡状态相同。

但各组分的物质的量不一定相同。但各组分的物质的量不一定相同。

在恒温恒压 (T,P) 下：

1 、当可逆反应 2SO2+O2 2SO3

达平衡时 , 通入 18O2, 再次平衡时 , 18O 存在于（ ） A.SO3 O2 B.SO2 SO3

C. SO2 O2 D.SO2 O2 SO3

D

练习练习

2 、在密闭容器中进行如下反应 X2(g)+Y2 (g) 2Z(g)⇌ 已知 X2 Y﹑ 2 Z﹑ 的起始浓度分别为 0.1mol/L 0.3mol/L 0.﹑ ﹑2mol/L 。 在一定的条件下，当达到平衡时，各物质的浓度有可能是

A.Z 为 0.3mol/L B.Y2 为 0.35mol/LC.X2 为 0.2mol/L D.Z 为 0.4mol/L

答 :AB

3 、 N2+3H2 2NH3 反应达到平衡时，下列说法正确的是（ ）

A 、 N2 和 H2 不再化合了

B 、 N2 、 H2 、 NH3 的浓度相等

C 、平衡建立前体系的总质量在不断变化而平衡建立后体系的总质量就不再变了

D 、 N2 、 H2 、 NH3 的浓度保持不变

D

4 、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.A 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 n molA 同时消耗 3n molBD.A 、 B 、 C 的分子数之比为 1 ：3 ： 2

BC

5 、 可逆反应 N2 ＋ 3H2 2NH3

的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是（ ）A.3v 正（ N2 ）＝ v 正（ H2 ） B.v 正 （ N2 ）＝ v 逆（ NH3 ）C.2v 正（ H2 ）＝ 3v 逆（ NH3 ） D.v 正（ N2 ）＝ 3v 逆（ H2 ）

C

66 、 、 体积相同的甲、乙两个容器中，分别体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的都充有等物质的量的 SOSO22 和和 OO22 ，在相同温，在相同温度下发生反应：度下发生反应： 2SO2SO22 (g) + O (g) + O22 (g) 2SO (g) 2SO33 (g) (g) 并达到平衡，反应过程中，甲容器保并达到平衡，反应过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中器中 SOSO22 的转化率为的转化率为 p%p% ，，则乙容器中则乙容器中 SOSO22 的转化率为（　 ）。的转化率为（　 ）。 A.A. 等于等于 p% p% 　　　 　 B.B. 大于大于 p% p% 　　　　　　 C.C. 小于小于 p%p% 　　　　 D.D. 无法判断无法判断

B

7 、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 1mol H2 和2mol Br2 时，达到平衡后生成 a mol HBr( 见下表“已知”项 ) 。在同温同压下 ,且保持平衡时各组成成分的百分含量不变 , 对下列编号⑴和⑵的状态 , 填写表中的空白 :

编 号编 号起始状态起始状态 (mol)(mol) 平衡时平衡时 HH

Br(mol) Br(mol) HH22 BrBr22 HBrHBr

已知 已知 11 22 00 aa

(1) (1) 22 44 00

(2) (2) 11 0.5a0.5a0 0.5

2a

化学平衡常数化学平衡常数

—— K化学平衡常数化学平衡常数

实验测得，同一反应（如： aA+bB cC+dD ）在某温度下达到的化学平衡状态，平衡体系中各物质的浓度满足下面关系：

其中 c 为各组分的平衡浓度，温度一定， K 为定值。

一、表达式一、表达式

)()(

)()(

BcAc

DcCcK

ba

dc

结论：一定温度下，生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比为一常数

K 值的大小，表示在一定温度下，反应达到平衡时该反应进行的程度（反应的限度）。

（ 1 ） K 值越大，反应程度增大，转化率越高；反之则转化率越低。

（ 2 ） K 值与浓度无关，随温度变化而变化

二、意义二、意义化学平衡常数化学平衡常数

％反应物的起始浓度

应物的平衡浓度反应物的起始浓度－反＝转化率 100)(

)()(

)()(

BcAc

DcCcK

ba

dc

三、使用平衡常数应注意的问题三、使用平衡常数应注意的问题化学平衡常数化学平衡常数

（ 1 ）必须指明温度，反应必须达到平衡状态（ 2 ）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反 应的快慢，即速率大， K 值不一定大（ 3 ）在进行 K 值的计算时，固体不作考虑，表达 式中不需表达Fe3O4(s) + 4H2(g)

高温3Fe(s) + 4H2O(g) 如：

)(

)(

24

24

Hc

OHcK 一定温度下

三、使用平衡常数应注意的问题三、使用平衡常数应注意的问题

（ 4 ）在进行 K 值的计算时，稀溶液中的 H2O的浓 度可不表达

Cr2O72- + H2O 2CrO4

2- + 2H+如：

)(

)()(2

72

224

2

OCrc

HcCrOcK

一定温度下

（ 5 ）平衡常数的表达式与方程式的书写有关

N2+3H2 2NH3

2NH3 N2+3H2

1/2N2+3/2H2 NH3

)()(

)(

23

2

32

1 HcNc

NHcK

)NH(c

)H(c)N(cK

32

23

22

)H(c)N(c

)NH(cK

//2

232

213

3

K1 = 1/K2 = K32

三、使用平衡常数应注意的问题三、使用平衡常数应注意的问题

某温度下

（ 6 ）利用 K 值可判断某状态是否处于平衡状态

三、使用平衡常数应注意的问题三、使用平衡常数应注意的问题

如某温度下，可逆反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常数为 K ，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：

)()(

)()('

BcAc

DcCcK

nm

qp

K’ ＜ K ， V 正＞ V 逆，反应向正方向进行

K’ ＝ K ， V 正＝ V 逆，反应处于平衡状态

K’ ＞ K ， V 正＜ V 逆，反应向逆方向进行

则：

四、平衡转化率四、平衡转化率平衡转化率 =平衡时已转化了的某反应物的量

转化前该反应物的量×100%

例题：一氧化碳变换反应 CO(g)+H2

O(g) CO2(g)+H2(g) 在 773K 时 , 平衡常数 Kc=9 ，如反应开始时 CO 和H2O 的浓度都是 0.020 mol·L ，计算在这条件下， CO 的转化率最大是多少？

c( 始 ) : 0.020 0.020 0 0c( 平 ) : 0.020-x 0.20-x x x

解得 :x=0.015 (mol·L-1 )

解：设平衡时 CO2 和 H2 的浓度为 x mol·L

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

K = ———— = 9x2

(0.020-x)2

答 : 该反应在所给条件下的最大转化率是 75% 。

转化率 = —— ×100 = 75 % 0.0150.020

现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：

2SO2+O2 2SO3

知 C(SO2) 始 =0.4mol/L ， C(O2) 始 =1mol/L 经测定该反应在该温度下的平衡常数 K≈19 ，试判断，

（ 1 ）当 SO2 转化率为 50 ％时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，哪个方向进行？

（ 2 ）达平衡状态时， SO2 的转化率应为多少？

例题例题