2.2 化学平衡 知识清单-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

选修一 第二章 第二节 化学平衡 知识点总结 ( 19 )选修1 第二章第二节 化学平衡 学科网（北京）股份有限公司 知识点一：化学平衡状态 1、可逆反应与不可逆反应 Ⅰ、可逆过程 在一定温度下，当把适量蔗糖晶体溶解在水里时，一方面，蔗糖分子不断离开蔗糖表面扩散到水里去；另一方面，溶解在水里的蔗糖分子不断地在未溶解的蔗糖表面聚集成为晶体，当这两个相反过程的速率相等时，蔗糖的溶解达最大限度，形成蔗糖的饱和溶液。此时，我们说达到溶解平衡状态。 ( 溶解 结晶 )溶解、结晶的过程可表示为： 固体溶质 溶液中的溶质 在溶解平衡状态中，溶解和结晶的过程并没有停止，只是速率相等罢了，因此，溶解平衡状态是一种平衡状态，如图所示。我们把这类过程称作可逆过程。 Ⅱ、可逆反应与不可逆反应 在同一条件下，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叫做可逆反应。不能满足上述要求的反应称为不可逆反应。在可逆反应中，把由反应物到生成物的反应叫正反应；把由生成物到反应物的反应叫逆反应，可逆反应在表示时用“⇌”号代替反应式中原来用的“=”号。 （1）可逆反应是在同一条件下能互相转换的反应，如二氧化硫、氧气在催化剂、加热的条件下生成三氧化硫；而三氧化硫在同样的条件下可分解为二氧化硫和氧气。2SO2＋O22SO3 如果一个化学反应在一定的条件下，只能向一个反应方向进行，有的向正反应方向进行，有的向逆反应方向进行，但却不一定是可逆反应。例如电解水的反应和氧气与氢气燃烧的反应就不是可逆反应，因为它们不是在相同的条件下进行的。 （2） 可逆反应不能进行到底，对于不能进行到底的反应，就存在反应限度问题，进行到一定程度后达到平衡状态。 （3） 绝大部分的反应都存在可逆性，在学习可逆反应之前我们所接触的许多反应都是可逆的，只不过可逆程度小而将其忽略了而已。我们通常把可逆程度较小、可以忽略的反应称为不可逆反应。 注意：可逆反应的反应物和产物必须同时存在于同一反应体系中，而且在相同条件下，正、逆反应都能自发进行。 2、化学平衡状态的建立 （1） 可借助速率——时间图像来理解化学平衡状态的建立与化学反应速率之间的关系。 以可逆反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)为例，若开始时只有反应物而没有生成物，此时A和B的浓度最大，因而v正最大而v逆为零。随着反应的进行，反应物不断减少，生成物不断增多，v正则逐渐减小，而v逆逐渐增大，当反应进行到某一时刻时，v正=v逆，这时就达到了化学平衡状态，如图Ⅰ所示。 若开始只有生成物，没有反应物，同理，可用和的变化来说明上述化学平衡的建立，如图Ⅱ所示。 （2）可借助浓度——时间图像来理解化学平衡的建立与反应过程中物质浓度间的关系。 3、化学平衡状态的概念 化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物各组分的浓度保持不变的状态。 4、化学平衡状态的特征 （1） 逆：化学平衡的前提是“一定条件下”的“可逆反应”，只有可逆反应才存在化学平衡状态，不可逆反应不可能存在化学平衡状态。 （2） 等：实质是“v正=v逆>0”。 （3） 动：化学平衡是指动态平衡，反应达到平衡状态时，反应没有停止。 （4） 定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，即任意一种物质在混合物中所占的质量分数或物质的量分数保持不变。 （5） 变：当外界条件改变时，原平衡被破坏，又可建立新的平衡。 知识点二：化学平衡常数 （1） 化学平衡常数的定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物的浓度幂（以其化学计量数为指数）之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。 （2） 化学平衡常数表达式：可逆反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)的化学平衡常数： （3） 化学平衡常数的意义：化学平衡常数实际上是化学平衡的又一特征，可以从平衡常数K的大小推断反应进行的程度，K越大，表示化学反应达到平衡时生成物浓度对反应物浓度的比越大，也就是正反应进行的程度越大。 注意： ①任何反应都伴有能量变化，即改变反应的温度，化学平衡一定发生移动，平衡常数K一定变化。 ②K只受温度影响，温度不变，K值不变。 ③正反应吸热时，温度升高，K增大；正反应放热时，温度升高，K减小。 ④化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的化学计量数等倍数扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。 知识点三：影响化学平衡移动的条件 1、化学平衡移动实质 在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态，如果改变影响平衡的条件（如浓度、压强、温度等），化学平衡状态被破坏（正、逆反应速率不再相等），直至正、逆反应速率再次相等，在新的条件下达到新的化学平衡状态。这种现象称作平衡状态的移动，简称平衡移动。 ( 一定时间 ) 总结：正逆反应速率的改变和化学平衡移动方向的联系 ①改变条件瞬间使v正>v逆，平衡向正反应方向移动； ②改变条件瞬间使v正<v逆，平衡向逆反应方向移动； ③改变条件的瞬间使v正=v逆，平衡不移动。 