化學平衡狀態(tài)的判斷

1、考點過關（上）考點3 化學平衡狀態(tài)的判斷在一定條件下的可逆反應里，當正反應速率與逆反應速率相等時，反應物和生成物的物質的量濃度不再發(fā)生改變的狀態(tài)，叫化學平衡狀態(tài)。其特點有：逆，指化學平衡狀態(tài)只適用于可逆反應，同一可逆反應，在同一條件下，無論反應從正反應方向開始還是從逆反應方向開始，或同時從正、逆反應方向開始，以一定的配比投入反應物或生成物，則可以達到相同的平衡狀態(tài)；動，指動態(tài)平衡，即化學反應處于平衡狀態(tài)時，正、逆反應并未停止，仍在進行，只是正、逆反應速率相等；等，指“v 正 v 逆 0”，即某一物質在單位時間內消耗的物質的量濃度和生成的物質的量濃度相等，也可以用不同物質的化學反應速率表示該反應

2、的正、逆反應速率相等；定，指參加反應的各組分的含量保持不變，即各組分的濃度、質量分數(shù)、體積分數(shù) ( 有氣體參加的可逆反應) 、反應物的轉化率等均保持不變；變，指平衡移動?？赡娣磻钠胶鉅顟B(tài)是相對的、暫時的，當外界某一條件改變時，原平衡被破壞，化學平衡向著減弱這種改變的方向移動，在新的條件下達到新的平衡狀態(tài)。根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特點，化學反應達到平衡時，正逆反應速率相等，某一物質的物質的量濃度保持一定，這也是判斷化學反應是否平衡的直接標志，除直接標志之外，還有一些衍生的等價標志。1. 直接標志（ 1）正逆反應速率相等，也就是 v（ 正） =v（ 逆）。對于這個標志的使用有注意兩點：一是反應速率應有

3、一正一逆，二是正逆反應速率相等。（ 2）各組分的物質的量濃度保持一定，也就是不再發(fā)生改變。2. 等價標志（ 1）與 v 正 =v 逆 等價的標志：從物質的生成速率和消耗速率角度進行判斷，對于同一物質，某物質的生成速率等于消耗速率；對于不同物質，速率之比等于化學反應方程式的系數(shù)之比，但必須是不同方向的化學反應速率；從同一時間物質的變化角度進行判斷，對于同一物質，同一時間內，生成的物質的量等于消耗的物質的量，對于不同物質，同一時間內，生成的物質的量與消耗的物質的量之比等于化學反應方程式系數(shù)之比；從正逆反應速率的變化角度進行判斷，正逆反應速率不再發(fā)生改變；從物質的微觀變化角度進行判斷，如從單位時間內

4、化學鍵的變化情況、單位時間內電子得失情況的變化、單位時間內分子的變化情況等等。對反應N2+3H2?2NH3，當有3mol H H 鍵斷裂，同時有6 molN H 鍵斷裂，則該反應達到了化學平衡。（ 2）與各組分的物質的量濃度保持一致等價的標志：從質量角度進行判斷，如各組分質量不再發(fā)生變化，反應物總質量或生成物總質量不再發(fā)生變化，各組分的質量分數(shù)不再發(fā)生變化等；從物質的量角度進行判斷，如各組分物質的量不再發(fā)生變化，各組分的物質的量分數(shù)不再發(fā)生變化，反應物總的物質的量或1生成物總的物質的量不再發(fā)生變化（只適用與反應前后體積發(fā)生改變的反應，對于等體積如H2 +I2? 2HI的反應除外） ；對于有氣體

5、參加的反應，且反應前后氣體體積發(fā)生改變的反應，還可以采用以下特殊的判斷標志，如總物質的量、總壓強（恒溫、恒容）、平均摩爾質量、混合氣體的密度（恒溫、恒壓）保持不變，利用總壓強作為判斷標志，要從PV = nRT 公式出發(fā)，先看體系的溫度和體積是否恒定，再關注反應前后氣體體積是否恒定，如滿足上述兩個條件，則壓強恒定反應平衡；利用平均摩爾質量（平均相對分子質量）作為判斷標志，要從M = m/n公式出發(fā)，先看反應前后是否有發(fā)生狀態(tài)的改變（如氣體轉變?yōu)楣腆w液體或固體液體轉變化氣體） ，再看反應前后氣體體積是否恒定，如滿足上述兩個條件，則平均摩爾質量恒定反應平衡；利用混合物的密度作為判斷標志，要從 = m

