可逆反应达到平衡的标志及判断

可逆反应达到平衡状态的标志及判断 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 1 逆 化学平衡研究的对象是可逆反应 2 等 化学平衡的实质是正 逆反应速率相等 即 v 正 v 逆 3 动 v 正 v 逆 0 4 定 平衡体系中 各组分的浓度 质量分数及体积分 数保持一定 但不一定相等 不随时间的变化而变化 5 变 化学平衡是在一定条件下的平衡 若外界条件改 变 化学平衡可能会分数移动 6 同 在外界条件不变的前提下 可逆反应不论采取何 种途径 即不论由正反应开始还是由逆反应开始 最后所处的平衡 状态是相同的 即同一平衡状态 可逆反应达到平衡状态的标志及判断方法如下 以mA g nB g pC g qD g 为例 一 直接标志 一 直接标志 速率关系 正反应速率与逆反应速率相等 即 A 消耗速率与 A 的生成速率相等 A 消耗速率与 C 的消耗速率之比等于 m p 反应体系中各物质的百分含量保持不变 二 间接标志 二 间接标志 混合气体的总压强 总体积 总物质的量不随时间的改变而改 变 m n p q 各物质的浓度 物质的量不随时间的改变而改变 各气体的体积 各气体的分压不随时间的改变而改变 对于密闭容器中的可逆反应 mA g nB g pC g qD g 是 否达到平衡还可以归纳如下表 化学反应 mA g nB g pC g qD g 是否 平衡 各物质的物质的量或物质的质量分数一定平衡 各物质的质量或质量分数一定平衡 各气体的体积或体积分数一定平衡 混合物体 系中各成 分的含量 总体积 总压强 总物质的量一定 不一 定平 衡 在单位时间内消耗了m mol A 同时也生 成了m mol A 即v 正 v 逆 平衡正 逆反 应速率之 间的关系 在单位时间内消耗了n mol B 同时也消 耗了p mol C 平衡 即v 正 v 逆 v v B v C v D m n p q v 正 不一定等于v 逆 不一 定平 衡 在单位时间内生成了n mol B 同时也消 耗了q mol D 即叙述的都是v 逆 不一 定平 衡 其它条件一定 总压强一定 且m n p q 平衡 压强 其它条件一定 总压强一定 且m n p q 不一 定平 衡 平均相对分子质量一定 且m n p q 平衡混合气体 的平均相 对分子质 量 平均相对分子质量一定 且m n p q 不一 定平 衡 温度 任何化学反应都伴随着能量变化 当体系温 度一定时 平衡 气体的密 度 密度一定 不一 定平 衡 颜色反应体系内有色物质的颜色稳定不变平衡 三 例题分析 三 例题分析 例题例题 1 1 可逆反应 2NO2 g 2NO g O2 g 在体积固 定的密闭容器中 达到平衡状态的标志是 单位时间内生成n mol O2的同时生成 2n mol NO2 单位时间内生成n mol O2的同时生成 2n mol NO 用 NO2 NO O2表示的反应速率的比为 2 2 1 的状态 混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的压强不再改变的状态 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A B C D 全部 解析 解析 单位时间内生成n mol O2必消耗 2n mol NO2 而生成 2n mol NO2时 必消耗 n mol O2 能说明反应达到平衡 不能说 明 中无论达到平衡与否 化学反应速率都等于化学计量系数之 比 有颜色的气体颜色不变 则表示物质的浓度不再变化 说明 反应已达到平衡 体积固定 气体质量反应前后守恒 密度始终 不变 反应前后 V 0 压强不变 意味着各物质的含量不再 变化 由于气体的质量不变 气体的平均相对分子质量不变时 说明气体中各物质的量不变 该反应 V 0 能说明该反应达到 平衡 答案 答案 A 点拨 点拨 化学平衡状态的根本标志是 v 正 v 逆 各组分 百分含量不变 在解题时要牢牢抓住这两个根本标志 并明确气体 的颜色 密度 压强 平均相对分子质量的变化与根本标志的关系 才能全面分析 正确作答 例题例题 2 2 在一定温度下的恒容密闭容器中 能说明反应 X2 g Y2 g 2XY