化学反应速率和化学平衡

专题五 化学反应速率和化学平衡

二、影响化学反应速率的因素

1．内因：

反应物本身的性质(如：硫在空气中和在氧气中燃烧的速率明显不

同)。

2．外因：

(1)浓度：浓度大，分子之间碰撞机会增大，发生化学反应的几率

加大，化学反应速率就快；因此，化学反应速率与浓度有密切的关系，

浓度越大，化学反应速率越快。增大反应物的浓度，正反应速率加快。

(2)温度：温度越高，反应速率越快(正逆反应速率都加快)。

(3)压强：对于有气体参与的化学反应，反应体系的压强增大，反

应速率增大(正逆反应速率都增大)。

说明：

压强的改变是通过改变反应体系的浓度起作用的，如：①缩小或增

大反应体系的容积；②保持容积不变时向反应体系中加入反应物或减少

反应物等。但：若保持体系容积不变，向反应体系加入惰性气体时化学

反应速率不变。

(4)催化剂：改变化学反应速率(对于可逆反应使用催化剂可以同等

程度地改变正逆反应速率)。

三、化学平衡的概念

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。

可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫做化学平

衡的移动。

要从以下几个方面理解化学平衡：

1．“等”

处于密闭体系的可逆反应，化学平衡状态建立的条件是正反应速率

和逆反应速率相等，即v(正)＝v(逆)≠0。这是可逆反应达到平衡状态

的本质。

2．“定”

当一定条件下可逆反应一旦达到平衡(可逆反应进行到最大程度)状

态时，在平衡体系的混合物中，各组分的含量(即反应物与生成物的物

质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等)保持不变(即不随时间

的改变而改变)。这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要特征。

　3．“动”

指化学反应达化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与

逆反应始终在进行，且正反应速率等于逆反应速率，所以化学平衡状态

是动态平衡状态。

4．“变”

任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)，而与达到平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反

应方向开始而达到平衡，也可以从逆反应方向开始而达到平衡)。当外

界条件变化时，原来的化学平衡被打破，在新的条件下建立起新的化学

平衡。

四、化学平衡的移动——勒夏特列原理

如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度)，平衡就向着

能够减弱这种改变的方向移动。具体见表5—1。

外界条件对化学平衡的影响改变影响平衡的一个条件化学平衡的移动化学平衡移动的结果

增大反应物浓度向正反应方向移动反应物浓度减小，但比原来大

减小反应物浓度向逆反应方向移动反应物浓度增大，但比原来小

增大生成物浓度向逆反应方向移动生成物浓度减小，但比原来大

减小生成物浓度向正反应方向移动生成物浓度增大，但比原来小

增大体系压强向气体体积减小的方向移动体系压强减小，但比原来大

减小体系压强向气体体积增大的方向移动体积压强增大，但比原来小

升高温度向吸热方向移动体系温度降低，但比原来高

降低温度向放热方向移动体系温度升高，但比原来低

掌握其适用范围：不仅适用于化学平衡，还适用于溶解平衡、电离

平衡、水解平衡等，只要与平衡有关的事实均可用该原理解释。

五、影响化学平衡的条件

1．浓度

在其它条件不变的情况下，增大反应物的浓度，或减小生成物的浓

度，都可以使平衡向着正反应方向移动；增大生成物的浓度，或减小反

应物的浓度，都可以使平衡向着逆反应方向移动。

2．压强

有气体参与的可逆反应，在其它条件不变的情况下，增大压强，会

使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小压强，会使化学平衡向

着气体体积增大的方向移动。

应特别注意：

⑴ 压强对化学平衡的影响是通过改变浓度实现的。若压强改变但

体系浓度不变，则平衡不移动。如：在容积和温度均不变情况下，向反

应体系中加入惰性气体，虽然此时压强改变了，但，反应体系浓度未变，所以，平衡不移动。

⑵ 在有些可逆反应里，反应前后气态物质的总体积没有变化，如

在这种情况下，增大或减小压强都不能使化学平衡移动。

⑶ 改变压强对固态物质或液态物质的体积几乎无影响。因此平衡

混合物都是固体或液体时，改变压强不能使化学平衡移动。

3．温度

在其它条件不变的情况下，温度升高，会使化学平衡向着吸热反应

的方向移动；温度降低，会使化学平衡向着放热反应的方向移动。

说明：

使用催化剂不影响化学平衡的移动。由于使用催化剂对正反应速率

与逆反应速率影响的幅度是等同的，所以平衡不移动。但应注意。虽然

催化剂不使化学平衡移动，但使用催化剂可影响可逆反应达到平衡的时

间。

下表是对一种具体反应的分析： 对于反应

(正反应为放热反应)，外界条件对化学反应速率、转化率的影响如下：

改变条件改变条件的瞬间v(正)、v(逆)的变化及关系达到新平衡的过程中v(正)、v(逆)的变化反应物的转化率

增加反应物A的浓度v(正)增大，v(逆)不变v(正)减小，v(逆)增大A下降，B提高增加生成物C的浓度v(正)不变，v(逆)增大v(正)增大，v(逆)减小A、B都下降