6、/V 公式出發(fā)，先看體系的溫度和體積是否恒定，再關注反應前后是否有發(fā)生狀態(tài)的改變（如氣體轉變?yōu)楣腆w液體或固體液體轉變化氣體），如滿足上述兩個條件，則密度恒定反應平衡。總之，反應前后一直發(fā)生改變的物理量不再發(fā)生改變則可以作為平衡的標志，而反應前后一直不變的物質量恒定則不可以作為平衡的標志?！纠} 1】在一定溫度下的定容容器中， 當下列哪些物理量不再發(fā)生變化時， 表明反應 A(g) 2B(g)C(g) D(g) 已達到平衡狀態(tài)的是 ()混合氣體的壓強混合氣體的密度B 的物質的量濃度混合氣體的總物質的量混合氣體的平均相對分子質量 v(C) 與 v(D) 的比值混合氣體的總質量混合氣體的總體積C、 D

7、 的分子數(shù)之比為 11A. B. C.D. 【例題 2】下列說法中能說明2HI(g)H2(g) I 2(g) 已達平衡狀態(tài)的是_ (1) 單位時間內生成 nmol H 2 的同時生成 nmol HI ；(2) 一個 H H 鍵斷裂的同時有兩個 H I 鍵斷裂；(3) c(HI) c(I 2) ；1(4) 反應速率： v(H 2) v(I 2) 2v(HI) ；(5) c(HI) c(I 2) c(H 2) 211；2(6) 溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化；(7) 溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化；(8) 條件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化；(9) 溫度和體積一定時，混合

8、氣體的顏色不再發(fā)生變化；(10) 溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再發(fā)生變化體的物質的量也不變，故無論是否達到平衡狀態(tài)其平均相對分子質量都不變化；(9) 反應體系中顏色不變即說明 c(I 2) 不變化，達到平衡；(10) 都是氣體且體積不變，密度始終不發(fā)生變化。【答案】 (2)(6)(9)【考點練習】1. 在體積固定的密閉容器中, 可逆反應 :2NO2(g)2NO(g)+O2(g) 達到平衡狀態(tài)的標志是()單位時間內生成nmol O 2 的同時生成2nmol NO2單位時間內生成nmol O 2 的同時生成2nmol NO用 NO2、NO、O2 表示的反應速率之比為 221混合氣體的顏色不再

9、改變混合氣體的密度不再改變混合氣體的壓強不再改變A. B. C.D. 全部2. 一定溫度下 , 在恒容的容器中發(fā)生如下反應:A(s)+2B(g)C(g)+D(g),當下列物理量不發(fā)生變化時, 能表明該反應已達到平衡狀態(tài)的是()混合氣體的密度混合氣體的壓強混合氣體的總物質的量B的物質的量濃度A. B. C.D.3將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空恒容容器中( 固體試樣體積忽略不計) ，在恒定溫度下使其達到分解平衡： NHCOONH3(g) CO(g) 。判斷該分解反應已經達到化學平衡的是()2422v(NH3) v(CO2) 密閉容器中總壓強不變密閉容器中混合氣體的密度不變密閉容器中氨氣的體積

10、分數(shù)不變ABCD4對于可逆反應4NH3(g) 5O2(g)4NO(g) 6H2O(g) ，下列敘述正確的是()A達到平衡時：4v 正 (O2) 5v 逆(NO)B若單位時間內生成xmol NO 的同時，消耗xmol NH3，則反應達到平衡狀態(tài)3C達到平衡時，若增大容器容積，則正反應速率減小，逆反應速率增大D化學反應的速率關系是：2v 正 (NH3) 3v 逆 (H2O)5. 下列說法中，可以證明反應N2(g) 3H2(g)2NH3(g) 已達到平衡狀態(tài)的是 ()A.1個 NN鍵斷裂的同時，有3 個 HH鍵形成B.1個 NN鍵斷裂的同時，有3 個 HH鍵斷裂C.3 個 HH 鍵形成的同時，有6

11、個 NH鍵斷裂D.1 個 NN鍵斷裂的同時，有6 個 NH鍵形成2242H 148.9 kJ mol16. 在地殼中 SiO和 HF存在以下平衡： SiO (s) 4HF(g)SiF(g) 2H O(g)(1) 如果該反應在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應達到平衡時( 填字母 ) 。a.2 v 正 (HF) v 逆(H 2O)b. v(H2O) 2v(SiF 4)c.SiO 2 的質量保持不變d. 反應物不再轉化為生成物(2) 若反應容器容積為2.0L，反應時間 8.0 min ，容器內氣體的密度增大了 10.12 g L ，在這段時間內 HF的平均反應速率為。7. 恒溫恒容下，將2 mol

