化学平衡状态的判断

更新时间:2024-02-21 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:3870 浏览:13392

摘 要:化学平衡状态判断是高中化学教学的重难点,介绍了判断化学平衡状态的常用方法和审题的一般步骤.

关 键 词:化学平衡状态;特征;判断方法;步骤

高中化学反应原理中的化学平衡是高考常考的考点,也是学生普遍觉得较难的内容,理论性较强,学生比较难于接受,而化学平衡状态的判断则是化学平衡中最为重要的一个知识点,更是高考的热点,学生经常做但是经常错,所以教学中归纳出容易理解、容易记忆的方法就显得尤为重要.

一、化学平衡状态的特征

首先要让学生理解什么是化学平衡状态,课本上的定义是:在一定条件下可逆反应进行到一定程度时,反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化,正反应速率和逆反应速率相等,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡(Chemicalequilibrium).根据这个定义,我们可以归纳出化学平衡状态的特征是:逆、等、动、定、变.

其中,可逆反应是化学平衡状态判断的前提,如果是不可逆反应就不可能建立平衡状态;正逆反应速率相等且不等于零是化学平衡状态的实质,只有正逆反应速率相等才会使各组分的消耗量与生成量相等,从表面上看反应似乎停止了,而实际上反应还在进行,各组分的含量才不会发生改变;所以组成保持不变是化学平衡状态的标志;一定条件是化学平衡状态的关键,如果条件改变使正逆反应速率不相等,则平衡就会被破坏,平衡就会发生移动直至建立新的平衡.

二、判断化学平衡状态的方法

根据以上特征可以将化学平衡状态判断的常用方法归纳为3种:

方法1:v正等于v逆(实质);正反应速率指的是反应物的消耗速率或者是生成物的生成速率,而逆反应速率则是指反应物的生成速率或者是生成物的消耗速率.

①同一物质的生成速率等于其消耗速率,说明v正等于v逆,则可逆反应达到化学平衡.

②不同物质的正反应速率和逆反应速率之比等于化学计量数之比,也表示正逆反应速率相等.

方法2:各组分百分含量不变(标志):①各组分的质量分数不变;②各组分的物质的量分数不变;③各组分的物质的量浓度不变;④各气体组分的体积分数不变.

方法3:可变量变为不可变量.这种方法实际上是第2种方法即化学平衡状态的标志衍变而来的,目的就是方便学生使用.化学反应如果正向或逆向进行的话,某物理量会发生变化,我将之称为可变量,当该可变量保持不变了,也就达到平衡了,如果该物理量本身就为不可变量,则不可作为平衡的判断依据.

物理量可以是温度、压强、分子数、颜色、气体分子量、密度等,其中气体分子量、密度等这些学生理解起来有难度.气体分子量在数值上等于摩尔质量,M等于m/n,摩尔质量是可变量还是不可变量,需要看气体的总质量和物质的量的比值会不会改变,所以要看反应物和生成物的状态以及气体的计量数之和会不会变化,从而判断摩尔质量是否为可变量,能否作为平衡的判断依据.又如,气体密度等于气体质量/气体体积,这同样要注意物质的状态,而气体的体积则要注意容器种类,如果是恒容容器,那么体积是不变的,如果是恒压容器,则要注意气体的计量数之和前后有没有发生改变,从而确定密度到底是不是可变量.

三、审题的一般步骤

在判断可逆反应是否达到平衡状态时一定要注意条件,绝大多数考题考查的都是有气体参加、生成的可逆反应,所以要明确体系是在恒温恒容的条件还是在恒温恒压的条件下,同时还要注意物质的状态以及气体的计量数变化.于是我归纳出审题的一般步骤:一看容器种类,二看物质状态,三看气体计量数.

四、典型例题赏析

例1.在一定温度下,可逆反应A(气)+3B(气)?葑2C(气)达到平衡的标志是()

A.C的生成速率与C的分解速率相等

B.单位时间内生成nmolA,同时生成3nmolB

C.A、B、C的浓度不再变化

D.A、B、C的分子数比为1∶3∶2

解析:A符合平衡的本质,C符合平衡的标志,故应选AC.

B的错误在于只知正反应速率,不知逆反应速率,不论反应是否达到平衡,该关系总是成立.

D的错误在于化学平衡状态中虽然各组分含量不会变化,各分子数也不会变化,但是分子数之比不一定和计量数之比相等.答案:AC

例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(s)+3B(g)?葑2C(g)+D(g)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

解析:该容器为恒温恒容容器,A为固体,B、C、D均为气体,所以反应前后气体质量会变化,故混合气体的密度是可变量,密度不变时说明达到平衡状态了,B正确;气体计量数之和前后不变,说明该反应是气体总物质的量不变的反应,混合气体的压强也是不会变的,所以A、D错误.答案:BC

例3.在恒温恒容密闭容器中,有可逆反应2NO2?葑N2O4,ΔH<0,下列能说明反应达到了平衡状态的是()

①NO2缔合生成N2O4的速率与N2O4分解生成NO2的速率相等时②[NO2]等于[N2O4]时③N2O4处于不再分解时④NO2的分子数与N2O4分子数比为2∶1时⑤体系颜色深浅不再发生改变时⑥反应器中压强不再随时间变化时⑦混合气体的平均分子量保持不变时⑧混合气体的密度保持不变时

A.①③⑤⑧B.②④⑥⑧

C.③⑤⑦D.⑤⑥⑦

解析:该容器是恒温恒容容器,反应物、生成物都是气体,气体体积、质量均不变,密度就是不可变量,⑧不能判断是否达平衡,气体计量数变小,是一个气体物质的量减小的反应,故压强是可变量,分子量是可变量,颜色不变说明NO2浓度不变了,所以⑤⑥⑦正确.②③④错误,①表示NO2的消耗速率与N2O4的分解速率相等,故错误.答案:D

以上是判断化学平衡状态的一般方法,也是常用方法,除此之外,还可以根据浓度熵和平衡常数的大小进行比较,如果浓度熵等于平衡常数的值,那么也说明达到化学平衡状态.审题步骤和解题方法我们可以熟记,但是在使用过程中一定要灵活运用,不可死记硬背.