化学平衡状态的判断方法及例题讲解Word下载.docx
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2.断裂(或形成)amol某化学键的同时,断裂(或形成)bmol另一种化学键
此类进行判定的要点,一是看两种化学键变化的过程,是否代表一正一逆两相反过程,二是看化学键变化所揭示的的物质变化,是否符合系数比关系。
3.同一时间内,v正(A):
v逆(B)=a:
b,或者bv正(A)=av逆(B)
此种类型的判定较为常见,也较为简单,只需要一正一逆两反应速率比符合A与B在反应中的系数比即可。
例如:
以下能证明反应N2
+3H2
⇌
2NH3达到平衡状态的是:
A.一段时间内,生成1.5molH2的同时,消耗了0.5molN2
B.一段时间内,断裂4.8molN-H键的同时,断裂了0.8molN≡N
C.一段时间内,v正(N2):
v逆(H2)=1:
3
二、根据平衡状态的特征属性进行判断,常见的依据有:
温度,颜色,压强,密度,平均相对分子量等。
判定的要点是:
若某个属性对于未达平衡的反应体系是一个变量,当其达到恒定不变的状态时,即达到了反应的平衡状态。
恒容体系中,可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)达到平衡的标志可以是:
压强不再改变(因反应未达平衡时,压强是一变量),可以是气体的平均相对分子量不再改变(反应未达平衡时,平均相对分子量是一变量),但不可以是气体密度不再改变(因反应未达平衡时,气体密度是一恒量)。
可逆反应3A(g)+2B(s)
2C(g)+D(g),恒容条件下达到平衡的标志可以是:
密度不再改变,平均相对分子量不再改变,但不可是压强不再改变。
2、高中化学反应平衡的判断
一、根据化学平衡的概念:
一定条件下的可逆反应,正反应和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
即:
化学平衡的根本标志是V(正)=V(逆):
一定条件下的可逆反应:
某物质的消耗速率等于该物质的生成速率;
说明该反应达平衡。
因为反应速率之比等于方程式的系数比。
所以要描述一个可逆反应达平衡,必须一个描述正反应,一个描述逆反应,且描述的量之比等于方程式的系数比。
例1:
对反应N2+3H22NH3而言,以下不能说明反应达平衡的是()。
A.同一时间内消耗1molN2的同时生成3molH2
B.同一时间内消耗1molN2的同时消耗2molNH3
C.1mol氮氮三键断裂的同时,6mol氮氢键断裂
D.某时刻各物质的物质的量浓度相等
解:
A中消耗1molN2描述的是正反应,生成3molH2描述的是逆反应。
(根据方程式生成3molH2的同时一定生成1molN2),所以A可以说明该反应达平衡。
B中消耗1molN2描述的是正反应,消耗2molNH3描述的是逆反应;
(根据方程式消耗2molNH3的同时一定生成1molN2),所以B可以说明该反应达平衡
C中1mol氮氮三键断裂描述的是正反应,6mol氮氢键断裂描述的是逆反应;
(根据方程式6mol氮氢键断裂的同时一定生成1mol氮氮三键),所以C可以说明该反应达平衡。
答案选D
二、根据其他条件判断
(一)有气体参加或生成的反应
(1)平均摩尔质量M=m(总)/n(总)
①如果全为气体:
A:
在密闭容器中,如果不是等体积反应:
例:
如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)其平均摩尔质量M一定,可以说明该反应达平衡。
(因为全是气体,所以气体的总质量m不变;
假设平衡左移,气体总物质的量增大,假设平衡右移,气体总物质的量减小,即平衡移动,M一定改变)
B:
在密闭容器中,如果是等体积反应:
例如I2(g)+H2(g)2HI(g)其平均摩尔质量M一定,不能说明该反应达平衡。
假设平衡左移,气体总物质的量不变,假设平衡右移,气体总物质的量也不变,即平衡移动,M不变)
②若有固体或液体参加反应或生成:
无论是否是等体积反应,其气体的平均摩尔质量M一定,一般可以说明该反应达平衡。
特殊情况如反应CO(g)+H2(g)C(S)+H2O(g)
如果气体的平均摩尔质量M等于12g/mol,其平均摩尔质量M一定,不能说明该反应达平衡。
