化學反應平衡

化學平衡是指在巨觀條件一定的可逆反應中，化學反應正逆反應速率相等，反應物和生成物各組分濃度不再改變的狀態。

對於任一可逆的化學反應，在一定條件下達到化學平衡狀態時，體系中各反應物和生成物的物質的量不再發生變化，其活度熵為一定值，並且加催化劑不可改變反應的焓變值

基本介紹

• 中文名：化學反應平衡
• 外文名：Equilibrium
• 學科：化學
• 平衡特徵：逆、等、動、定、變、同

定義

對於任一可逆的化學反應，在一定條件下達到化學平衡狀態 (equilibrium) 時，體系中各反應物和生成物的物質的量不再發生變化，其活度熵為一定值。

化學反應平衡的標誌是化學反應體系內的各物質的濃度不再隨時間的變化而變化。因此建立平衡後，各物質的濃度就不發生改變了。反過來說，如果化學反應達到平衡後，各物質的濃度不再發生改變，則平衡就沒有發生移動。例如在一個裝滿水的杯子中，加入多少水就會有多少水流出，加入的水和流出的水始終相等， 化學反應平衡也是這樣，就是生成的物質等於被消耗的物質，所以物質的質量始終不變化。其平衡遵循化學平衡常數。

平衡狀態的特徵：（針對同一種物質）

逆：化學平衡狀態只是討論可逆反應形成的一種狀態

等：正反應逆反應速率相等，正逆反應中物質的速率之比等於化學計量數之比

動：化學平衡是一種動態平衡

定：在平衡混合物中，各組成成分的含量保持一定

變：化學平衡是在一定條件下的平衡狀態和平衡體系，任一條件改變，都可能引起平衡移動

同：對於一個可逆反應來說，如果外界條件不變時，無論採取任何途徑，最後平衡狀態相同

平衡判斷

概念判斷

一、根據化學平衡的概念

一定條件下的可逆反應，正反應和逆反應速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態。
即：化學平衡的根本標誌是V(正)=V(逆)：一定條件下的可逆反應：某物質的消耗速率等於該物質的生成速率;說明該反應達平衡。
因為反應速率之比等於方程式的係數比。所以要描述一個可逆反應達平衡，必須一個描述正反應，一個描述逆反應，且描述的量之比等於方程式的係數比。

條件判斷

二、根據其他條件判斷
(一)有氣體參加或生成的反應
(1)平均摩爾質量M=m(總)/n(總)
① 如果全為氣體：
A：在密閉容器中，如果不是等體積反應：
例：如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)其平均摩爾質量M一定，可以說明該反應達平衡。(因為全是氣體，所以氣體的總質量m不變;假設平衡左移，氣體總物質的量增大，假設平衡右移，氣體總物質的量減小，即平衡移動，M一定改變)
B：在密閉容器中，如果是等體積反應：
例如I2(g)+H2(g)2HI(g)其平均摩爾質量M一定，不能說明該反應達平衡。(因為全是氣體，所以氣體的總質量m不變;假設平衡左移，氣體總物質的量不變，假設平衡右移，氣體總物質的量也不變，即平衡移動，M不變)
② 若有固體或液體參加反應或生成：
無論是否是等體積反應，其氣體的平均摩爾質量M一定，一般可以說明該反應達平衡。
特殊情況如反應CO(g)+H2(g==)C(S)+H2O(g)
如果氣體的平均摩爾質量M等於12 g/mol，其平均摩爾質量M一定，不能說明該反應達平衡。(因 為假設平衡左移，氣體總質量每增加12 g，其氣體的物質的量增加1 mol，氣體的平均摩爾質量M不變，假設 平衡右移，氣體總質量每減少12 g，其氣體的物質的量減少1 mol，氣體的平均摩爾質量M也不變)
如果氣體的平均摩爾質量M不等於12 g/mol，其平均摩爾質量M一定，能說明該反應達平衡。(因為假設平衡左移，氣體 總質量每增加12 g，其氣體的物質的量增加1 mol，氣體的平均摩爾質量M一定改變，假設平衡右移，氣體總質量每減少12 g，其氣體的物 質的量減少1 mol，氣體的平均摩爾質量M也一定改變)
(2)混合氣體的平均密度=m(總)/v(總)
①如果全為氣體：
A：在恆容的密閉容器中，
例：如N2 (g)+3H2(g)2NH3(g)其混合氣體的 平均密度一定，不能說明該反應達平衡。
B：在恆壓的密閉容器中：
如果不是等體積反應：
例：如N 2(g)+3H2(g)2NH3(g)其混合氣體的平均 密度一定，能說明該反應達平衡。
如果是等體積反應：
例如I2(g)+H2(g)2HI(g)混合氣體的平均密度一定，不能說明該反應達平衡。
(3)從混合氣體的總壓強考慮(恆溫恆容)
如果不是等體積反應：
例：如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)其混合氣體的總壓強p一定，能說明該反應達平衡。
如果是等體積反應：
例如I2(g)+H2(g)2HI(g)混合氣體的總壓強p一定，不能說明該反應達平衡。
(4)若為絕熱體系，溫度一定，可以說明反應達平衡。
(5)合氣體的顏色一定(某氣體有色)，可以說明反應達平衡。

變化

其適用範圍是密閉容器中有氣體參與或生成的可逆反應。分析壓強對化學平衡移動的影響時，要緊抓速率變化與否及是否相等。一般有四種情況：

1.壓強改變，濃度改變，速率改變，若V正≠V逆，則平衡移動

對於反應前後氣體體積有變化的反應，當其它條件不變時，增大壓強，則平衡向氣體體積縮小的方向移動；減小壓強，平衡向氣體體積增大的方向移動。注意：這裡的改變壓強，即通常所說的由體積變化引起的壓強變化。

如N2(g)+3H2(g)====2NH3(g)，在其它條件不變時，體積縮小1/2，壓強增大1倍，各物質的濃度均增大一倍，正、逆反應速率都增大，但增大的幅度不同，V正增大的幅度大，從而導致V正> V逆，使平衡正向移動。

2.壓強改變，濃度改變，速率改變，但V正=V逆，則平衡不移動

對於反應前後氣體體積不變的反應，其它條件不變時，改變壓強，平衡不移動。這裡的改變壓強，即通常所說的由體積變化引起的壓強變化。如H2（g）+I2(g)====2HI(g)達平衡後，其它條件不變時，體積縮小1倍，壓強增大1倍，各物質濃度均增大1倍，正、逆反應速率都增大且增大幅度相同，即V正=V逆，因此平衡不移動。

3.壓強改變，但濃度不變，速率不變，V正=V逆，則平衡不移動

恆溫恆容條件下，向已達平衡的可逆反應體系中充入“惰氣”，則平衡不移動。注意：這裡壓強改變，不是通常所說的由體積變化引起。

如N2(g)+3H2(g)====2NH3(g)達平衡後，當溫度、體積不變時，充入一定量He氣，氣體總壓增大，但N2、H2、NH3分壓（即濃度）未變，所以速率不變，即V正=V逆，平衡不移動。

4.總壓強不變，但濃度改變，則速率改變，且V正≠V逆，則平衡移動

對於氣體反應體系，保持體系壓強不變，向其中充入“惰氣”，原來各氣體物質的濃度減小，則反應速率減小。此時，判斷平衡向哪一方移動，可直接利用壓強變化來判斷。即相當於減壓，平衡向氣體體積增大的方向移動。