12、A氣體和 2 mol B 氣體通入體積為2 L 的密閉容器中發(fā)生如下反應：2A(g) B(g)xC(g) 2D(s) ， 2 min 時反應達到平衡狀態(tài)，此時剩余1.2 mol B，并測得 C 的濃度為 1.2 mol L 1。(1) 從開始反應至達到平衡狀態(tài)，生成C的平均反應速率為 _。(2) x _。(3) 下列各項可作為該反應達到平衡狀態(tài)的標志的是_。A壓強不再變化B氣體密度不再變化C A 的消耗速率與B 的消耗速率之比為2： 1D A 的百分含量保持不變8.698K 時，向 V L 的密閉容器中充入2 mol H2(g) 和 2 mol I 2(g) ，發(fā)生反應：H2(g) I 2(g

13、)2HI(g)H 26.5 kJ mol 1，測得各物質的物質的量濃度與時間變化的關系如圖所示。請回答下列問題：(1) V。(2)該反應達到最大限度的時間是，該時間內平均反應速率v(HI) 。(3)下列說法中可以說明反應2(g) I 2(g) 已達到平衡狀態(tài)的是。4A. 單位時間內生成nmol H 2 的同時生成2nmol HIB. 溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化C. 條件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化D. 溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化(4) 該反應達到平衡狀態(tài)時， ( 填“吸收”或“放出” ) 的熱量為。參考答案與解析1. 【解析】中單位時間內生成nmol O2

14、的同時必定消耗2nmol NO2, 而生成 2nmol NO2 時 , 必定消耗 nmol O2,能說明反應達到平衡 ; 中只指明正反應, 不能說明是否達到平衡 ; 中不論是否達到平衡, 化學反應速率之比都等于化學計量數(shù)之比, 且未指明反應進行的方向; 中有色氣體的顏色不變, 則表示物質的濃度不再變化 , 說明反應已達到平衡 ; 中體積固定 , 氣體質量反應前后守恒 , 密度始終不變 ; 中可逆反應前后的壓強不變 , 意味著各物質的含量不再變化。 【答案】 A2. 【解析】根據(jù) =, 不變 , 說明( 氣 ) 不變 , 即生成 A(s) 的速率等于消耗A(s) 的速率 , 符合題意。m這是一個

15、等體積反應, 反應過程中壓強和總物質的量始終保持不變, 所以壓強和總物質的量不變不能說明反應已達平衡。 【答案】 A4. 【解析】達到化學平衡時v正 v逆，當 v正(O ) ：v逆(NO) 5： 4 時說明 v正 v逆，反應達到平衡， A 項正2確；單位時間內生成 xmol NO，必然消耗 xmol NH3，不一定達到平衡，B 項錯誤；增大容積，則壓強減小，正、逆反應速率都減慢，C 項錯誤；達到平衡時存在3v正(NH ) 2v逆(H O)， D項錯誤。【答案】 A325. 【解析】 B 項，指的是正反應速率；C項，指的是逆反應速率；D項，指的是正反應速率。 【答案】 A6. 【解析】 (1)

16、平衡時， a 項， v 正 (HF) 2v 逆 (H2O)，錯誤； d 項，反應繼續(xù)進行，只是轉化的生成物與分解的生成物相等，并不是不再轉化，錯誤。(2) 密度增大了0.12 g L 1，說明質量增加了 0.24 g ，根據(jù)差量法可知增加的質量相當于SiO2 的質量，即為 0.24 g SiO2，其物質的量為0.004 mol ，則轉化的 HF為 0.0160.016 mol 11mol ， HF 的反應速率為 2.0 L 8.0 min0.001 0 mol Lmin?！敬鸢浮?(1)bc(2)0.001 0 molL 1min 151.2 mol L 1mol L 1min1n(C) 1.

17、2 1mol， n(B)7.【解析】 (1) v(C) 0.6。(2)molL 2 L 2.42 min 2 mol 1.2 mol 0.8 mol ，nn(B) x， x 3。 (3)A 項， x 3，該反應前后氣體的物質的量不變，無論反應是否達到平衡，壓強均不會變化；B 項，氣體的密度不再變化，而氣體的體積不變，說明氣體的質量不再發(fā)生變化，由于D 為固體，故氣體的質量不再發(fā)生變化，說明反應已達到平衡狀態(tài)； C 項， A 的消耗速率與B 的消耗速率表示的反應方向一致，不能說明反應已達到平衡；D項，A的百分含量保持不變，說明反應已達到平衡?！敬鸢浮?(1)0.6 mol L 1min 1(2)3(3)BDC 項，反應前后氣體總質量和總物質的量不變，故氣體的平均相對分子質量不變