第三节 化学平衡【1】

解：（1）、根据题意可得：
H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)
起始 ( mol/L )
变化 ( mol/L )
0.010
0.002
0.010
0.002
0
0.004
平衡 ( mol/L )
0.008
0.008
0.004
c 2 (HI) K c (H 2 ) c (H 2 )
2 （0.004 ） 0.25 0.008 0.008
【学与问】：P27
其他条件不变时，如果减小反应物浓度或减小生成物
浓度，正、逆反应速率如何变化？平衡如何移动？
【实验 2−7】：
NO2 球浸泡在冰水、热水中， 观察颜色变化。(g)
2 NO2 (g)
（红棕色）
N2O4 (g)
（无色）
ΔH = -56.9 kJ/mol
实验现象： 与常温比较，浸泡在热 水中的球颜色加深，浸泡在 冷水中的球颜色变浅。 试分析原因？
出现红褐色沉淀，且溶液颜色变浅。 „„
【思考与交流】：P27
（1）、上述两个实验中，化学平衡状态是否发生了变 化？你是如何判断的？ （2）、从中你能否推知影响化学平衡状态的因素？
增大反应物浓度，正反应速率明显加快，平衡 向正反应方向移动；增大生成物浓度，逆反应速率 明显加快，平衡向逆反应方向移动。
第三节
化学平衡
一、可逆反应与不可逆反应
可逆反应：在相同的条件下，正反应方向和 逆反应方向均能同时进行的化学 反应。 例如：N2 (g) + 3 H2 (g) 固体溶质
溶解 结晶
2 NH3 (g)
溶液中的溶质
开始时：v（溶解）> v（结晶）； 平衡时：v（溶解）= v（结晶）。
二、化学平衡状态
在一定条件下，当正、逆两个方向的反应速率 相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或 浓度保持恒定，达到一种表面静止的状态。此状态 是可逆反应所能达到或完成的最大限度，我们称其 为可逆反应的“化学平衡【 chemical equilibrium 】 状态”，简称“化学平衡”。
反应过程中消耗 CO 的物质的量为3; H2O (g)
CO2 (g) + H2 (g)
起始
变化 平衡
2.0
x 2.0–x
10
x 10–x
0
x x
0
x x
c (H 2 ) c (CO 2 ) 则： K 1.0 c (CO) c (H 2O)
x x （ ） （ ） V V 即： 1.0 2.0 x 10 x （ ） （ ） V V
实验 2−5
编 号 步 骤（1） 现 象 步 骤（2） 现 象 结 论 滴加 NaOH 溶液 滴加 NaOH 溶液 1 滴加饱和 FeCl3 溶液 2 滴加 1 mol/L KSCN 溶液
实验 2−5
编 号 步 骤（1） 现 象 步 骤（2） 现 象 结 论 1 滴加饱和 FeCl3 溶液 溶液颜色加深 滴加 NaOH 溶液 2 滴加 1 mol/L KSCN 溶液 溶液颜色加深 滴加 NaOH 溶液
可逆反应中，旧化学平衡的破坏、新化学平衡 的建立过程称为化学平衡的移动。
三、化学平衡常数 【 chemical equilibrium constant 】
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平 衡时，生成物浓度以其化学计量数为幂之积与反 应物浓度以其化学计量数为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。
【实验 2−5】：
已知在 K2Cr2O7 的溶液中存在着如下平衡：
2 Cr2O 7 + H2O
+ Cr2O 2 + 2 H 4
K2Cr2O7 为橙色， K2CrO4 为黄色。 取两支试管各加入 5 mL 0.1 mol/L K2Cr2O7 溶液，然 后按下表步骤操作，观察并记录溶液颜色的变化。 编 号 步 骤 K2Cr2O7 溶液 1 滴加 3~10 滴浓 H2SO4 2 滴加 10~20 滴 6 mol/L NaOH 溶液
x2 （2.0 x） （ 10 x）
x 2 12x 20
20 解得： x 1.67 12
故 CO 转化为 CO2 的转化率为：
1.67 100 % 83.5% 2.0
答： CO 转化为 CO2 的转化率为 83.5% 。