2、 影响化学平衡的因素 （1） 浓度对化学平衡的影响 当其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度平衡向逆反应方向移动。物质浓度变化所导致的化学反应速率变化、化学平衡移动和相关的v—t图像如下表： 化学平衡 aA+bB⇌cC+dD(A、B、C、D为非固体) 浓度变化 增大反应物浓度 增大生成物浓度 减小反应物浓度 减小生成物浓度 速率变化 v(正)增大，v(逆)瞬间不变；随后增大，v,(正)>v,(逆) v(正)瞬间不变、随后增大，v(逆)增大，v,(正)<v,(逆) v(正)减小，v(逆)瞬间不变；随后减小，v,(正)<v,(逆) v(正)瞬间不变、随后减小，v(逆)减小，v,(正)>v,(逆) v—t图像 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 逆反应方向 正反应方向 规律 在其他条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物浓度，都可以使化学平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，都可以使化学平衡向逆反应方向移动 注意： ①固体及纯液体的浓度是一定值，不因量的多少而改变，所以增加或减少固体及纯液体的量，不会影响平衡状态； ②在可逆反应中，为了尽可能利用某一反应物，经常用过量的另一种物质和它作用； ③在生产中，也可以不断将生成物从反应体系中分离出来，使平衡不断向生成产物的方向移动。 （2） 压强对化学平衡的影响 当其他条件不变时，在有气体参加反应的平衡体系中，增大压强使平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强使平衡向气体体积增大的方向移动。 ①压强的改变对化学平衡的影响只针对有气体参加且气体体积在反应前后有变化的平衡体系。对于固体或溶液间的反应，改变压强对速率和平衡没有影响；对反应前后气体分子总数保持不变的可逆反应，改变压强只能改变反应速率，对平衡无影响。 ②增大压强无论平衡移动方向如何，新平衡状态里的速率一定大于原平衡状态的速率；减小压强无论平衡移动方向如何，新平衡状态里的速率一定小于原平衡状态的速率。 ③在反应体系中充入与反应无关的气体时： ⅰ在恒温恒容下，充入与反应无关的气体，容器的总压强增大，但平衡混合气体的浓度保持恒定，因此，平衡不移动。 ⅱ在恒温恒压下，充入与反应无关的气体，容器的总压强保持不变，但平衡混合气体的浓度减小，此时相当于降低压强，使平衡向体积增大的方向移动。 注意：改变体系的压强相当于改变体系的体积，也就相当于改变气体物质的浓度（如增大体系的压强相当于增大气体物质的浓度）所以压强对化学平衡的影响对应于浓度对化学平衡的影响。 （3） 温度对化学平衡的影响 ①实验探究温度对化学平衡的影响 实验原理 2NO2(g)⇌N2O4(g) ΔH=-56.9kJ/mol （红棕色）（无色） 实验步骤 实验现象 热水中混合气体颜色深；冰水中混合气体颜色浅 实验结论 混合气体受热颜色加深，说明NO2浓度增大，即平衡向吸热反应方向移动；混合气体被冷却颜色变浅，说明NO2浓度减小，即平衡向放热反应方向移动 ②温度变化所导致的反应速率变化、化学平衡移动和相关的v—t图像见下表： 化学平衡 aA+bB⇌cC+dD ΔH>0 aA+bB⇌cC+dD ΔH<0 aA+bB⇌cC+dD ΔH<0 aA+bB⇌cC+dD ΔH>0 体系温度改变 升温 升温 降温 降温 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 正反应方向 逆反应方向 速率变化 v(正)、v(逆)同时增大，v,(正)>v,(逆) v(正)、v(逆)同时增大，v,(逆)>v,(正) v(正)、v(逆)同时减小，v,(正)>v,(逆) v(正)、v(逆)同时减小，v,(逆)>v,(正) v—t图像 规律 在其他条件不变的情况下，升高温度平衡向吸热反应方向移动，降低温度平衡向放热反应方向移动 注意：任意化学反应都伴随着能量的变化。在可逆反应里，正反应为放（吸）热反应，逆反应必为吸（放）热反应，吸收的热量与放出的热量数值相等，但符号相反。 （4）催化剂对化学平衡的影响 使用催化剂不影响化学平衡移动。由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的程度时等同的，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。如下图时使用催化剂对反应aA+bB⇌cC+dD ΔH<0的影响图像。 拓展应用 拓展一：化学平衡状态的判断方法 1、直接判断法（从定义出发） （1） 同一物质的消耗速率与生成速率相等。 （2） 反应进行方向相反的不同物质的消耗速率或生成速率之比符合化学计量数之比。 （3） 各组分的浓度保持不变（“不变”不能理解成“相等”或“成某一比例”）。 2、 间接判断法 （1） 各组分的物质的量、气体的体积、百分含量（物质的量分数或质量分数）保持不变。 （2） 某物质化学键断裂与其化学键生成速率相等；或反应进行方向相反的不同物质化学键断裂（或生成）速率符合化学计量数之比。 