化学平衡的标志和判断

1、化学平衡的标志和判断,一、教学目的： 1、了解化学反应的可逆性，理解化学平衡的涵义。 2、掌握达到平衡的标志。 3、学会判断化学反应是否达到平衡。 4、掌握等效平衡的一些知识,一、化学平衡的概念。 在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态叫化学平衡状态。它的建立与反应途径无关，从正反应或逆反应开始都可以建立平衡状态,二、达到平衡的标志： 1、逆：化学平衡研究的对象是可逆反应，可逆反应不能进行到底，即反应过程中反应物（生成物）不能全部转化为生成物（反应物）。 2、“动”达到平衡时，V正=V逆0，即化学平衡是动态平衡，正反应和逆反应仍在继续进行,3、

2、等V正=V逆它的具体含义有两个方面,1）用同一种物质来表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等。即单位时间内生成与消耗某反应物（生成物）的量相等,2）用不同种物质来表示反应速率时速率不一定相等但必须符合两方面,i）表示两个不同的方向,ii）速率之比=浓度的变化量之比=物质的量的变化量之比=化学方程式中相应的化学计量数之比,例：下列说法中，可以证明反应N2+3H2 2NH3已达到平衡状态的是（ ） A 1个NN键断裂的同时，有3个H-H键形成 B 1个NN键断裂的同时，有3个H-H键断裂 C 1个NN键断裂的同时，有6个N-H键断裂 D 1个NN键断裂的同时，有6个N-H键形成,分析：A、

3、NN断裂代表正反应速率，H-H键形成代表逆反应速率，且比值为1：2，正确。 B、NN断裂，H-H断裂都只代表逆反应速率，错误。 C、N-H键断裂代表逆反应速率，NN断裂代表正反应速率，且N2:NH3=1:2，正确 D、表示反应速率的方向一致，错误。 答案：A、C,4、定：因为V正=V逆0，所以同一瞬间，同一物质的生成量等于消耗量。总的结果是混合体系中各组成成分的物质的量、质量，物质的量浓度，各成分的百分含量（体积分数、质量分数），转化率，等不随时间变化而变化。或在反应过程中，某一直在变化的物理量，（如M、p、T等） 某一时刻保持不变即达到了平衡。有气体参与的可逆反应： （1）从反应混合气体的平

4、均相对分子质量M考虑,I）若各物质均为气体 对于非等摩反应，如2SO2+O2 2SO3，M一定可做为平衡标志。 对于等摩反应，H2+Cl2=2HCl，M一定不能做为平衡标志。 （II）若有非气体参与，无论等摩非等摩反应，如C(s)+O2(g) CO2(g)， CO2(g)+C(s) 2CO(g)，M一定可标志达到平衡,2）从气体密度考虑 （I）当反应前后各成分均为气体时 恒容：总为恒值，不能做平衡标志。 恒压：等摩反应，总为恒值，不能作平 衡标志。 非等摩反应，为一定值时，可做 为平衡标志,II）当有非气体物质参与时 恒容：为一定值时，可作平衡标志。 恒压：为一定值时，可作平衡标志,3）从体系

5、内部压强考虑：因为恒容、恒温条件下，n(g)越大则压强p就越大，则无论各成份是否均为气体，只需考虑n(g,当n(g)=0，即等摩反应则p为恒值，不能作平衡标志。 n(g)0，则当p一定时，可做平衡标志,4）从体系内部温度考虑：当化学平衡尚未建立成平衡发生移动时，反应总要放出或吸收热量，若为绝热体系，当体系内温度一定时，则标志达到平衡,练习1：可逆反应。2HI(g) H2(g)+I2(g)在密闭容器中进行，当下列4项中某项不取随时间变化时，才能说明反应已达平衡（ ） A 容器内压强 B 平均相对分子质量 C 各组分浓度 D 混合气体颜色,分析：该反应是一个气体体积不变的反应，在任何情况下，混合气

6、体的质量、物质的量，平均相对分子质量保持不变，在恒容下，气体的密度保持不变；在恒温、恒容下，气体压强很难不变。反应混合物中只有I2(g)有颜色，混合气体的颜色不变，说明I2(g)的浓度不变，反应达到平衡。 答案：C D 注意：对于反应前后气体体积不变的反应，通常不能用物质的量、容器的压强，气体的密度平均相对分子质量等是否变化作为判断平衡状态的标志,练习2：在一定条件下，反应2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g)达到平衡状态的标志是（ ） A 单位时间内生成2n molA，同时生成n molD B 容器内的压强不随时间而变化 C 单位时间内生成n molB，同时消耗1.5n molC D

