化学平衡之等效平和转化率(第7讲)

高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座 第7讲 化学反应速率与化学平衡【竞赛要求】反应速率基本概念。

反应级数。

用实验数据推求反应级数。

一级反应积分式及有关计算（速率常数、半衰期、碳-14法推断年代等等）。

阿累尼乌斯方程及计算（活化能的概念与计算；速率常数的计算；温度对速率常数影响的计算等）。

活化能与反应热的关系。

反应机理一般概念。

推求速率方程。

催化剂对反应影响的本质。

标准自由能与标准平衡常数。

平衡常数与温度的关系。

平衡常数与转化率。

利用平衡常数的计算。

热力学分解温度（标态与非标态）。

克拉贝龙方程及其应用（不要求微积分）。

【典型例题】例1、把6 mol A 气和5 mol B 气混合后放入4 L 密闭容器中，在一定条件下发生反应： 3 A(g) + B(g)2C(g) + x D(g)，经5 min 生成C 为2 mol ，测定D 的平均速率为0.1 mol ·L -1min -1。

求：（1）A 的平均反应速率； （2）此时A 的浓度；（3）温度不变，体积不变，容器内压强与开始时压强比值； （4）B 的转化率。

分析：不同物质表示同一反应的反应速率，其比值等于方程式中各物质的化学计量数之比。

同温、同体积时，气体的压强之比等于气体的物质的量之比。

转化率则为转化的量与起始量之比值。

解：经5 min 生成D 的物质的量：n (D) = 0.1 mol ·L -1min -1×4 L ×5min = 2 mol, 3 A(g) + B(g)2C(g) + x D(g)起始物质的量/mol 6 5 0 0 转化物质的量/mol 3 1 2 2 5 min 后物质的量/mol 3 4 2 2 （1）υ(A) = min 5·43L mol= 0.15 mol ·L -1·min -1（2）C(A) =Lmol43 = 0.75mol ·L -1 （3）容器内压强p 1与开始压强p 0之比为：01p p = mol mol )56()2243(++++ = 11（4）B 的转化率 =%10051⨯molmol= 20% 例2、N 2O 5分解反应的实验数据如下：时间/min 0 1 2 3 4 浓度/mol ·L -10.1600.1130.0800.0560.040（1）计算1 min 到3 min 的平均速率；（2）用浓度对时间作图，求2 min 时的瞬时速率。

平衡转化率问题总结平衡转化率＝%100-⨯该反应物的起始浓度该反应物的平衡浓度某反应物的起始浓度或:平衡转化率＝%100-⨯质的量该反应物的起始起始物量该反应物的平衡物质的量某反应物的起始物质的平衡转化率＝%100)()(⨯或物质的量的浓度质的量该反应物的起始起始物或物质的量浓度量某反应物转化的物质的若要求某一时刻的转化率只要把平衡时的反应物浓度（或物质的量）改为某一时刻的反应物浓度（或物质的量）即可。

/现将有关平衡转化率的问题小结如下：1. 对有多种反应物的可逆反应达到平衡后加其一。

这种情况不管状态如何均认为所加物本身转化率减小其它物质转化率增大 例1：，反应达到平衡后增大的浓度，则平衡向正反应方向移动，的转化率增大，而的转化率降低。

逆向运用:例2.反应: 3A （g ）+B （g ）3C （g ）+2D （g ）达到平衡后加入C 求A 的转化率\分析：加入C 促使D 向A 、B 进一步转化故D 向A 、B 转化的转化率增大而A 、B 向C 、D 转化的转化率减小。

2. 对只有一种反应物的可逆反应达到平衡后再加。

由于反应只有一种所以无论往反应物加多少量都可视为等比例增加反应物的用量，故认为有两种情况： （1）恒温恒压：由于恒温恒压时等比例扩大或缩小反应物的用用量均与原平衡等效故转化率不变，各反应物和生成物的体积分数不变，各反应物和生成物物质量会跟原平衡相比，等比例增加，但浓度不变 （2）恒温恒容：此时可以看成反应叠加后，增大压强使平衡向气体总系数小方向移动， ） 例3．，反应达到平衡后，再向密闭容器中加入，反应达到平衡时NO 2、N 2O 4的物质的量（或物质的量浓度）均增大，颜色变深，NO 2转化率增大。

分析：该反应可认为后加入NO 2与原反应进行叠加，叠加后气体总体积增加，为了使体积维持不变，只能向体系加压从而引起叠加后的平衡向生成N 2O 4的方向移动。

逆向运用: 例4．，反应达到平衡后，再向密闭容器中加入N 2O 4，反应达到平衡时NO 2、N 2O 4的物质的量（或物质的量浓度）均增大，颜色变深，N 2O 4向NO 2转化的转化率减小。

