化学平衡状态的判断.pdf
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1、1 考点过关(上)考点3 化学平衡状态的判断 在一定条件下的可逆反应里,当正反应速率与逆反应速率相等时,反应物和生成物的物质的量浓度不 再发生改变的状态,叫化学平衡状态。其特点有:逆,指化学平衡状态只适用于可逆反应,同一可逆反应, 在同一条件下,无论反应从正反应方向开始还是从逆反应方向开始,或同时从正、逆反应方向开始,以一 定的配比投入反应物或生成物,则可以达到相同的平衡状态;动,指动态平衡,即化学反应处于平衡状态 时,正、逆反应并未停止,仍在进行,只是正、逆反应速率相等;等,指“v 正v逆0”,即某一物质在 单位时间内消耗的物质的量浓度和生成的物质的量浓度相等,也可以用不同物质的化学反应速率
2、表示该反 应的正、逆反应速率相等;定,指参加反应的各组分的含量保持不变,即各组分的浓度、质量分数、体积 分数 ( 有气体参加的可逆反应) 、反应物的转化率等均保持不变;变,指平衡移动。可逆反应的平衡状态是 相对的、暂时的,当外界某一条件改变时,原平衡被破坏,化学平衡向着减弱这种改变的方向移动,在新 的条件下达到新的平衡状态。根据化学平衡状态的特点,化学反应达到平衡时,正逆反应速率相等,某一 物质的物质的量浓度保持一定,这也是判断化学反应是否平衡的直接标志,除直接标志之外,还有一些衍 生的等价标志。 1. 直接标志 (1)正逆反应速率相等,也就是v(正)=v(逆)。对于这个标志的使用有注意两点:
3、一是反应速率应有一 正一逆,二是正逆反应速率相等。 (2)各组分的物质的量浓度保持一定,也就是不再发生改变。 2. 等价标志 (1)与 v正=v逆等价的标志:从物质的生成速率和消耗速率角度进行判断,对于同一物质,某物质的生 成速率等于消耗速率;对于不同物质,速率之比等于化学反应方程式的系数之比,但必须是不同方向的化 学反应速率;从同一时间物质的变化角度进行判断,对于同一物质,同一时间内,生成的物质的量等于消 耗的物质的量,对于不同物质,同一时间内,生成的物质的量与消耗的物质的量之比等于化学反应方程式 系数之比;从正逆反应速率的变化角度进行判断,正逆反应速率不再发生改变;从物质的微观变化角度进
4、行判断,如从单位时间内化学键的变化情况、单位时间内电子得失情况的变化、单位时间内分子的变化情 况等等。对反应N2+3H2?2NH3,当有3mol H H 键断裂,同时有6 molN H 键断裂,则该反应达到了化学 平衡。 (2)与各组分的物质的量浓度保持一致等价的标志:从质量角度进行判断,如各组分质量不再发生变 化,反应物总质量或生成物总质量不再发生变化,各组分的质量分数不再发生变化等;从物质的量角度进 行判断,如各组分物质的量不再发生变化,各组分的物质的量分数不再发生变化,反应物总的物质的量或 2 生成物总的物质的量不再发生变化(只适用与反应前后体积发生改变的反应,对于等体积如H2+I2?
5、2HI 的反应除外) ;对于有气体参加的反应,且反应前后气体体积发生改变的反应,还可以采用以下特殊的判断 标志,如总物质的量、总压强(恒温、恒容)、平均摩尔质量、混合气体的密度(恒温、恒压)保持不变, 利用总压强作为判断标志,要从PV = nRT 公式出发,先看体系的温度和体积是否恒定,再关注反应前后气 体体积是否恒定,如满足上述两个条件,则压强恒定反应平衡;利用平均摩尔质量(平均相对分子质量) 作为判断标志,要从M = m/n公式出发,先看反应前后是否有发生状态的改变(如气体转变为固体液体或 固体液体转变化气体) ,再看反应前后气体体积是否恒定,如满足上述两个条件,则平均摩尔质量恒定反应 平
6、衡;利用混合物的密度作为判断标志,要从 = m/V 公式出发,先看体系的温度和体积是否恒定,再关 注反应前后是否有发生状态的改变(如气体转变为固体液体或固体液体转变化气体),如满足上述两个条件, 则密度恒定反应平衡。总之,反应前后一直发生改变的物理量不再发生改变则可以作为平衡的标志,而反 应前后一直不变的物质量恒定则不可以作为平衡的标志。 【例题 1】 在一定温度下的定容容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,表明反应 A(g) 2B(g)C(g) D(g) 已达到平衡状态的是( ) 混合气体的压强混合气体的密度B 的物质的量浓度混合气体的总物质的量混合气体的 平均相对分子质量v(C) 与v(
7、D) 的比值混合气体的总质量混合气体的总体积C、D的分子数 之比为 11 A. B. C. D. 【例题 2】下列说法中能说明2HI(g)H2(g) I2(g) 已达平衡状态的是_ (1) 单位时间内生成nmol H2的同时生成nmol HI ; (2) 一个 H H键断裂的同时有两个HI 键断裂; (3)c(HI) c(I2) ; (4) 反应速率:v(H2)v(I2) 1 2v(HI) ; (5)c(HI) c(I2) c(H2) 211; 3 (6) 温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化; (7) 温度和体积一定时,容器内压强不再变化; (8) 条件一定,混合气体的平均相对分子质量不
8、再变化; (9) 温度和体积一定时,混合气体的颜色不再发生变化; (10) 温度和压强一定时,混合气体的密度不再发生变化 体的物质的量也不变,故无论是否达到平衡状态其平均相对分子质量都不变化;(9) 反应体系中颜色不变即 说明c(I2)不变化,达到平衡;(10) 都是气体且体积不变,密度始终不发生变化。 【答案】 (2)(6)(9) 【考点练习】 1. 在体积固定的密闭容器中, 可逆反应 :2NO2(g)2NO(g)+O2(g) 达到平衡状态的标志是( ) 单位时间内生成nmol O2的同时生成2nmol NO2单位时间内生成nmol O2的同时生成2nmol NO用 NO2、 NO 、O2表
9、示的反应速率之比为221混合气体的颜色不再改变混合气体的密度不再改变混合气体的 压强不再改变 A.B. C.D.全部 2. 一定温度下 , 在恒容的容器中发生如下反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不发生变化时,能表 明该反应已达到平衡状态的是( ) 混合气体的密度混合气体的压强混合气体的总物质的量B 的物质的量浓度 A.B.C.D. 3将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中( 固体试样体积忽略不计) ,在恒定温度下使其达到 分解平衡: NH2COONH 43(g) CO2(g) 。判断该分解反应已经达到化学平衡的是( ) 2v(NH3) v(CO2) 密闭容器中
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