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高中化學(xué)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志及判斷

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  對(duì)于想要在高中化學(xué)考試中取得好成績(jī)的人來(lái)說(shuō),一定要復(fù)習(xí)好高中化學(xué)的可逆反應(yīng)平衡狀態(tài),這也是高中化學(xué)考試中必考的知識(shí)點(diǎn)。下面是學(xué)習(xí)啦小編為您整理的化學(xué)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),希望對(duì)您有所幫助!

  化學(xué)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

  在一定條件下的可逆反應(yīng)里,當(dāng)正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等時(shí),反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量濃度不再發(fā)生改變的狀態(tài),叫化學(xué)平衡狀態(tài)。其特點(diǎn)有:

  (1)“逆”:化學(xué)平衡研究的對(duì)象是可逆反應(yīng)。

  (2)“等”:化學(xué)平衡的實(shí)質(zhì)是正、逆反應(yīng)速率相等,即:v(正) = v(逆)。

  (3)“動(dòng)”:v(正) = v(逆) ≠0

  (4)“定”:平衡體系中,各組分的濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)及體積分?jǐn)?shù)保持一定(但不一定相等),不隨時(shí)間的變化而變化。

  (5)“變”:化學(xué)平衡是在一定條件下的平衡,若外界條件改變,化學(xué)平衡可能會(huì)分?jǐn)?shù)移動(dòng)。

  (6)“同”:在外界條件不變的前提下,可逆反應(yīng)不論采取何種途徑,即不論由正反應(yīng)開(kāi)始還是由逆反應(yīng)開(kāi)始,最后所處的平衡狀態(tài)是相同的,即同一平衡狀態(tài)。

  可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志及判斷方法如下:

  以mA(g) + nB(g)pC(g)+ qD(g)為例:

  化學(xué)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志

  一、直接標(biāo)志:

 ?、偎俾赎P(guān)系:正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等,即:A消耗速率與A的生成速率相等,A消耗速率與C的消耗速率之比等于m : p;

 ?、诜磻?yīng)體系中各物質(zhì)的百分含量保持不變。

  二、間接標(biāo)志:

  ①混合氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量不隨時(shí)間的改變而改變(m + n ≠ p + q);

 ?、诟魑镔|(zhì)的濃度、物質(zhì)的量不隨時(shí)間的改變而改變;

  ③各氣體的體積、各氣體的分壓不隨時(shí)間的改變而改變。

  對(duì)于密閉容器中的可逆反應(yīng):mA(g) + nB(g)pC(g)+ qD(g)是否達(dá)到平衡還可以歸納如下表:

  

  化學(xué)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)例題

  【例題1】可逆反應(yīng):2NO2(g)2NO(g) + O2(g),在體積固定的密閉容器中,達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是

  ① 單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí)生成2n mol NO2

 ?、?單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí)生成2n mol NO

 ?、?用NO2、NO、O2表示的反應(yīng)速率的比為2 : 2 : 1的狀態(tài)

 ?、?混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)

  ⑤ 混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)

 ?、?混合氣體的壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)

 ?、?混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)

  A. ①④⑥⑦ B. ②③⑤⑦ C. ①③④⑤ D. 全部

  解析:①單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2必消耗2n mol NO2,而生成2n mol NO2時(shí),必消耗n mol O2,能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡;②不能說(shuō)明;③中無(wú)論達(dá)到平衡與否,化學(xué)反應(yīng)速率都等于化學(xué)計(jì)量系數(shù)之比;④有顏色的氣體顏色不變,則表示物質(zhì)的濃度不再變化,說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡;⑤體積固定,氣體質(zhì)量反應(yīng)前后守恒,密度始終不變;⑥反應(yīng)前后△V ≠ 0,壓強(qiáng)不變,意味著各物質(zhì)的含量不再變化;⑦由于氣體的質(zhì)量不變,氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí),說(shuō)明氣體中各物質(zhì)的量不變,該反應(yīng)△V ≠ 0,能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡。

  答案:A

  點(diǎn)撥:化學(xué)平衡狀態(tài)的根本標(biāo)志是:①v(正) = v(逆),②各組分百分含量不變。在解題時(shí)要牢牢抓住這兩個(gè)根本標(biāo)志,并明確氣體的顏色、密度、壓強(qiáng)、平均相對(duì)分子質(zhì)量的變化與根本標(biāo)志的關(guān)系,才能全面分析,正確作答。

  【例題2】在一定溫度下的恒容密閉容器中,能說(shuō)明反應(yīng)X2(g) + Y2(g)2XY(g)已達(dá)到平衡的是:

  A.容器內(nèi)的總壓不隨時(shí)間變化

  B.容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間變化

  C.XY氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不變

  D.X2和Y2的消耗速率相等

  解析:該反應(yīng)的特點(diǎn):首先是可逆反應(yīng),其次是反應(yīng)前后氣體體積相等。根據(jù)壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比的推斷,該反應(yīng)在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中總壓強(qiáng)是不變的,A不能說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡。同理推斷,容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不隨時(shí)間變化,B不能說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡。X2和Y2的化學(xué)計(jì)量數(shù)相等,其消耗速率始終相等,D不能說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡。C選項(xiàng)符合題意,能說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡。

  答案:C

  點(diǎn)撥:結(jié)合化學(xué)反應(yīng)方程式的特點(diǎn),反應(yīng)前后系數(shù)不變,正確利用直接標(biāo)志與間接標(biāo)志判斷。

