化学平衡思维导图（化学平衡）

学习目标

1. 变化观念与平衡思想：从可逆反应化学平衡状态的建立过程，认识化学平衡是一种动态 平衡。

2.证据推理与模型认知：熟知化学平衡状态的特征，建立化学平衡状态判断方法的思维模型。

3.认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用。

知识导学

知识点 1 化学平衡状态

1．可逆反应

(1)概念：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反应。

(2)特征

2．化学平衡状态的建立 在一定条件下的容积不变的密闭容器中，合成氨反应如下：N2＋3H2 高温、高压 催化剂 2NH3

如图 1 所示，N2与 H2随着反应的进行，其浓度逐渐减小，v 正逐渐减小，而 c(NH3)逐渐增大， v 逆逐渐增大，t1时刻，它们的浓度不再改变，v 正＝v 逆，反应达到平衡。

如图 2 所示，随着 NH3的分解，其浓度逐渐减小，v 逆逐渐减小，而 c(N2)、c(H2)逐渐增大， v 正逐渐增大，t2时刻起，它们的浓度不再改变，v 正＝v 逆，反应达到平衡。 通过上述两例说明，平衡的建立与建立的途径无关

3．化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变， 即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我 们称为化学平衡状态，简称化学平衡。

4．化学平衡状态的特征

例 1．(2020·成都高二月考)可逆反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，充入由 18O 组成的氧气 一段时间后，18O 存在下列物质中的( )

A．多余的氧气中

B．生成的三氧化硫中

C．氧气和二氧化硫中

D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中

例 2．可逆反应在一定条件下达到化学平衡时，下列说法正确的是( )

A．正反应速率等于逆反应速率，且都为零

B．反应物和生成物浓度相等

C．反应体系中混合物的组成保持不变

D．反应物断开化学键吸收的能量等于生成物形成化学键所放出的能量

例 3．一定条件下，向 2 L 恒容密闭容器中充入 1 mol COCl2(g)，发生反应 COCl2(g) Cl2(g) ＋CO(g)，反应过程中测得的有关数据如下表所示，下列说法不正确的是(）

A.6 s 之后反应到达平衡状态，容器内的压强不再随时间的延续而改变

B．达到 6 s 时，反应停止，不再进行

C．8 s 时，反应容器中各物质的浓度不再发生变化

D．生成 Cl2的平均反应速率：v(0～2 s)>v(2～4 s）

知识点 2 化学平衡状态的判断方法

1．用本质特征判断 判断依据：正反应速率与逆反应速率相等，即 v 正＝v 逆。

(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：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向 的速率。

2．用宏观特征判断 判断依据：反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变。

(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)反应物的转化率、产物的产率保持不变

3．用“总压强、混合气体的密度、平均摩尔质量”判断平衡状态的注意事项

(1)恒温恒容条件下，用“总压强、平均摩尔质量”判断平衡状态时，要特别关注反应前后 气体分子总数的变化，如

(2)恒温恒容条件下，用“混合气体的密度”判断平衡状态时，要特别关注反应前后是否有 非气态物质参与反应，如

例 1．在一定温度下，容积一定的密闭容器中发生反应 A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)，当下 列物理量不再发生变化时，表明反应已达平衡的是( ) ①混合气体的密度 ②混合气体的压强 ③B 的物质的量浓度 ④混合气体的总物质的量

A．①② B．②③ C．①③ D．①④

例 2．已知：N2O4(g) 2NO2(g) ΔH＞0，现将 1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列 示意图不能说明反应达到平衡状态的是( ）

例 3．可逆反应：2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的 标志是( )

①单位时间内生成 n mol O2的同时生成 2n mol NO2

②单位时间内生成 n mol O2的同时生成 2n mol NO

③用 NO2、NO、O2表示的反应速率的比为 2∶2∶1 的状态

④混合气体的颜色不再改变的状态

⑤混合气体的密度不再改变的状态

⑥混合气体的压强不再改变的状态

⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全对

归纳总结

判断可逆反应是否达到平衡的方法 “双向相等，变量不变”，即判断可逆反应是否达到化学平衡状态，必须是正、逆两个方向， 且能推出 v 正＝v 逆。恒量不能作为判断平衡的标志，变量才能作为判断平衡的标志，“变量 不变”时可逆反应达到平衡。