亨利· 勒夏特列（ H. Le Chatelier ） 于 1850 年 10 月 8 日出生于法国巴黎， 在家庭的熏陶下，他从小就对科学感兴 趣，经常到祖父的水泥厂参观。他养成 了每天清早起来学习的良好习惯，而且 多年来一直坚持着。 他的研究课题是多方面的。他研究 过水泥的成分及不同条件下的固化；改 图 2− 6 勒夏特列 进温度计，使之能测量高温；证明了钢 淬火的科学意义；发明氧气了乙炔焰用于焊接；他是研究 合成氨的先驱。1884年，他根据大量事实提出了平衡移动 原理。在1925 年退休以后，大部分时间致力于智力与道德 教育。1936 年 9 月17日逝世，享年 85岁。
解得： x = 0.004 mol/L
答： ……
【例2】在一密闭容器中，将 2.0 mol CO 与 10 mol H2O 加热到 800 ℃，达到下列平衡：
CO (g) + H2O (g)
CO2 (g) + H2 (g)
K = 1.0
求：CO 转化为 CO2 的转化率。 解：设容器体积为 V ；
【实验 2−6】：
向盛有 5 mL 、0.005 mol/L 的 FeCl3 溶液的试管中加 入 5 mL 、0.01 mol/L 的 KSCN 溶液，溶液呈红色。在这个 反应体系中存在下述平衡：
Fe3+ + 3 SCN-
Fe(SCN)3（血红色）
（1）、将上述溶液均分置于两支试管中； 向其中一支 试管中加入饱和 FeCl3 溶液 4 滴，充分振荡，观察溶液颜色 变化；向另一只试管中滴加 4 滴 1 mol/L 的 KSCN 溶液，观 察溶液颜色变化。 （2）、向上述两支试管中各滴加 0.01 mol/L 的 NaOH 溶液3 ~ 5 滴，观察现象，填写下表。
图 2− 5 将 NO2 球浸泡在冰水和热水中
★★★ 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），平衡将 向着能够减弱这种改变的方向移动。
理解时应注意： 只考虑单个条件的改变，且适用于任何动态平衡体系。
平衡移动【 shift of equilibrium state 】：
（2）、设 H2 的消耗浓度为 x ，根据题意有： H2 (g) 起始 ( mol/L ) 变化 ( mol/L ) 平衡 ( mol/L ) 0.020 x 0.02–x + I2 (g) 0.020 x 0.02–x 2 HI (g) 0 2x 2x
因温度不变，则平衡常数相同：
2 c 2 (HI) （2 x） 则： K 0.25 2 c (H 2 ) c (H 2 ) （0.02 x）
对于一般的可逆反应：
m A (g) + n B (g)
p C (g) + q D (g) ，
在一定温度下达到平衡状态时，有：
c (C) c (D) K m n c (A) c (B)
p q
平衡常数 K 值越大，说明反应进行得越完全， 反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率 就越小。一般情况，K > 105 时，可认为反应基本 进行完全 。K 只受温度影响，与反应物或生成物 的浓度变化无关。
【例1】在某温度下，将 H2 和 I2 各 0.10 mol 的气态 混合物充入 10 L 的密闭容器中，充分反应， 达到平衡后，测得 c ( H2 ) = 0.0080 mol/L。
（1）、求该反应的平衡常数；
（2）、在上述温度下，该容器中若通入 H2 和 I2 的 蒸气各 0.20 mol ，试求达到化学平衡状态 时各物质的浓度。
理解时须注意：
Ⅰ、条件：一定条件下；
Ⅱ、对象（适用范围）：可逆反应。
►►化学平衡的特征
Ⅰ、定：各组分浓度保持不变【标志】；
Ⅱ、动 ：动态平衡（表面静止） ； Ⅲ、等 ： v(正)＝ v(逆) ≠0 【本质】； Ⅳ、变：条件改变，平衡发生改变（移动）。 Ⅴ、逆：只针对可逆反应。
理解时我们需要注意： Ⅰ、构成化学平衡体系的基本要求是：反应物 和所有产物均处于同一反应体系中，反应条件（如 温度、压强等）保持不变； Ⅱ、达到化学平衡状态时，体系中所有反应物 和生成物的质量或浓度保持不变。但是这个体系中 的反应并没有停止，只是正、逆反应的速率相等； 那么化学平衡是否也只有在一定的条件下才能 保持？当一个可逆反应达到化学平衡状态后，如果 改变浓度、压强、温度等反应条件，平衡状态是否 也会发生变化？