(因为假设平衡左移,气体总质量每增加12g,其气体的物质的量增加1mol,气体的平均摩尔质量M不变,假设平衡右移,气体总质量每减少12g,其气体的物质的量减少1mol,气体的平均摩尔质量M也不变)
如果气体的平均摩尔质量M不等于12g/mol,其平均摩尔质量M一定,能说明该反应达平衡。
(因为假设平衡左移,气体总质量每增加12g,其气体的物质的量增加1mol,气体的平均摩尔质量M一定改变,假设平衡右移,气体总质量每减少12g,其气体的物质的量减少1mol,气体的平均摩尔质量M也一定改变)
(2)混合气体的平均密度=m(总)/v(总)
①如果全为气体:
在恒容的密闭容器中,
如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)其混合气体的平均密度一定,不能说明该反应达平衡。
在恒压的密闭容器中:
如果不是等体积反应:
如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)其混合气体的平均密度一定,能说明该反应达平衡。
如果是等体积反应:
例如I2(g)+H2(g)2HI(g)混合气体的平均密度一定,不能说明该反应达平衡。
(3)从混合气体的总压强考虑(恒温恒容)
如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)其混合气体的总压强p一定,能说明该反应达平衡。
例如I2(g)+H2(g)2HI(g)混合气体的总压强p一定,不能说明该反应达平衡。
(4)若为绝热体系,温度一定,可以说明反应达平衡。
(5)混合气体的颜色一定(某气体有色),可以说明反应达平衡。
3、平衡小结
首先我们从平衡状态的定义入手,平衡状态强调两方面:
各组分的百分含量保持不变;
正反应速率等于逆反应速率。
所以我们也从两方面看:
例如对于反应A2(g)+B2(g)2AB(g)若说不变,则是指含量,或能表明含量的叙述。
可以是:
A2、B2、AB的体积分数、物质的量分数、质量分数以及分子数之比不变,
A2、B2的转化率不变、体系的温度不变、体系的颜色不变;
对于反应前后体积发生变化的反应,还可以是体系平均相对分子质量、压强、总物质的量,密度等不变。
若说相等,则是指正逆反应速率相等。
生成AB的速率与AB分解的速率相等;
单位时间内,A2反应掉的分子数与生成A2的分子数相等;
生成B2的速率与反应掉的B2速率不变。
有些叙述肯定不对,如:
反应掉A2的速率与反应掉B2的相等;
A2的浓度与B2的浓度相等;
B2与AB的体积分数相等;
A2与B2的转化率相等。
例、下列方法中可以证明2HI(g)H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是:
①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI
②一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂
③百分组成HI%=I2%
④反应速率V(H2)=V(I2)=1/2V(HI)时
⑤[HI]∶[H2]∶[I2]=2∶2∶1时
⑥温度和体积一定时,某一生成物的浓度不再变化
⑦温度和体积一定时,容器内压强不再变化
⑧条件一定时,混合气体的平均相对分子质量不在变化
⑨温度和体积一定时,混合气体颜色不再变化
⑩温度和压强一定时,混合气体密度不再变化
解析:
①不能证明V正=V逆错误。
②表明V正=V逆,正确。
③百分组成表明的是浓度,只能说不变,不能说相等,错误。
④不能表明正逆反应速率相等,错误。
⑤浓度应说不变,不能说相等,错误。
⑥浓度不变说明已达平衡,正确。
⑦此反应前后体积相等,温度和体积一定时,压强不变时,某组分的浓度可能变化,错误。
⑧此反应前后体积相等,质量守恒,相对分子质量不变,不能表明平衡
⑨混合气体颜色不变,浓度不变,证明已达平衡
⑩反应前后体积相等,温度和压强一定时,体积不变,质量守恒,密度不变不能说明已达平衡。
答案:
②⑥⑨
练习:
在上述⑥-⑩的说法中能说明2NO2N2O4达到平衡状态是:
⑥⑦⑧⑨⑩
4、化学反应平衡的判断
如何判断一个化学反应是否已达平衡,方法很多,本文总结如下,供大家参考。
一、根据化学平衡的概念:
(1)平均摩尔质量M=m
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