7、容器内混合气体密度不随时间而变化,分析：A：生成A指逆反应方向，生成D指正反应方向 符合化学计量数比，A正确。 B：由于此反应为等摩反应，压强始终不变，所以此反应压强不能做为平衡的标志。 C：生成B的方向指逆反应方向，消耗C的方向也指逆反应方向，方向一致，C错误。 D：由于此反应物质皆为气体，且又是等摩反应，所以密度始终不变，此反应密度不能做为平衡的标志。 答案：A,练习3： 在一定条件下，化学反应N2+3H2 2NH3达到平衡，下列说法正确的是（ ） A 容器内平均相对分子质量不随时间变化 B N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2 C N2减少的速率和NH3减少的速率之比为1:2 D 气

8、体体积为初始体积的,分析：由于M= 而此反应又为非等摩反应，M不随时间变化相当于C固定，M可做为平衡的标志，A正确。 B、由于物质的浓度变化量之比=化学方程式计量比，所以若N2、H2、NH3以1:3:2的比例投料，则任何状况下N2:H2:NH3的浓度比都等于1:3:2,C、N2的减少指正反应，NH3的减少指逆反应， C正确。 D、由于此反应体积减少的量恰好为原来初始体积的一半，所以任何状况下气体体积都为初始体积的 D错误。 答案为A、C,练习4：在一定条件下，反应2NO+O2 2NO2达到平衡的标志（ ） A NO、O2、NO2分子数目比是2:1:2 B 反应混合物中各组成物质的浓度相等 C

9、混合气体的颜色不再发生变化 D 混合气体的平均相对分子质量不变,分析：若起始投料NO:O2:NO2=2:1:2，任何状态下NO、O2、NO2分子数目之比都为2:1:2 A错误。 B、平衡的标志是浓度固定，而不是浓度相等，所以B错误。 C、混合气体的颜色是由NO2的浓度决定，颜色不再发生变化，说明NO2的浓度固定，C正确。 D、由于体系中物质皆为气体，且该反应为非等摩反应，所以平均分子量可以做为平衡标志，D正确。 答案：C、D,练习5：在2NO2 N2O4的可逆反应中，下列状态属平衡状态的是（ ） A V正=V逆0时的状态 B NO2全部转变成N2O4的状态 C NO2=N2O4的状态 D N2

10、O4不再分解的状态 E 混合物中，NO2的百分含量不再改变的状态 F NO2的分子数与N2O4分子数的比值为2:1的状态 G 体系的颜色不再发生变化的状态,分析：化学反应达到平衡时，V正=V逆，但反应仍在进行，反应速率不为零，故A正确。 平衡时，各组分的百分含量保持不变，但并不一定存在NO2等于N2O4，或二者分子数之比为2:1的情况，所以C、F错误，E正确。 由于该反应是可逆反应，反应不能进行到底，达平衡时，存在着反应物与生成物共存的体系。故B错误,对于2NO2 N2O4这个具体的反应而言，由于NO2呈棕色而N2O4无色，达平衡时各组分的百分含量保持不变，体系的颜色也就不再改变。 答案：A、

11、E、G,5、变：改变影响化学平衡的条件，平衡就被破坏，正逆反应速率不再相等，平衡发生移动，直至建立新的平衡。 6、化学平衡的建立与反应的途径无关。 同一可逆反应，只有条件相同（即温度、压强相同）并按化学方程式计量数的相应量配比，使容器中总质量保持不变，则无论从正反应开始，还是从逆反应开始，或正、逆反应同时开始，最终都会达到同一平衡状态,二、等效平衡 1、对于同一可逆反应，当外界条件不变时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始都可建立同一平衡状态。 2、等效平衡类型 （1）恒温恒容时非等摩反应，物料相当。如2SO2+O2 2SO2，恒容时，充入2molSO2、1molO2和充入2molSO3时

12、等效,练习：在一定温度下，把2mol SO2和1mol O2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2+O2 2SO3，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态，现在该容器中维持温度不就，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量（mol）。如a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同，请填写下列空白,1）若a=0，b=0，则c= _ 。 （2）若a=0.5，则b= _和c= _。 （3）a、b、c必须满足的一般条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含a，c另一个只含b

13、，c_ _。 解题思路：有关气体的物质的量不论取何值，都把它转化成最初给定气体的物质的量，若其值与题干给出的量相同，则符合题意,根据恒容非等摩反应，物料相当C=2。 a=0.5mol与最初给定的物质的量2mol差1.5mol，因为SO2和SO3的化学计量数相等：C=1.5mol。又O2与SO3的化学计量数之比为1:2，b+ =1 b=0.25mol。 把a、b、c转化为最初给定的物量的量，即C0，则SO2、O2分别为2mol、1mol即等效，也就是说必须符合a+c=2 b+ =1。 答案：（1）c=2 （2）b=0.25 c=1.5 （3）a+c=2 2b+c=2,2）恒温恒容时的等摩反应，恒温恒压时的等摩与非等摩反应。由于这三种情况改变浓度，平衡不移动，符合物料比即可。 如VL带活塞的容器，保持t和1标准大气压，分别投入2mol N2和5mol H2，4mol N2