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判断化学平衡状态的标志

一、判断化学平衡状态的标志

1、什么是化学平衡状态

化学平衡状态是指一定条件下的可逆反应里,正反应速率=逆反应速率,反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。

2、平衡状态的判断方法:

直接判定: V=V

①同一物质:该物质的生成速率等于它的消耗速率。

②不同的物质:速率之比等于方程式中的系数比,但必须是不同方向的速率。即必须是一个V一个是V之比等于系数比才能判断是平衡状态。

例1、可逆反应:2NO2(g)判断化学平衡状态的标志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  ( B  )

A 单位时间内生成nmol O2的同时生成2n mol NO2

B 单位时间内生成nmol O2的同时生成2n mol NO

C 用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2 : 2 : 1的状态

例2、判断

在反应2HI(g)判断化学平衡状态的标志 H2(g)+I2(g)中能判断达平衡状态的有2molH-I键断裂就有1molH-H生成( 错误 )

间接判定:

①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度保持不变。

②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变。

③若反应前后的物质都是气体,且系数不等,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。

④反应物的转化率、产物的产率保持不变。

总之:能变的量保持不变说明已达平衡。

二、具体方法

注意事项:在研究化学平衡时注意各物质的状态,和左右两边气体系数和是否相等。

在做题时注意用公式推出结论,在进行讨论,在此要注意哪些是可变量,哪些是不变量。

一、密度

ρ密度=质量/体积

①可逆反应:2NO2(g)判断化学平衡状态的标志 2NO(g) + O2(g),在体积固定的密闭容器中,密度保持不变能否判断是平衡状态(否 )

原因:在反应中质量不变,体积不变,密度是个恒定量,不随时间的变化而变化。

②可逆反应:2NO2(g) 判断化学平衡状态的标志2NO(g) + O2(g),在压强固定的密闭容器中,密度保持不变能否判断是平衡状态(能 )

原因:该反应左右两边气体系数不等,说明随着反应的进行体积是变化的,而气体总质量保持不变,所以密度是个变化量,现在不变说明已经达到平衡。

③可逆反应2HI(g)判断化学平衡状态的标志 H2(g)+I2(g)中,恒定压强下密度保持不变能否判断是平衡状态( 否 )

原因:该反应左右两边气体系数相等,在恒定压强下气体的总体积保持不变,反应物生成物都是气体,总质量保持不变,所以体积、质量都是不变量,所以不能判断是否为平衡状态。

④可逆反应C(s)+H2O(g)判断化学平衡状态的标志 CO(g)+H2(g),在恒定体积下发生反应,某时刻发现密度保持不变能否判断达到平衡状态。(能)           

原因:该反应中有固体参加,所以气体质量是个可变量,而体积是个不变的量,所以密度不变能判断是已经达到平衡状态。

⑤在一恒定压强下的密闭容器中加入1molC(s)和1mol H2O(g)发生如下反应:C(s)+H2O(g)判断化学平衡状态的标志  CO(g)+H2(g),某时刻密度保持不变能否判断达到平衡状态。(能)           

原因:虽然该反应中,质量、体积都是变量而且随着反应的进行都在增大,此时可以考虑密度和相对分子质量成正比,反应开始时相对分子质量为18g/mol,假设完全生成CO(g)和H2(g)时平均相对分子质量为15g/mol。所以随着反应的进行密度在减小,所以密度就是变化量。

二、物质的量(分子数)

在可逆反应中,任何物质的物质的量(分子数)保持不变,都能判断已经达到平衡状态。

n总保持不变能否判断是否为平衡状态,就要具体问题具体分析了。如左右两边气体系数和不等的反应,n总不变就能判断已达平衡状态,左右两边气体系数相等的反应。

三、体积(在恒压下讨论)

V总保持不变能否判断是否为平衡状态,就要具体问题具体分析了。如左右两边气体系数和不等的反应,V总不变就能判断已达平衡状态,左右两边气体系数相等的反应。

四、体积分数

任何物质的体积分数不变都能判断平衡状态。

五、平均相对分子质量

M=质量m/物质的量n

①在恒温恒压下发生2HI(g)判断化学平衡状态的标志 H2(g)+I2(g),某时刻发现平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。(否)

原因:质量不变、物质的量不变,所以平均相对分子质量也保持不变。  

②在恒温恒压下发生A(s)+3B(g)判断化学平衡状态的标志  2C(g)+D(g)反应,某时刻发现平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。(能)

原因:质量变化,而物质的量不变,所以M是变化的。

③在恒温恒容下发生N2(g)+3H2(g)判断化学平衡状态的标志  2NH3(g)反应,某时刻发现平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。(能)

原因:质量不变、物质的量变,所以平均相对分子质量是个可变量。

④在恒温恒容下发生CO(g)+H2(g)判断化学平衡状态的标志  CO2(g)+H2O(g)反应,某时刻发现平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。(否)

原因:质量不变、物质的量不变,所以平均相对分子质量是个不变量。

⑤在恒温恒容下发生A(s)判断化学平衡状态的标志 3C(g)+2D(s)反应,某时刻发现平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。(否)

原因:该反应中,虽然气体质量变化、物质的量也变,但是气体只有一种它的平均相对分子质量是个恒定值。

六、 压强

P=nRT/V   (该式子中R、T、V都是恒定量)

在恒温恒容条件下,左右两边气体系数相等,就不能用压强来判断;左右两边气体系数不等就能用压强判断。

七、质量

任何物质的质量不变都能判断该反应已经达到平衡。

八、温度

任何化学反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时肯定是平衡状态。

九、颜色

颜色的深浅代表着有色物质的浓度大小

①在体积固定的密闭容器中发生可逆反应:2NO2(g)判断化学平衡状态的标志 2NO(g) + O2(g),某时刻颜色不变能否判断是否为平衡状态(能)

原因:颜色深浅代表NO2浓度大小,颜色不变就意味着NO2浓度不变,可以判断平衡状态。

注意:颜色改变平衡并不一定发生移动,比如2HI(g)判断化学平衡状态的标志 H2(g)+I2(g)反应中,改变体积颜色肯定改变,但平衡不会发生移动,这种颜色改变是由体积变化导致的。

十、转化率

任何物质的转化率不再改变都能判断已达平衡状态。

(责任编辑:化学自习室)
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