化学平衡的标志

化学平衡的标志

四川省旺苍中学 杨全光 邮编：628200

化学平衡即化学平衡状态，是指在一定条件下的可逆反应，在反应之初，正反应速率大于逆反应速率，随着反应进行，正反应速率逐渐减小（反应物浓度减低），逆反应速率增大（生成物浓度增大），当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不在改变，达到一种表面静止的状态。从化学平衡的定义来看，一个可逆反应达到平衡的根本标志：正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不在改变。当然也可以理解一些间接标志。

一.化学平衡状态的根本标志

根本标志I ：速率

v （正）= v （逆）。对相同物质：v （生成）= v （消耗）≠0；对不同物质：反应方向相反，大小符合其化学计量数之比。

【例1】 能说明反应 N 2+3H 22NH 3 已达到平衡状态的是

A ．3V 正(H 2)＝V 正(N 2) B.单位时间内消耗H 2的速率与生成H 2的速率相同

C.2V 正(H 2)＝3V 逆(NH 3)

D.NH 3的分解速率和N 2的消耗速率速率。

【答案】BC

根本标志II ：浓度

反应物的浓度与生成物的浓度不在改变（固体的浓度不变不能作为标志）。以下情形可体现浓度不再改变：各物质的物质的量（或断键与成键的物质的量）、转化率（或产率）、物质的量分数、体积百分数、质量分数不再改变或有色物质（Br 2、I 2、NO 2等）颜色不在改变。 例：对反应２NO ２２NO ＋O 2 、 H 2(g)＋２I 2(g)２HI （g ） 、２NO 2N 2O 4等体系的颜色不再改变，即NO 2、I 2的浓度不再改变时可作为平衡的标志。

【例2】一定温度下，反应N 2（g ）+3H 2(g) 2NH 3(g)达到化学平衡状态的标志是

A ．c(N 2)∶c(H 2)∶c(NH 3)＝1∶3∶2

B ．N 2，H 2和NH 3的物质的量分数不再改变

C ．N 2与H 2的物质的量之和是NH 3的物质的量2倍

D ．断开１mol N≡N 的同时断开3mol H-H.

【答案】B

二.达到化学平衡状态的间接标志

所谓“间接标志”是指在特定环境、特定反应中能间接衡量有气体参与的某一可逆反应是否达到化学平衡状态的标志，通常指压强、平均式量、密度等，能间接体现。这类标志可以用理想气体状态方程PV=nRT （P 、V 、n 、R 、T 分别表示压强、体积、物质的量、常数、热力学温度）进行巧妙的判断。PV=nRT 中包含了等效平衡所涉及的所有条件和物质的量之间的关系，即P 、V 、T 是条件，n 是物质的量。由于判断化学平衡状态的间接标志很多，这些标志不仅与条件有关，而且与反应前后的分子数目N （N=n ·N A , 其中N A 表示阿伏伽德罗常

数）有无变化有关。不妨将PV=nRT 变形为PV= N N A RT 或PV= m M

RT 或P M = ρRT （M 、ρ分别表示平均式量、密度），因此通过T 、P 、M 、ρ或V 及N 等的变化不难判断可逆反应是否达到平衡状态。

间接标志I ：温度

任何化学反应都伴随有能量变化，当体系温度一定时（其他条件不变），则平衡。

间接标志II：压强

仅适用于反应前后体积V不变而反应前后物质的量（反应前后分子数目N改变即在反应aA(g)+ bB(g) ⇋ gG(g) + hH(g)中a+b≠g+h）改变的反应，反应体系中的总压强不随时间

变化，则平衡。例：对 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 适用。H2(g)＋I2(g)２HI(g)不

适用。

间接标志III：平均式量

凡是有气体质量m或反应前后体积V不变而分子数目N有改变的可逆反应，反应体系中的平均式量不再发生变化，则平衡。例：在恒容容器里对 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 适用；对 C(s)+CO2(g) 2CO(g) 适用；对H2(g)＋２I2(g) ２HI(g) 不适用。

间接标志IV：密度:

仅适用于有气体参加同时亦有非气体参加的可逆反应。混合气体的密度不再发生变化，则平衡。例：固定容积的容器中的反应：对C(s)+CO2(g ) 2CO(g) 适用；对 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)不适用。

间接标志V：体积

反应前后压强不变而分子数目N有改变的可逆反应，体积不再发生变化，则平衡。例：对 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)适用；H2(g)＋I2(g) ２HI(g)不适用。

间接标志VI：分子数目

反应前后气体分子数目有改变的反应，分子数目不再发生变化，则平衡。例：

对 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 适用；H2(g)＋I2(g) ２HI(g)不适用。

【例3】在一定温度下的定容密闭容器中，当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.A物质的量浓度

D.气体的总物质的量【解析】该题中反应前后气体分子数目N、温度T和体积V均不变且亦有非气体参加，据间接标志II和IV及直接标志II知： A. C. D. 错。或利用PV=nRT的变形式： P M= ρRT

易选出B。

【答案】B

总之，能否作为判断平衡的标志就看能否直接或间接的体现v（正）= v（逆）或各物质的

浓度不改变。

【练习题】

1、下列反应a A(g)+b B(g) m C(g)+n D(g)在密闭容器中进行，表示其已达到平衡状态的叙述中正确的是( )。

A.平衡时的压强与反应起始的压强之比为m+n/a+b

B.用物质A表示的反应速度与物质C表示的反应速度之比为a/m

C.物质B的浓度不随时间而改变

D.各物质的浓度相等

2、在一定条件下,可逆反应2 A(g) B(g)+3 C(g)在下列4种状态中,处于平衡状态的是（）。

A.正反应速度v A=2mol/(L·min)，逆反应速度v B=2 mol/(L·min)