化学等效平衡等效平衡问题：对于同一可逆反应，在同一相同条件下，无论反应是从正反应开始、还是从逆反应开始或从中间态开始，以一定的配比投入物质，则可以达到相同的平衡状态。

例如，在同一相同条件下：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)配比1（单位mol）： 1 3 0配比2（单位mol）：0 0 2配比3（单位mol）：0.5 1.5 1以上3种配比投入物质，可以达到相同的平衡状态。

在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量．．．．（体积分数、物质的量分数、质量分数等）均相同.一、等效平衡概念在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数、质量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。

注意：（1）外界条件相同：①恒温、恒容，②恒温、恒压。

（2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同：“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分数）对应相同，各组份的浓度、物质的量、反应的速率、压强等可以不同。

（3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，只要物料相当，就达到相同的平衡状态。

二、等效平衡的分类和判断方法（一）：恒温、恒容条件下对反应前后气体分子数发生变化的反应（即△V≠0的体系）：判断方法：极值等量即等效恒温、恒容时，根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，反应物（或生成物）中同一组分的物质的量完全相同，则互为等效平衡。

此时一般不考虑反应本身的特点，计算的关键是换算到同一边后各组分要完全相同。

特点：两次平衡时各组分的百分含量、物质的量、浓度均相同（全等平衡）.【例1】定温定容下，可逆反应N2(g) +3H2(g)2NH3(g)按下列四种不同投料方式达到平衡后，N2的体积分数都相等，请填写下面的空格。

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 平衡时n（NH3）/mol 起始量（投料1）/ mol： 1 3 0 a等效于（投料2）/ mol：0等效于（投料3）/ mol：4/3等效于（投料4）/ mol： a b ca、b、c取值必须满足的一般条件是（用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c）：、。

第7讲可逆反应与化学平衡状态一.可逆反应1.定义在相同条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的化学反应,称为可逆反应。

在可逆反应中使用“⇋”。

2.特点①二同:相同条件;正、逆反应同时进行。

②一小:反应物与生成物同时存在,任一组分的转化率都小于100%。

③能量转化可逆。

若正反应是吸(或放)热反应,则逆反应是放(或吸)热反应。

④对于可逆反应,可以通过改变反应条件,使之向着人们需要的反应方向最大限度地进行。

【例1】在恒容密闭容器中进行反应:X2(g)+Y2(g)⇌Z(g)。

已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L-1,0.3 mol·L-1,0.2 mol·L-1。

在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度可能是()A.Z为0.3 mol·L-1B.X2为0.3 mol·L-1C.Y2为0.4 mol·L-1D.Z为0.4 mol·L-1O2(g)⇌SO3(g)ΔH=―98.32 kJ·mol-1,在密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol 例2已知热化学方程式SO2(g)+12O2充分反应,最终放出的热量为()A.=196.64 kJB.=196.64 kJ·mol-1C.<196.64 kJD.>196.64 kJ二．化学平衡状态1.概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的浓度保持不变的状态。

例如：在一定条件下的容积不变的密闭容器中，合成氨反应如下：合成氨反应中有关物质的浓度随时间变化如图所示：由a图可知：N2与H2发生反应。

随着反应的进行，体系中NH3的浓度逐渐，而N2与H2的浓度逐渐。

从某一时刻开始，它们的浓度均。

由b图可知：NH3发生分解反应。

随着反应的进行，体系中N2与H2的浓度逐渐，而NH3的浓度逐渐减小。

从某一时刻开始，它们的浓度均。

等效平衡与转化率分析 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-等效平衡与转化率分析➢一.等效平衡1.等效平衡的含义:在一定条件(恒温恒压或恒温恒容)下,同一可逆反应以不同的投料方式为起始状态开始反应,达到平衡时,同一物质在各平衡混合物中的百分含量相等,这样的的平衡叫等效平衡。

2.等效平衡的判断对于(1)恒温恒容下①若m+n≠p+q, 把起始态甲与起始态乙的物质按反应式换算成同一边的物质后,同一物质在不同起始态中的物质的量相等(n(A)甲=n(A)乙, n(B)甲=n(B)乙), 则从这两个不同起始态开始反应达到的平衡为等效平衡。

②若m+n=p+q, 把起始态甲与起始态乙的物质按反应式换算成同一边的物质后,甲中各物质的物质的量之比等于乙中各物质的物质的量之比(n(A)甲∶n(B)甲=n(A)乙∶n(B)乙), 则从这两个不同起始态开始反应达到的平衡为等效平衡。