  【例題3】在一定溫度下可逆反應(yīng)A(g) + 3B(g)2C(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是:

  A.C的生成速率與C的分解速率相等

  B.單位時(shí)間生成n mol A,同時(shí)生成3n mol B

  C.A、B、C的濃度不再發(fā)生變化

  D.A、B、C的分子個(gè)數(shù)比為1 : 3 : 2

  解析:化學(xué)平衡的標(biāo)志是正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等,C的生成速率是正反應(yīng)速率,C的分解速率是逆反應(yīng)速率,因此A選項(xiàng)正確;A、B、C的濃度不再發(fā)生變化,是平衡狀態(tài)的宏觀表現(xiàn),因此選項(xiàng)C正確;B選項(xiàng)中由于A、B都是逆反應(yīng)速率,與正反應(yīng)無(wú)關(guān),因此錯(cuò)誤;A、B、C的分子個(gè)數(shù)比為1 : 3 : 2的偶然存在性,不能作為判斷平衡標(biāo)志的依據(jù)。

  答案:A、C

  點(diǎn)撥:化學(xué)平衡的標(biāo)志①: v(正) = v(逆);②反應(yīng)混合物中各組分的濃度和含量不變。用速率描述時(shí),一定要注意一“正”、一“逆”,且相等。

  【練習(xí)1】對(duì)于可逆反應(yīng)2HI(g)I2(g) + H2(g),下列敘述能夠說(shuō)明已達(dá)到平衡狀態(tài)的是

  A.各物質(zhì)的量的濃度比2 : 1: 1

  B.容器內(nèi)的總壓不隨時(shí)間變化

  C.斷裂2 mol H-I鍵的同時(shí)生成1 mol I-I鍵

  D.混合氣體的顏色不再變化時(shí)

  答案:D

  點(diǎn)撥:該反應(yīng)的特點(diǎn)是反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)和相等,因此壓強(qiáng)始終保持不變;因此B選項(xiàng)錯(cuò)誤;在反應(yīng)過(guò)程中的任意時(shí)刻斷裂2 mol H-I鍵的同時(shí)生成1 mol I-I鍵,因此C選項(xiàng)錯(cuò)誤。

  【練習(xí)2】在恒容密閉容器中,不能作為反應(yīng)2SO2(g) + O2(g)2SO3(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是:

  A.混合氣體的分子數(shù)之比為2 : 1: 2

  B.混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化

  C.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再發(fā)生變化

  D.混合氣體的密度不再發(fā)生變化

  答案:A、D

  點(diǎn)撥:A選項(xiàng)是在特殊情況下出現(xiàn)的情況,B、C選項(xiàng)均說(shuō)明混合氣體的物質(zhì)的量不再變化,D選項(xiàng)利用公式d= m/V,m、V不變,所以密度一直不變。

  【練習(xí)3】在一定溫度下的密閉容器中,當(dāng)物質(zhì)的下列物理量不再變化時(shí),表明反應(yīng)

  A(s) + 2B(g)C(g) + D(g)已達(dá)到平衡的是

  A. 混合氣體的壓強(qiáng) B. 混合氣體的密度

  C. B的物質(zhì)的量濃度 D. 氣體的總物質(zhì)的量

  解析:題給反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)不變的可逆反應(yīng)。顯然混合氣體壓強(qiáng)和總的物質(zhì)的量始終保持不變,不能用來(lái)判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡;由于A是固體,所以密度是一個(gè)變化量,那么B的濃度也是一個(gè)變化量,因此當(dāng)混合氣體的密度、B的物質(zhì)的量濃度不再變化時(shí),說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)平衡。

  答案:B、C

  四:應(yīng)注意的問(wèn)題:

  (1)正逆反應(yīng)速率相等與反應(yīng)混合物中各組分的百分含量均保持不變是判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的基本方法。這兩個(gè)關(guān)系中的任何一個(gè)都可以單獨(dú)用作判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。

  (2)在mA(g) + nB(g)pC(g)+ qD(g)反應(yīng)中,

  v(A) : v(B) : v(C) : v(D) = m : n : p : q,在應(yīng)用v(正) = v(逆)判斷化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)要充分注意這一點(diǎn)。

  (3)化學(xué)平衡狀態(tài)中,反應(yīng)混合物里各組成成分的濃度(或百分比含量)保持不變,但是反應(yīng)混合物里各組成成分的濃度(或百分含量)保持不變的化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)并不一定是化學(xué)平衡狀態(tài)。因此,在應(yīng)用反應(yīng)混合物里各組成成分的濃度、百分含量、物質(zhì)的顏色、氣體的壓強(qiáng)、氣體的密度、氣體的平均摩爾質(zhì)量等判斷化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),一定要慎重。

  (4)向氣相化學(xué)平衡體系加入惰性氣體以后,化學(xué)平衡是否被破壞,要按照“增大氣體壓強(qiáng),化學(xué)平衡向氣體體積縮小的反應(yīng)方向移動(dòng);減小壓強(qiáng)化學(xué)平衡向氣體體積擴(kuò)大的反應(yīng)方向移動(dòng)”的原則作分析判斷。

  (5)物質(zhì)的化學(xué)變化都伴隨著能量的變化。處在絕熱容器內(nèi)的可逆反應(yīng),當(dāng)體系內(nèi)的溫度恒定時(shí),化學(xué)反應(yīng)的狀態(tài)是平衡狀態(tài)。


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