举例反应 mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g) 判断 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 平衡 ②各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总压强、总体积、总物质的量一定 不一定 正、逆反应速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成了m molA，即v(正)=v(逆) 平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时生成了p molC，均指v(正) 不一定 ③vA:vB:vC:vD=m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 不一定 ④在单位时间内生成了n molB同时消耗了q molD，均指v(逆) 不一定 压强 ①m+n≠p+q时，总压力一定（其他条件一定） 平衡 ②m+n=p+q时，总压力一定（其他条件一定） 不一定 平均相对分子质量 ①一定时（当m+n≠p+q） 平衡 ②一定（当m+n=p+q） 不一定 温度 其他条件不变的条件下，体系温度一定时 平衡 密度 密度一定 不一定 颜色 有色气体的反应体系的颜色深浅不再变化，如：2NO2⇌N2O4 平衡 拓展二：反应物的转化率 1、转化率的定义 在一定条件下，可逆反应达化学平衡状态时，某一反应物消耗量占该反应物起始量的质量分数（或物质的量分数或体积分数），叫该反应物的转化率。 2、转化率表达式 3、转化率与平衡常数和平衡移动方向的关系 （1）K越大，反应进行的程度越大，反应的转化率也越大；反之K越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率也越小。 （2）化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大。如果靠改变温度和压强使平衡正向移动，反应物的转化率必然提高；如果靠增大某一反应物浓度，使平衡正向移动，另一反应物的转化率必然提高，但其自身的转化率不一定增大。 4、不同条件下的转化率变化规律 （1）若反应物起始量之比等于化学计量数之比，达平衡后，它们的转化率相等。 （2）若反应物起始量之比不等于化学计量数之比，达平衡后，过量物质转化率较小。 （3）对于反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)（恒温恒容） 若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，B的转化率增大，A的转化率减小。若按原比例同倍数地增加反应物A和B的量，则平衡向正反应方向移动，反应物的转化率与气体反应物的化学计量数有关： ①若m+n=p+q，A、B的转化率都不变； ②若m+n>p+q，A、B的转化率都增大； ③若m+n<p+q，A、B的转化率都减小。 拓展三：化学平衡常数 1、化学平衡常数的相关计算（三行式） 如mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol/L、b mol/L，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol/L。 mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g) 起始（mol/L） a b 0 0 变化（mol/L） mx nx px qx 平衡（mol/L）a-mx b-nx px qx （1） 基本关系 ①反应物：c(平)=c(始)-c(变)； 生成物：c(平)=c(始)+c(变)。 ②各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比。 注意：由于上述气体反应方程式中反映各组分的物质的量之比或同温同压下各组分的体积之比，故凡是气体的压强变化，密度变化均必须转化为物质的量浓度变化或气体的体积变化才能按上述模式进行计算。 2、 化学平衡常数的应用 （1）判断、比较可逆反应进行程度的大小。 K值越大，反应进行的程度越大；K值越小，反应进行的程度越小。 （2） 判断可逆反应是否达到化学平衡状态 对于可逆反应aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g)，在一定温度下任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系： （3）判断可逆反应的反应热 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。 拓展四：等效平衡 1、概念： 化学平衡状态的达到与化学反应途径无关。即在相同的条件下，可逆反应无论从正反应开始还是从逆反应开始，还是从既有反应物又有生成物开始，达到的化学平衡状态是相同的，平衡混合物中各组成物质的百分含量保持不变，也就是等效平衡。 2、分类 1、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）（全等平衡），改变起始加入物质的物质的量，等价转化后，如通过可逆反应的化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相等，即对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同，则达平衡后与原平衡等效； 2、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）（等比平衡），改变起始加入物质的物质的量，等价转化，只要按化学计量数，换算成同一半边的物质的量之比与原平衡起始态相同，则达平衡后与原平衡等效； 3、恒温恒压下（等比平衡），改变起始加入物质的物质的量，只要按化学计量数，换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效。 ( 19 )选修1 第二章第二节 化学平衡 学科网（北京）股份有限公司 $