化学平衡 · 一节课吃透

判断"是否达到平衡"的两类标志

⚠ 经典陷阱:对"反应前后气体分子数不变"的反应(如 H₂+I₂⇌2HI),总压、总物质的量、平均分子量始终不变,不能作为平衡标志!

【题】在一定温度下的恒容密闭容器中,可逆反应 H₂(g)+I₂(g)⇌2HI(g) 达到平衡状态的标志是( )
A. 容器内气体的压强不再变化
B. 容器内气体的总物质的量不再变化
C. 容器内气体的颜色不再变化
D. v正(H₂)=2v逆(HI)

怎么读 v-t 图(认干扰的关键)

⚠ 平衡移动方向 = 看新平衡时 v正 与 v逆 谁更大:v正>v逆 → 正移;反之逆移。两线最终一定再次相等(那才是新平衡)。

【题】对于合成氨反应 N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g) ΔH<0,在恒容密闭容器中已达平衡后,下列操作能使 N₂ 的转化率增大的是( )
A. 升高温度　B. 恒容充入氩气　C. 缩小容器体积(增大压强)　D. 加入催化剂

K 的三条铁律 + 一个例子

⚠ 纯固体、纯液体、稀溶液中的水 不写入 K 表达式!例:CaCO₃(s)⇌CaO(s)+CO₂(g) 的 K=c(CO₂)。

【题】在某温度下,反应 CO(g)+H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g) 的平衡常数 K=2.25。该温度下,某时刻测得容器中 c(CO)=c(H₂O)=c(CO₂)=c(H₂)=0.5 mol/L,则此时反应( )
A. 正向进行　B. 逆向进行　C. 处于平衡状态　D. 无法判断

【题】在 2 L 恒容密闭容器中充入 2 mol CO 和 2 mol H₂O(g),发生反应 CO(g)+H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g),在某温度下达到平衡时 CO 的转化率为 60%。求该温度下的平衡常数 K,并求 H₂O(g) 的转化率。

⚠ 判等效:把所有投料按方程式"倒回"到反应物一侧比较。恒容要求"量相同",恒压只要求"比例相同"——这是最常考的区别。

【题】在恒温恒容的密闭容器中发生反应 2SO₂(g)+O₂(g)⇌2SO₃(g)。甲容器起始充入 2 mol SO₂、1 mol O₂;乙容器起始充入 2 mol SO₃。达到平衡时,甲、乙两容器中 SO₃ 的体积分数是否相同?

转化率-条件 曲线怎么画(动态绘制)

合成氨(放热、减分子)。点"绘制"看转化率随温度(升高→下降)和随压强(升高→上升)的曲线被一笔笔画出来:

【题】对于反应 N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g) ΔH<0,在温度 T₁、T₂ 下(其他条件相同)分别测得 NH₃ 的体积分数随时间变化的曲线,发现 T₂ 曲线先达到平衡,但平衡时 NH₃ 的体积分数比 T₁ 曲线低。由此能得出的结论是( )
A. T₂ > T₁,且该反应正反应为放热反应
B. T₂ < T₁,且该反应正反应为吸热反应
C. T₂ > T₁,且该反应正反应为吸热反应
D. 无法比较 T₁、T₂ 大小

【题】某温度下,在恒容密闭容器中发生反应 2A(g)⇌B(g)+3C(g),达到平衡后,保持温度不变,将容器体积缩小为原来的一半(相当于增大压强),下列关于新平衡与原平衡相比的说法正确的是( )
A. 平衡向逆反应方向移动,A 的转化率降低
B. 平衡向正反应方向移动,A 的转化率升高
C. 平衡不移动,因为催化剂未改变
D. 各物质浓度都增大为原来的 2 倍

触发信号:"改变…后,平衡向__移动""转化率/含量如何变化"。

标准动作:勒夏特列三句话定方向 → 比较新平衡 v正/v逆。

例:2SO₂+O₂⇌2SO₃(放热),其他不变下增大 O₂ 浓度。
解:加 O₂→正移消耗 O₂→SO₂ 转化率升高;但 O₂ 自身转化率下降(自身加入,转化率反降)。

