可逆反应达到平衡状态的标志及判断

第1页可逆反应达到平衡状态的标志及判断在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率与逆反应速率相等时，反应物和生成物的物质的量浓度不再发生改变的状态，叫化学平衡状态。其特点有：（1）“逆”：化学平衡研究的对象是可逆反应。（2）“等”：化学平衡的实质是正、逆反应速率相等，即：v(正)＝v(逆)。（3）“动”：v(正)＝v(逆)≠0（4）“定”：平衡体系中，各组分的浓度、质量分数及体积分数保持一定（但不一定相等），不随时间的变化而变化。（5）“变”：化学平衡是在一定条件下的平衡，若外界条件改变，化学平衡可能会分数移动。（6）“同”：在外界条件不变的前提下，可逆反应不论采取何种途径，即不论由正反应开始还是由逆反应开始，最后所处的平衡状态是相同的，即同一平衡状态。可逆反应达到平衡状态的标志及判断方法如下：以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例：一、直接标志：①速率关系：正反应速率与逆反应速率相等，即：A消耗速率与A的生成速率相等，A消耗速率与C的消耗速率之比等于m:p；②反应体系中各物质的百分含量保持不变。二、间接标志：①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的改变而改变（m+n≠p+q）；②各物质的浓度、物质的量不随时间的改变而改变；③各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改变。对于密闭容器中的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否达到平衡还可以归纳如下表：化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或物质的质量分数一定平衡②各物质的质量或质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡④总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率之间的关系①在单位时间内消耗了mmolA，同时也生成了mmolA，即v(正)＝v(逆)平衡②在单位时间内消耗了nmolB，同时也消耗了pmolC，即v(正)＝v(逆)平衡③v(Ａ):v(B):v(C):v(D)＝m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆)不一定平衡④在单位时间内生成了nmolB，同时也消耗了qmolD，即叙述的都是v(逆)不一定平衡第2页压强①其它条件一定、总压强一定，且m+n≠p+q平衡②其它条件一定、总压强一定，且m+n＝p+q不一定平衡混合气体的平均相对分子质量①平均相对分子质量一定，且m+n≠p+q平衡②平均相对分子质量一定，且m+n＝p+q不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时平衡气体的密度密度一定不一定平衡颜色反应体系内有色物质的颜色稳定不变平衡三、例题分析：【例题1】可逆反应：2NO2(g)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①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2:2:1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.①④⑥⑦B.②③⑤⑦C.①③④⑤D.全部【例题2】在一定温度下的恒容密闭容器中，能说明反应X2(g)+Y2(g)2XY(g)已达到平衡的是：A．容器内的总压不随时间变化B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化C．XY气体的物质的量分数不变D．X2和Y2的消耗速率相等【例题3】在一定温度下可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)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．单位时间生成nmolA，同时生成3nmolBC．A、B、C的浓度不再发生变化D．A、B、C的分子个数比为1:3:2【练习1】对于可逆反应2HI(g)I2(g)+H2(g)，下列叙述能够说明已达到平衡状态的是A．各物质的量的浓度比2:1:1B．容器内的总压不随时间变化C．断裂2molH－I键的同时生成1molI－I键D．混合气体的颜色不再变化时【练习2】在恒容密闭容器中，不能作为反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡的标志是：A．混合气体的分子数之比为2:1:2B．混合气体的压强不再发生变化C．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化D．混合气体的密度不再发生变化【练习3】在一定温度下的密闭容器中，当物质的下列物理量不再变化时，表明反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已达到平衡的是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.气体的总物质的量第3页四：应注意的问题：（1）正逆反应速率相等与反应混合物中各组分的百分含量均保持不变是判断化学平衡状态的基本方法。这两个关系中的任何一个都可以单独用作判断化学反应是否达到平衡状态的标准。（2）在mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应中，v(Ａ):v(B):v(C):v(D)＝m:n:p:q，在应用v(正)＝v(逆)判断化学平衡状态时要充分注意这一点。（3）化学平衡状态中，反应混合物里各组成成分的浓度（或百分比含量）保持不变，但是反应混合物里各组成成分的浓度（或百分含量）保持不变的化学反应状态并不一定是化学平衡状态。因此，在应用反应混合物里各组成成分的浓度、百分含量、物质的颜色、气体的压强、气体的密度、气体的平均摩尔质量等判断化学平衡状态时，一定要慎重。（4）向气相化学平衡体系加入惰性气体以后，化学平衡是否被破坏，要按照“增大气体压强，化学平衡向气体体积缩小的反应方向移动；减小压强化学平衡向气体体积扩大的反应方向移动”的原则作分析判断。（5）物质的化学变化都伴随着能量的变化。处在绝热容器内的可逆反应，当体系内的温度恒定时，化学反应的状态是平衡状态。