化学平衡的标志和判断

化学平衡的标志和判断 长乐高级中学 黄炳生 化学平衡状态的判断 具体表现为 一等六定 一等 正逆反应速率相等 六定 物质的量一定 平衡浓度一定 百分含量保持一定 反 应的转化率一定 产物的产率一定 正反应和逆反应速率一定 除了上述的 一等六定 外 还可考虑以下几点 同一物质单位时间内的消耗量与生成量相等 不同物质间消耗物质的量与生成物质的量之比符合化学方程式中各物质 的化学计量数比 在一定的条件下 反应物的转化率最大 或产物的产率最大 对于有颜色变化的可逆反应 颜色不再改变时 对于反应前后气体总体积变的可逆反应 还可考虑以下几点 反应混合物的平均相对分子量不再改变 反应混合物的密度不再改变 反应混合物的压强不再改变 还可以从化学键的生成和断裂的关系去判断是否处于化学平衡状态 1 等速标志 指反应体系中用同一种物质来表示的正反应速率和逆反应速率相等 即 V 正 V 逆 2 各组分浓度不变标志 因为 V 正 V 逆 0 所以在同一瞬间 同一物质的生成量等于消 耗量 总的结果是混合体系中各组成成分的物质的量 质量 物质的量浓度 各成分的体积分数 质量分数 转化率等不随时间变化而改变 3 有气体参与的可逆反应 1 从反应混合气体的平均相对分子质量 M 考虑 M m 总 n 总 若各物质均为气体 当气体 n g 0 时 若 M 一定时 则标志达平衡 如 2SO2 g O2 g 2SO3 g 当气体 n g 0 时 若 M 为恒值 无法判断是否平衡 如 H2 g I2 g 2HI g 若有非气体参加 无论 n g 0 或 n g 0 时 当若 M 一定时 则标志 达平衡 如 C s O2 g CO2 g CO2 g C s 2CO g 2 从气体密度考虑 密度 质量 体积 若各物质均为气体 A 恒容 密度总为恒值 不能作为平衡标志 B 恒压 a n g 0 时 密度总为恒值 不能作为平衡标志 b n g 0 时 密度为一定值 则可作为平衡的标志 若有非气体参加 A 恒容 密度为一定值 则可作为平衡的标志 B 恒压 n g 0 时 密度为一定值 则可作为平衡的标志 3 从体系内部压强考虑 因为恒温 恒容条件下 n g 越大 则压强就越 大 若各成分均为气体时 只需考虑 n g n g 0 时 则压强为恒值 不能作为平衡标志 n g 0 时 当压强为一定值 可作为平衡的标志 4 从体系内部温度考虑 当化学平衡尚未建立或平衡发生移动时 反应总要放出或吸收热量 若为 绝热体系 当体系温度一定时 则标志达到平衡 例 1 1995 年全国高考题 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 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 的浓度不再变化 D A B C 的分子数比为 1 3 2 例 2 2002 年全国高考广东卷 在一定温度下 向 a L 密闭容器中加 入 1 mol X 气体和 2 mol Y 气体 发生如下反应 X g 2Y g 2Z g 此反 应达到平衡的标志是 A B A 容器内压强不随时间变化 B 容器内各物质的浓度不随时间变化 C 容器内 X Y Z 的浓度之比为 1 2 2 D 单位时间消耗 0 1 mol X 同时生成 0 2 mol Z 例 3 下列说法中可以充分说明反应 P 气 Q 气 R 气 S 气 在 恒温下已达平衡状态的是 B A 反应容器内压强不随时间变化 B P 和 S 的生成速率相等 C 反应容器内 P Q R S 四者共存 D 反应容器内总物质的量不随时间而变化 化学反应达到平衡状态的标志专题分析 1 判断可逆反应达到平衡状态的方法 1 V正 V逆 第一特征 为标志 规律 同一物质的生成速率等于消耗速率 在方程式同一边的不同物质生成速率与 消耗速率之比 或消耗速率与生成速率之比 前后比较项必须相反 等于方程式系数之比 方程式不同一边的不同物质生成速率与生成速率之比 或消耗速率与消耗速率之比 前后比 较项必须相同 等于方程式系数之比 反应放出的热量与吸收的热量相等 即体系温度不 变 2 各组成成分的百分含量保持不变 第二特征 为标志 规律 各组分的质量分数不变 各气体组分的体积分数不变 各组分的物质的量分 数不变 各组分的分子数之比不变 各组分的物质的量浓度不变时一定平衡 变化时不一 定 各组分的转化率或产率不变 若某组分有色 体系的颜色不再改变时一定平衡 变 化时不一定 2 反应类型分析 1 对于反应 mA2 气 nB2 气 pC 气 Q 下述特征标志均表示可逆反应达到了平 衡状态 生成 A2的速率与消耗 A2的速率相等 生成 B2的速率与消耗 B2的速率相等 生成 C 的速率与分解 C 的速率相等 生成 C 的分子数与分解 