化学平衡状态

化学平衡状态

[学习目标定位] 1.通过溶解和结晶过程的分析，了解化学反应的可逆性。2.通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态的标志。

一化学平衡状态的建立与特征

1．根据化学反应进行的程度，可分为可逆反应和不可逆反应。判断下列反应，属于可逆反应的是①②⑤⑥⑦。

①二氧化硫的催化氧化②氮气和氢气的化合③水的电解④可燃物的燃烧⑤氨气溶于水⑥氯气溶于水

⑦二氧化硫和水的反应⑧三氧化硫和水的反应⑨铁置换硫酸铜溶液中的铜

2．在一定条件下，把1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中，在一定条件下发生反应。根据要求填表：

N2＋3H22NH3

3.

]。

1.化学平衡状态的概念

在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。

2．化学平衡的特征

化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：

(1)逆：研究的对象是可逆反应。

(2)等：化学平衡的条件是v正和v逆相等。

(3)动：化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。

(4)定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一定值。

(5)变：若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。

1．在200 ℃时，将1 mol H2(g)和2 mol I2(g)充入到体积为V L 的密闭容器中，发生反应：I2(g)＋H2(g)2HI(g)ΔH＝－c kJ·mol－1

(1)反应刚开始时，由于c(H2)＝____________，c(I2)＝____________，而c(HI)＝__________，所以化学反应速率______________最大，而__________最小(为零)。

(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)________，c(I2)________，而c(HI)________，从而化学反应速率v正________，而v逆________。(以上均填“增大”“减小”或“不变”)

(3)当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了平衡。若保持外界条件不变时，反应混合物的总物质的量为__________mol。此时放出的热量Q______(填“＝”“>”或“<”)c kJ。

答案(1)1

V mol·L

－1

2

V mol·L

－10v

正v逆

(2)减小减小增大减小增大(3)相等3<

解析(1)根据c＝n

V即可求出各自的浓度。(3)该反应为等体积反应，反应前后物质的量不

变，所以混合物总物质的量仍为3 mol。因为该反应为可逆反应，不可能进行完全，所以放出的热量小于c kJ。

二化学平衡状态的判断依据与方法

1．可逆反应达到化学平衡状态时的特征之一是v正＝v逆≠0。

在一定温度下，可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡的标志是②③④。

①单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol B

②生成C的速率与C分解的速率相等

③3v正(A)＝v逆(B)

④单位时间内生成n mol A，同时生成2n mol C

2．可逆反应达到化学平衡状态时的另一特征是反应混合物中各组分的百分含量保持不变。一定温度下，在容积恒定的密闭容器中进行如下反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)。当下列

物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是②④。

①混合气体的总物质的量

②B的物质的量浓度

③容器内气体的压强

④混合气体的密度

化学平衡状态的判断依据

(1)正反应速率与逆反应速率相等，v正＝v逆。

①对同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率；

②对不同物质，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。

(2)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。

1．一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)ΔH＝－41.8 kJ·mol，下列能说明反应达到平衡状态的是() A．体系压强保持不变

B．混合气体颜色保持不变

C．SO3和NO的体积比保持不变

D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2

答案B

解析由于该反应为前后气体体积相等的反应，体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为判断反应是否达到平衡状态的标志，A错误；SO3与NO的体积比始终保持1∶1，C 错误；消耗SO3和生成NO2为同一方向的反应，D错误。

方法技巧判断可逆反应达到平衡状态的方法

(1)从化学反应速率的角度判断(即v正＝v逆≠0)

有两层含义：对于同一物质，该物质的生成速率等于其消耗速率；对于不同的物质，速率之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。

(2)利用“变量”与“不变量”判断

①确定反应中的“变量”，即随反应的进行而变化的量，当变量不再变化时，表明反应已达平衡状态。而当“不变量”不变时，不能判断反应是否处于平衡状态。

②常见的变量有：气体的颜色；对于气体体积有变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量有变化的反应来说，混合气体的平均相对分子质量；对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气体的密度等。应当注意，在利用M、ρ、n(总)、p(总)判断时要注意反应特点和容器的体积变化问题。