g 已达到平衡的是 A 容器内的总压不随时间变化 B 容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化 C XY 气体的物质的量分数不变 D X2和 Y2的消耗速率相等 解析 解析 该反应的特点 首先是可逆反应 其次是反应前后气体体 积相等 根据压强之比等于气体物质的量之比的推断 该反应在整 个反应过程中总压强是不变的 A 不能说明该反应已经达到平衡 同理推断 容器中气体的平均相对分子质量始终不随时间变化 B 不能说明该反应已经达到平衡 X2和 Y2的化学计量数相等 其消耗 速率始终相等 D 不能说明该反应已经达到平衡 C 选项符合题意 能说明该反应已经达到平衡 答案 答案 C 点拨 点拨 结合化学反应方程式的特点 反应前后系数不变 正确利 用直接标志与间接标志判断 例题例题 3 3 在一定温度下可逆反应 A g 3B g 2C g 达到 平衡的标志是 A C 的生成速率与 C 的分解速率相等 B 单位时间生成 n mol A 同时生成 3n mol B C A B C 的浓度不再发生变化 D A B C 的分子个数比为 1 3 2 解析 解析 化学平衡的标志是正反应速率与逆反应速率相等 C 的生 成速率是正反应速率 C 的分解速率是逆反应速率 因此 A 选项正 确 A B C 的浓度不再发生变化 是平衡状态的宏观表现 因此 选项 C 正确 B 选项中由于 A B 都是逆反应速率 与正反应无关 因此错误 A B C 的分子个数比为 1 3 2 的偶然存在性 不 能作为判断平衡标志的依据 答案 答案 A C 点拨 点拨 化学平衡的标志 v 正 v 逆 反应混合物中各组 分的浓度和含量不变 用速率描述时 一定要注意一 正 一 逆 且相等 练习练习 1 1 对于可逆反应 2HI g I2 g H2 g 下列叙述 能够说明已达到平衡状态的是 A 各物质的量的浓度比 2 1 1 B 容器内的总压不随时间变化 C 断裂 2 mol H I 键的同时生成 1 mol I I 键 D 混合气体的颜色不再变化时 答案 答案 D 点拨 点拨 该反应的特点是反应前后气体物质的化学计量系数和相等 因此压强始终保持不变 因此 B 选项错误 在反应过程中的任意时 刻断裂 2 mol H I 键的同时生成 1 mol I I 键 因此 C 选项错误 练习练习 2 2 在恒容密闭容器中 不能作为反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g 达到平衡的标志是 A 混合气体的分子数之比为 2 1 2 B 混合气体的压强不再发生变化 C 混合气体的平均相对分子质量不再发生变化 D 混合气体的密度不再发生变化 答案 答案 A D 点拨 点拨 A 选项是在特殊情况下出现的情况 B C 选项均说明混合 气体的物质的量不再变化 D 选项利用公式d m V m V 不变 所以密度一直不变 练习练习 3 3 在一定温度下的密闭容器中 当物质的下列物理量不 再变化时 表明反应 A s 2B g C g D g 已达到平衡的是 A 混合气体的压强 B 混合气体的密度 C B 的物质的量浓度 D 气体的总物质的量 解析 解析 题给反应是一个反应前后气体分子总数不变的可逆反应 显然混合气体压强和总的物质的量始终保持不变 不能用来判断反 应是否达到平衡 由于 A 是固体 所以密度是一个变化量 那么 B 的浓度也是一个变化量 因此当混合气体的密度 B 的物质的量浓 度不再变化时 说明反应已达平衡 答案 答案 B C 四 应注意的问题 四 应注意的问题 1 正逆反应速率相等与反应混合物中各组分的百分含量均保 持不变是判断化学平衡状态的基本方法 这两个关系中的任何一个 都可以单独用作判断化学反应是否达到平衡状态的标准 2 在mA g nB g pC g qD g 反应中 v v B v C v D m n p q 在应用v 正 v 逆 判断化学平衡状态时要充分注意这一点 3 化学平衡状态中 反应混合物里各组成成分的浓度 或百 分比含量 保持不变 但是反应混合物里各组成成分的浓度 或百 分含量 保持不变的化学反应状态并不一定是化学平衡状态 因此 在应用反应混合物里各组成成分的浓度 百分含量 物质的颜色 气体的压强