增大压强v(正)、v(逆)均增大，但若①m+n>p+q，v(正)增大得多②m+n=p+q，v(正)、v(逆)增大幅度相同③m+n

升高温度v(正)、v(逆)均增大但v(逆)增大得多v(正)增大，v(逆)减小A、B均减小

催化剂v(正)、v(逆)同等增加v(正)、v(逆)不改变A、B都不变

下面是条件改变时，化学反应速率的变化与新平衡建立的过程中几种典型曲线

下面是条件改变时速率与平衡变化的图像

1)其他条件不变，只改变浓度：

移动原因 增大[反应物] 增大[生成物] 减小 [反应

物] 减小[生成物]

速率变化 υ正瞬时↑ υ逆瞬时↑ υ正瞬时

↓≠0 υ逆瞬时↓≠0

υ逆从平衡点逐渐↑　υ正从平衡点逐渐↑ υ逆从平衡点逐渐↓ υ正从平衡点逐渐↓

υ正，>υ逆， υ逆，> υ正， υ逆，

>υ正， υ正，>υ逆，

移动方向 正向 逆向 逆

向 正向

最终 υII >υI υII >υI υII

2)其他条件不变，只改变温度

移动原因 升温 升温 降

温 降温

正反应热效应 吸热 放热 吸

热 放热

速率变化 υ吸υ放同时↑ υ吸υ放同时↑ υ吸υ放同时↓ υ吸υ放同时↓

υ吸，>υ放， υ吸，>υ放， υ吸，

放， υ吸，

移动方向 正向 逆向 逆

向 正向

最终 υII >υI υII >υI υII

3)其他条件不变，只改变压强（适用于有气体参加的反应）

移动原因 加压 加压 减

压 减压

正向体积变化　减小 增大 增

大 减小

速率变化 υ正υ逆同时↑ υ正υ逆同时↑ υ正υ逆同

时↓ υ正υ逆同时↓

υ正，>υ逆， υ逆，>υ正， υ正，>υ

逆， υ逆，>υ正，

移动方向 正向 逆向 正

向 逆向

最终 υII >υI υII >υI υII

加压 减压

4)催化剂：催化剂只改变化学反应速率，不能使平衡移动。

六、等效平衡的规律

在一定条件下(定温、定容或定温、定压)，对同一可逆反应，只要

起始时加入物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的含量相同，

这样的平衡称为等效平衡，此类平衡有以下规律：

1．在定温定容条件下

⑴ 对于两边气体分子数不相等的可逆反应，只改变起始时加入物

质的物质的量，如果通过可逆反应的化学计量数换算成方程式同一半边

的物质时物质的量与起始所给物质对应相同，则两平衡等效。 ⑵ 对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，只要反应物(或生成

物)的物质的量的比例与起始所给物质的比例对应相同，则两平衡等

效。

2．在定温定压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学

计量数换算成方程式同一半边的物质的物质的量时与起始所给物质对应

成比例，则达平衡后与原平衡等效。

七、化学平衡的有关计算

有关化学平衡的计算包括：求平衡时各组分含量，平衡浓度、起始

浓度、反应物转化率、混合气体的密度或平均相对分子质量，某物质的

化学计量数等。解这类试题时要用到下列方法或规律：

(1)化学平衡计算的基本方法是“始”、“变”、“平”三段分析

法。如：

起始 a b 0 0 变化 —x 平衡 a—x

说明：

a、b表示反应物的物质的量或反应物的浓度或同温同压下气体的体

积。 (2)化学平衡计算中用到的基本关系与定律：

①各物质变化浓度之比＝方程式中的化学计量数之比；

②反应物转化率＝其消耗浓度与起始浓度之比；

③平衡时某组分体积分数＝该组分在平衡混合物中的物质的量的分

数；

④阿伏加德罗定律及其推论。

(3)同一物质参与两个化学平衡的计算：

要利用“同一物质”在反应②中的起始浓度＝反应①中的平衡浓度

的关系，进行两次三段分析或逆向推算。 (4)改变平衡条件时，气体的平均相对分子质量(

)变化的规律： ①体系中若全为气体，据

直接判断；

②体系中若有固体或液体，当气体的物质的量不变时，据上式判

断；当气体的物质的量改变时，则须根据 混合气体中各组分气体体积

比计算。

［思维技巧点拔］

解题一般方法：

1．牢固掌握有关的概念与原理，尤其要注意：外界条件的改变对

一个可逆反应来讲，正逆反应速率如何变化，化学平衡如何移动，在速

度—时间图、转化率—时间图、反应物的含量—浓度图等上如何体现。

要能够画出有关的变化图象。

2．对于化学反应速率的有关图象问题，可按以下的方法进行分

析：

(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理

挂钩。

(2)看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度

增大的是生成物；一般生成物多数以原点为 起点。

(3)抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度

时，v(吸)＞v(放)，在速率一时间图上，要注意看清曲线是连续的还是

跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度时，v(吸)大

增，v(放)小增；增大反应物浓度时，v(正)突变，v(逆)渐变。

(4)注意终点。例如在浓度一时间图上，一定要看清终点时反应物

的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。

3．对于化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：

(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原

理挂钩。

(2)紧扣可逆反应的特征，看清正反应方向是吸热还是放热、体积