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【反应原理二】化学反应平衡

news 2025/10/7 13:18:30

基本的概念还有知识点还是要知道的——所以下面的内容还是先看看，能记住的最好记下来。

一、课本上的

①定义

在一定条件下，可逆反应的正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中各物质的浓度（或含量）不再随时间变化的状态。

②特征（逆、等、定、动、变）

逆：研究对象为可逆反应。
等：\(v_{\text{正}} = v_{\text{逆}} \neq 0\)，反应动态进行。
定：各物质浓度、质量分数等保持恒定。
动：正、逆反应持续进行，是动态平衡。
变：外界条件（温度、压强、浓度）改变时，平衡会发生移动。

③判断依据

速率：同一物质的正、逆反应速率相等。
浓度：各物质浓度、物质的量等不再变化；若反应前后气体分子数不同，压强、密度（恒容时）也恒定。
其他：体系颜色、绝热容器中温度等宏观性质不变。

④影响因素（勒夏特列原理）

平衡会向 “减弱外界条件改变” 的方向移动：

浓度：增反应物（或减生成物）浓度，平衡正移；反之逆移。
温度：升温，平衡向吸热反应方向移动；降温则向放热方向移动。
压强：仅影响有气体且反应前后气体分子数变化的反应。加压，平衡向气体分子数减少的方向移动；减压则向分子数增多的方向移动。

⑤化学平衡常数（K）

表达式：一定温度下，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值（固体、纯液体不列入），如\(\text{E(g)} + \text{F(s)} \rightleftharpoons 2\text{G(g)}\)，\(K = \frac{[\text{G}]^2}{[\text{E}]}\)。
意义：K越大，反应正向进行程度越大。
特点：只与温度有关。正反应吸热，升温K增大；正反应放热，升温K减小。

如果不好记下来，可以尝试进行比较感性的理解，为什么化学反应出现了平衡？

你可以理解成某种妥协的结果，高不成低不就。

二、化学平衡：不是 “停”，是 “两边力气一样”

以反应 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ 为例：

正反应：左边→右边（拔河右队发力）；逆反应：右边→左边（拔河左队发力）。

初始时，反应物多（右队人多），右队拉得动，反应往生成 SO₃的方向走。

随着反应进行，右队力气变小（反应物减少），左队力气变大（生成物增多），直到同一物质的正、逆反应速率相等（比如 SO₃生成和分解速度一样）。

此时表面看浓度不变，实则正逆反应仍在进行，这就是 “动态平衡”。

所谓“正”和“逆”，只是基于书面上写出来的方程式来说的，写左边叫做反应物，写在右边叫做生成物，对于平衡而言，两边实际上是等效的。

正反应就是向右进行，逆反应就是向左进行。如果左右刚刚好抵消（同一物质的正、逆反应速率相等），就叫做平衡。

三、平衡移动：三个因素打破 “力气平衡”

接下来的就是各种做题的技巧和注意事项了，为什么题目看起来很晕？因为一个反应是否达到平衡，一般都是由很多因素的影响。都有哪些因素呢？

1. 浓度

哪侧浓度高（人多），平衡就往浓度低（人少）的一侧挪，直到两边 “人数匹配”。

加反应物（左队加人）：平衡右移；
抽走生成物（右队减人）：平衡也右移。

2. 压强

压强 = 拔河场地宽度，只影响有气体的反应：

气体分子数少的一侧，“占空间小”。
增大压强（场地变窄）：平衡往 “空间需求小”（分子数少）的一侧移；减小压强则相反。

3. 温度

温度 = 拔河环境阻力，反应分放热、吸热两类：

放热反应（如 2H₂+O₂=2H₂O + 热）：升温→平衡往吸热的逆反应移（抵消热量）；降温→往放热的正反应移。
吸热反应（如 CaCO₃分解）：升温→平衡往吸热的正反应移；降温则相反。

总之还是夏勒特列原理——平衡会向 “减弱外界条件改变” 的方向移动：

为了方便考虑，题目在考虑压强对平衡的影响的时候一般都会规定“某一温度下”、同理，如果考虑热量对平衡的影响，那么多半也会告诉你是恒压绝热。

四、来几个题吧

把错题放上来一点吧——

①

对于气体反应，其他条件不变，增大压强反应速率加快，与活化分子百分数无关——增大压强是通过缩小体积使单位体积内活化分子数增多（活化分子浓度变大），碰撞概率增加，速率加快；而活化分子百分数只与温度、催化剂有关，压强变化不改变其比例。

②

可逆反应——如果总键能反应物>生成物，则升高温度不利于提高反应物的欧平衡转化率

反应物总键能大，意味着断键吸收的能量多于成键释放的能量，反应物能量更低，生成物能量更高，正反应为吸热反应（ΔH>0）；升温会使平衡向吸热的正反应方向移动，能提高反应物平衡转化率，故 “不利于” 的表述错误。

③

将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：\(E(g)+F(s)\rightleftharpoons 2G(g)\)。忽略固体体积，平衡时G的体积分数（%）随温度和压强的变化如下表所示

压强 / MPa 温度 /\(^{\circ}C\)	1.0	2.0	3.0
810	54.0	a	b
915	c	75.0	d
1000	e	f	83.0

压强 / MPa

温度 /\(^{\circ}C\)

1.0

2.0

3.0

810

54.0

915

75.0

1000

83.0

①\(b\lt f\)

②\(915^{\circ}C\)、\(2.0MPa\)时E的转化率为\(60\%\)

③该反应的\(\triangle S\gt 0\)

④\(K(1000^{\circ}C)\gt K(810^{\circ}C)\)

结论①：

F是固体，反应前后气体分子数增大（1 mol 气体生成 2 mol 气体）温度相同时，增大压强，平衡逆移（气体分子数减小的方向）所以对于每一行，都是左边的数大于右边的数，即54大于a。
第二行75大于54，而54大于a，所以75也大于a，这样说来同样的压强下，温度升高平衡正移G的体积分数增大，同一列上面的数小于下面的数，所以b小于83小于f，这很合理。

结论②：

设起始时E的物质的量为x，F为固体忽略体积，平衡时G的体积分数为\(75.0\%\)。反应式：\(\text{E(g)} + \text{F(s)} \rightleftharpoons 2\text{G(g)}\)起始：x 0转化：y 2y平衡：\(x - y\) 2y体积分数\(= \frac{2y}{(x - y) + 2y} \times 100\% = 75.0\%\)，解得\(\frac{y}{x} = 0.6\)，即E的转化率为\(60\%\)，正确。

结论③：

反应后气体分子数从1 mol 变为2 mol，混乱度增大，熵变\(\Delta S > 0\)，正确。

结论④：

平衡常数K只与温度有关，正反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，K增大。因此\(1000^\circ\text{C}\)时的K大于\(810^\circ\text{C}\)时的K，结论④正确。