C 的分子数相等 生成 A2的速率 消耗 B2的速率 m n 消耗 A2的速率 生成 B2的速率 m n 消耗 A2的速率 消耗 C 的速率 m p 消耗 B2的速率 消耗 C 的速率 n p 生成 A2的速率 生成 C 的速率 m p 生成 B2的速率 生成 C 的速率 n p 单位时间内 每生成 pmolC 的同时生成了 mmolA2和 n molB2 单位时间内 每消耗 pmolC 的同时消耗了 mmolA2和 n molB2 A2 B2 C 的 质量 体积 物质的量 百分组成 分子数之比不变 A2 B2 C 的 物质的量浓度不变 A2 B2的转化率不变 C 的产率不变 气体的颜色不变 隔热条件下 体系温度不变 2 当反应前后气体的体积相等时 即 m n p 时 A2 B2 C 的物质的量浓度不变或物质的量浓度之比不变 也标志反应达到了平衡 状态 但物质的量浓度大小 气体颜色深浅因外界压强改变而改变 平衡不移动 平衡状态不 变 故这两项发生改变时 不能作为判断反应是否达到了平衡状态或平衡是否发生了移动 的标志 气体的总物质的量 总压强 总体积 单位体积内分子总数 气体密度 平均分子 量大小因反应前后始终不变 有的或随外加压强改变而变化但平衡不移动 故不能判断反 应是否达到了平衡状态或平衡是否发生了移动 因而通常不作为平衡标志 3 当反应前后气体的体积不相等时 即 m n p 时 下列各项也可作为判断反应达到了 平衡状态或平衡不再发生移动的标志 A2 B2 C 的物质的量不变时 单位体积内分子总数不变时 恒容下体系压强不变时 恒压下体系的总体积不变时 平均分子量不变时 混合物的密度不变时 针对训练针对训练 1 在一定温度下 反应 A2 气 B2 气 2AB 气 达到平衡的标志是 A 单位时间内生成 n mol 的 A2 同时生成 nmol 的 AB B 容器内的总压强不随时间变化 C 单位时间内生成 2nmol 的 AB 同时生成 n mol 的 B2 D 单位时间内生成 n mol 的 A2 同时生成 nmol 的 B2 2 在一定温度下的恒容容器中 当下列物理量不再发生变化时 表明反应 A 固 3B 气 2C 气 D 气 已达平衡状态的是 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 3 下列说法可以证明反应 N2 3H22NH3 已达平衡状态的是 A 1 个 N N 键断裂的同时 有 3 个 H H 键形成 B 1 个 N N 键断裂的同时 有 3 个 H H 键断裂 C 1 个 N N 键断裂的同时 有 6 个 N H 键断裂 D 1 个 N N 键断裂的同时 有 6 个 N H 键形成 4 对于可逆反应 N2 3H22NH3 下列能表示反应处于化学平衡状态的是 A 正反应 V N2 1 3mol L s 逆反应 V H2 2 3mol L s B 正反应 V NH3 1 mol L s 逆反应 V H2 3 2mol L s C 正反应 V NH3 2 mol L s 逆反应 V N2 2 mol L s D 正反应 V NH3 2 mol L s 逆反应 V H 2 1 mol L s 5 在一定温度下 下列叙述不是可逆反应 A 气 3B 气 2C 气 2D 固 达到平衡的 标志的是 C 的生成速率与 C 的分解速率相等 单位时间内生成 amolA 同时生成 3amolB A B C 的浓度不再变化 A B C 的分压强不再变化 混合气体的总压强不再变化 混合气体的物质的量不再变化 单位时间内消耗 amolA 同时生成 3amolB A B C D 的分子数之比为 1 3 2 2 A B C D 6 在恒温下的密闭容器中 有可逆反应 2NO2N2O4 热量 下列能说明反应达到了 平衡状态的是 NO2缔合生成 N2O4的速率与 N2O4分解生成 NO2速率相等时 C NO2 C N2O4 时 N2O4 处于不再分解时 NO2的分子数与 N2O4 分子数比为 2 1 时 体系颜色深浅不再发生改变时 反应器中压强不再随时间变化时 混合气体的平均分子量保持不变时 混合气体的密度保持不变时 A B C D 7 可逆反应 2HI 气 H2 气 I2 气 达到平衡后 当改变外界条件 如某一物质浓度 体系压强 温度等 而发生下列项目的变化时 能作为平衡一定发生了移动的标志是 A 气体的密度发生了变化 B 气体的平均分子量发生了变化 C 气体的颜色发生了变化 D 体系的温度发生了变化 8 在 373K 时 密闭容器中充入一定物质的量的 NO2 和 SO2 发生如下反应 NO2 SO2NO SO3 达到平衡时 下列叙述正确的是 A NO 和 SO3 的物质的量一定相等 B NO2和 SO2 的物质的量一定相等 C 平衡体系中总物质的量一定等