⚠ "自身加入,自身转化率反而下降"是高频反直觉点。

触发信号:给一张 v-t 曲线,问"t₁ 时改变了什么条件"。

标准动作:看是"一突一渐"(浓度)还是"双突"(压强/温度)还是"双突到同高且不移"(催化剂);再看新平衡 v正、v逆 谁大定方向。

例:t₁ 时 v正瞬间跃升、v逆从原值缓升,最终再相等且高于原值。
解:"一突一渐"→改变浓度;v正先大于v逆→正移。即增大了反应物浓度。

⚠ 恒容充入惰性气体:各物质浓度不变 → 速率不变、平衡不移(图上无突变)。

触发信号:给某时刻各浓度,问"此刻反应向哪进行"。

标准动作:代入算 Q → 与已知 K 比:Q<K 正、Q>K 逆、Q=K 平衡。

例:K=4,某时刻 Q=2。
解:Q<K → 向正方向进行。

⚠ 别忘了固体/纯液体不入表达式;指数=化学计量数。

触发信号:给初始量和某平衡数据(转化率、某物质平衡浓度、总压等)。

标准动作:列 ICE 三段式(变化量按系数比)→ 求平衡量 → 代 K 或求转化率。

例:1 L 容器,起始 N₂ 1 mol、H₂ 3 mol,平衡时 NH₃ 1 mol。
解:NH₃ 生成 1 → N₂ 消耗 0.5、H₂ 消耗 1.5;平衡 N₂=0.5、H₂=1.5、NH₃=1;K=1²/(0.5×1.5³)≈2.37;N₂ 转化率=0.5/1=50%。

⚠ 浓度=量÷体积;变化量之比必须等于系数比,这一步错全盘错。

触发信号:同温下两种不同投料,问"两平衡是否等效/相同"。

标准动作:把投料按方程式折算到同一边;恒容比"量"、恒压比"比例"。

例:恒温恒容,甲投 2NH₃,乙投 N₂1+H₂3。
解:乙折算到 NH₃ 一侧恰好=2 mol,与甲相同 → 等效(各组分量完全相同)。

⚠ 若改恒温恒压,只要折算后比例相同即等效(如再加倍投料也等效)。

触发信号:两条转化率-时间或含量-时间曲线,问哪条温度高/压强大。

标准动作:"先拐先平,数值大"——先到平衡的那条,温度更高或压强更大;再结合平衡点高低判 ΔH 符号 / 分子数变化。

例:两线先拐的那条平衡转化率反而更低(放热反应升温)。
解:先拐=温度高;温度高转化率低 → 印证正反应放热。

⚠ "先拐先平"判的是"快慢→条件强弱";平衡点高低才判方向/正逆性质,两步别混。

触发信号:"充入惰性气体""恒压""恒容"。

标准动作:恒容充惰气→浓度不变→不移动;恒压充惰气→体积变大→等效于减压→向气体多的一方移动。

例:恒压下向 N₂+3H₂⇌2NH₃ 平衡体系充入 Ar。
解:恒压→总体积增大→各组分浓度减小→相当于减压→平衡向气体多的一方(逆,2→4)移动。

⚠ 一定先问"恒容还是恒压",答案截然相反。

① 平衡移动 ≠ 转化率一定同向变:增大某反应物浓度→平衡正移,但该物质自身转化率往往下降。

② K 只随温度变!加压、加浓度、加催化剂都不改变 K。

③ 催化剂:加快速率、缩短到平衡时间,不移动平衡、不改变转化率与 K。

④ 对"前后气体分子数不变"的反应,总压、平均分子量、总物质的量恒定,不能当平衡标志。

⑤ 恒容充惰气 → 不移动;恒压充惰气 → 等效减压,向气体多的一方移动。

⑥ K 表达式里固体、纯液体、稀水溶液的水不写;指数用化学计量数。

⑦ "增大压强平衡正移"≠转化率一定升,需具体看气体分子数变化方向。

① 用 Q/K 统一一切。所有"平衡移动"本质都是"扰动后 Q≠K,系统自发把 Q 拉回 K"。浓度、压强变的是 Q;只有温度能改 K 本身。把这条记牢,所有判断都能秒推,不必背口诀。

② 压强的本质是浓度。"加压平衡向气体少的一方移动"其实是:压缩→所有气体浓度同倍增大→Q 中分子分母随气体分子数差异变化→偏离 K→移动。所以"前后分子数相等"的反应加压不移动(Q 不变)。

③ 转化率/产率优化(工业思维)。合成氨选"高压、适中温度(兼顾速率与平衡)、催化剂、及时分离 NH₃"。这是"勒夏特列+动力学+经济"的综合权衡,常作为流程题的设问点。

④ 图像题的两层信息要分开读。第一层"先拐先平"只判条件强弱(快慢);第二层"平衡点高低"判反应性质(ΔH、分子数)。把两层拆开,任何复杂双变量图都不慌。

⑤ 等效平衡的极端思维。恒压下任意倍数投料都等效;恒容下"一边倒"折算量相同才等效。遇到复杂投料,统一折算到反应物一侧再比,最稳。