(2)恒温恒压下对于把起始态甲与起始态乙的物质按反应式换算成同一边的物质后,甲中各物质的物质的量之比等于乙中各物质的物质的量之比(n(A)甲∶n(B)甲=n(A)乙∶n(B)乙), 则从这两个不同起始态开始达到的平衡为等效平衡.➢二.充入惰性气体（或与反应无关的气体）对化学平衡的影响1.恒温恒容下，充入惰性气体后，总压强虽增大，但与反应有关的各气体浓度（分压）不变，化学平衡不移动。

2.恒温恒压下，充入惰性气体后，总压强不变，但与反应有关的各气体浓度（分压）变小，相当于将原气体减压：若反应前后气体分子总数相等，化学平衡不移动；否则，平衡向气体分子数增大的方向移动。

➢三.外界条件改变对反应物转化率α(A)的影响1.单纯改变温度或压强使平衡向右移动：α(A)增大2.对于a c C(g)(1)恒容时，增加A的量（相当于平衡后再充入A）： (2)恒压时，增加A的量：α(A)不变若a=b+c：α(A)不变若a>b+c：α(A)增大若a<b+c：α(A)减小3. 对于(1)若反应前 n(A) ∶n(B) = m∶n, 则平衡时，α(A) =α(B)若反应前 n(A) ∶n(B) > m∶n, 则平衡时，α(A) <α(B)若反应前 n(A) ∶n(B) < m∶n, 则平衡时，α(A) >α(B)(2)恒温恒容或恒温恒压下，若只增加A的量，则：α(A)减小，α(B)增大。

化学平衡转化率引言在化学反应中，化学平衡是指反应物与生成物之间的物质数量达到稳定状态的情况。

通过化学平衡转化率，我们可以定量地描述反应物转化为生成物的程度。

本文将介绍化学平衡转化率的概念、计算方法以及影响因素。

化学平衡转化率的定义化学平衡转化率是指在化学反应中反应物转化为生成物的比例或百分比。

通常用符号α表示，其计算公式如下：alpha formulaalpha formula其中，[生成物]表示反应体系中生成物的浓度，[反应物]表示反应体系中反应物的浓度。

计算化学平衡转化率的步骤计算化学平衡转化率的步骤如下：1.确定反应物和生成物的物质量浓度。

2.根据浓度，计算反应物和生成物的摩尔浓度。

3.使用计算得到的摩尔浓度，计算化学平衡转化率。

影响化学平衡转化率的因素化学平衡转化率受到多个因素的影响，主要包括温度、压力、浓度和催化剂。

1.温度：温度的升高会增加反应物的动能，促进反应的进行。

一般情况下，随着温度的升高，化学平衡转化率也会增大。

2.压力：压力的增加会使反应系统迅速达到平衡。

某些反应在高压下更有利于反应物转化为生成物。

3.浓度：反应物初始浓度的增加会促进反应进行，增大化学平衡转化率。

4.催化剂：催化剂可以降低反应的活化能，加速反应速率。

催化剂的存在可以提高化学平衡转化率。

实例分析以下通过一个实例来计算化学平衡转化率。

考虑反应A + B → C + D，初始时A的浓度为0.1 mol/L，B的浓度为0.2 mol/L，C和D的浓度均为0 mol/L。

在达到平衡时，测得C的浓度为0.05 mol/L，D的浓度为0.03 mol/L。

首先，根据浓度计算反应物和生成物的摩尔浓度：[反应物] = [A] + [B] = 0.1 mol/L + 0.2 mol/L = 0.3 mol/L[生成物] = [C] + [D] = 0.05 mol/L + 0.03 mol/L = 0.08 mol/L 然后，计算化学平衡转化率α：α = [生成物] / [反应物] = 0.08 mol/L / 0.3 mol/L = 0.27因此，该反应的化学平衡转化率为0.27。

化学平衡·难点讲解与习题一、等效平衡一、概念在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的含量（体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡（包括“相同的平衡状态”）。

概念的理解：（1）外界条件相同：通常可以是①恒温、恒容，②恒温、恒压。

（2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同：“完全相同的平衡状态” 是指在达到平衡状态时，任何组分的物质的量分数（或体积分数）对应相等，并且反应的速率等也相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同。

而“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分数）对应相同，反应的速率、压强等可以不同。

（3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，（如：①无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成几次③反应容器经过扩大—缩小或缩小—扩大的过程，）只要起始浓度相当，就达到相同的平衡状态。

二、等效平衡的分类在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种：I类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△V≠0的体系）：等价转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。

II类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即△V=0的体系）：等价转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。

III类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。

解题的关键，读题时注意勾画出这些条件，分清类别，用相应的方法求解。

我们常采用“等价转换”的方法，分析和解决等效平衡问题三、例题解析I类：在恒温恒容下，对于化学反应前后气体体积发生变化的可逆反应，只改变起始加入物质的物质的量，如果通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。