知识点 3 化学平衡常数

1．化学平衡状态时浓度数据分析

分析课本表 2－1 457.6 ℃时反应体系 H2(g)＋I2(g) 2HI(g)中各物质的浓度数据，我们 可以发现以下规律： (1)无论该反应从正向进行还是从逆向进行，平衡时，只要温度一定， c 2HI cH2·cI2 的值近似相 等。 (2)无论反应物或生成物的浓度如何改变，平衡时只要温度一定， c 2HI cH2·cI2 的值也近似相等。

2．化学平衡常数的概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的 比值是一个常数(简称平衡常数)，用符号 K 表示

3．浓度商与化学平衡常数的表达式

(1)浓度商：对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的 c pC·c qD cmA·c nB 称为浓度商，常用 Q 表示，即 Q＝ c pC·c qD cmA·c nB。

(2)化学平衡常数表达式：当在一定温度下达到化学平衡时，K＝ c pC·c qD cmA·c nB。

(3)Q 与 K 关系：当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明反应达到化学平衡状态。

4．化学平衡常数的意义 平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。 K 值越大，表示反应进行得越完全，反应物的转化率越大，当 K＞10 5时，该反应就进行的 基本完全了。K 值越小，表示反应进行得越不完全，反应物的转化率越小。当 K＜10－5时， 该反应很难发生。

5．化学平衡常数的影响因素

(1)内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。

(2)外因：在化学方程式一定的情况下，K 只受温度影响

例 1.已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数为 K1， 1 2 N2(g)＋ 3 2 H2(g) NH3(g)的平 衡常数为 K2，NH3(g) 1 2 N2(g)＋ 3 2 H2(g)的平衡常数为 K3。

①写出 K1和 K2的关系式：________；

②写出 K2和 K3的关系式：________；

③写出 K1和 K3的关系式：________

例 2．已知在一定温度下，下列各反应的焓变和平衡常数如下 ①C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ΔH1 K1 ②CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g) ΔH2 K2 ③C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH3 K3 则ΔH1、ΔH2、ΔH3三者关系为ΔH3＝_______________________________________________， K1、K2、K3三者关系为 K3＝________

归纳总结

1化学平衡常数表达式书写注意事项

①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体或纯液体的浓度。

②化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或 缩小，化学平衡常数都会相应改变。

2若两反应的平衡常数分别为 K1、K2

①若两反应相加，则总反应的平衡常数 K＝K1·K2。

②若两反应相减，则总反应的平衡常数 K＝ K1 K2

知识点 4 化学平衡的有关计算 “三段式”法进行化学平衡的有关计算 可按下列步骤建立模式，确定关系式进行计算。如可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋ qD(g)，在体积为 V 的恒容密闭容器中，反应物 A、B 的初始加入量分别为 a mol、b mol， 达到化学平衡时，设 A 物质转化的物质的量为 mx mol

(1)模式

(2)基本步骤

①确定反应物和生成物的初始加入量；

②确定反应过程的转化量(一般设某物质的转化量为 x)；

③确定平衡量。

经典例题 例 1．反应 SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)，若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 mol·L －1的 SO2(g)和 NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中 SO2(g)的转化率 为 50%，则在该温度下：

(1)此反应的平衡常数为________。

(2)在上述温度下，若 SO2(g)的初始浓度增大到 3 mol·L －1，NO2(g)的初始浓度仍为 2 mol·L －1， 达到化学平衡状态时，计算下列各物质的浓度及 SO2和 NO2的平衡转化率。

①c( SO3) ＝________ mol·L －1，c(SO2)＝________ mol·L －1。

②SO2转化率为________， NO2转化率为________

例 2．(2019·湛江高二检测)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和 真菌的危害。在恒容密闭容器中，将 CO 和 H2S 混合加热并达到下列平衡： CO(g)＋H2S(g) COS(g)＋H2(g) K＝0.1 反应前 CO 物质的量为 10 mol，平衡后 CO 物质的量为 8 mol。 (1)反应前 H2S 的物质的量是________。

(2)CO 的平衡转化率是________。

例 3．650 ℃时，一定量的 CO2 与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋ CO2(g) 2CO(g)。平衡时，CO 的体积分数为 40%，总压强为 p 总。

(1)平衡时 CO2的转化率为________。

(2)已知：气体分压(p 分)＝气体总压(p 总)×体积分数。 用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 Kp＝_______

方法指导

(1)理解 Kp含义 在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。

(2)运用计算技巧

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