化学平衡状态的解题

2017-04-02张桂娟

都市家教·上半月 2017年2期

张桂娟

【摘要】高考关于化学平衡状态的考查集中于化学平衡状态的判断和利用平衡常数进行化学平衡状态的计算。化学平衡状态的判断需把握υ正=υ逆为依据或以某物质浓度不变为依据来判断，或者以浓度商不变来判断。化学平衡的计算则以“三段法”讨论始态与平衡态量的变化关系。

【关键词】化学平衡状态；平衡常数

关于化学平衡状态的考查，在2016年全国新课标高考大纲化学中要求“了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算”。在高三复习中，学生往往感觉化学平衡状态的概念很简单，而在做题中，题目千变万化，判断起来比较困难，计算就更无从谈起。下面就笔者的理解来谈谈对于化学平衡状态问题的解决技巧与方法。

一、化学平衡状态的判断

化学平衡状态是指在一定条件下，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可以保持恒定。这时的状态也就是在给定条件下，反应达到了“限度”。对于可逆反应体系来说，称之为化学平衡状态。从定义可知化学平衡状态建立的根本原因是正反应和逆反应速率相等，使反应体系中每个物质的消耗速率与生成速率相等，故浓度不再发生变化。所以化学平衡状态的判断可以υ正=υ逆为依据或以某物质浓度不变为依据来判断，或者以浓度商不变来判断（将某时刻各物质浓度带入平衡常数表达式计算所得即浓度商）。

例1.在一定条件下，在固定容积的密闭容器中，能表示反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）一定达到化学平衡状态的是（A、B、C、F）

容器内压强不随时间改变

B.c（N2）·c3（H2）=kc2（NH3）（k为常数）

C.生成NH3的生成速率与NH3的消耗速率相等

D.容器内混合气体的密度不随时间改变

E.N2、H2、NH3的物质的量之比1：3：2

F.N2的转化率不变

利用υ正=υ逆，可判断C对；对于一个反应前后气体分子数改变的反应，在固定容积的体系中，当反应达到平衡状态，则每个物质的浓度不再发生变化，由n=cV可推出每个物质的物质的量不再发生变化，N2的转化率=已反应N2的物质的量/N2总物质的量，故不变，F对；每个物质的物质的量不再发生变化，故反应体系的总物质的量不再发生变化，容器内压强不变，判断A正确；平衡状态的各物质浓度均不变推出浓度商不变，所以B对。

例2.在一定条件下，在固定容积的密闭容器中，能表示反应I2（g）+H2（g）2HI（g）一定达到化学平衡状态的是（CD）

A容器内压强不随时间改变

B.容器内混合气体的密度不随时间改变

C.气体的颜色不变

D.容器内各气体的物质的量百分含量不再发生变化

这是一个反应前后气体分子数不变的反应，故无论平衡与否，气体的总物质的量始终不变，气体的压强也不变，A不对；全气相反应，固定容积的体系，密度始终不变，也不能作为依据，B不对；平衡状态各组分浓度不变，所以I2（气）的颜色也不变，C对；平衡状态各组分物质的量也不再变化，故物质的量分数也不变，D对。

二、平衡状态的相关计算

平衡状态相关计算常见有计算平衡浓度、转化率、利用平衡常数进行相关计算。

例3.硼酸（H3BO3）在食品、医药领域应用广泛。H3BO3溶液中存在如下反应：

H3BO3（aq）+H2O（l）[B（OH）4]-（aq）+H+（aq）已知0.70mol·L-1H3BO3溶液中，上述反应于298K达到平衡时，c平衡（H+）=2.0×10-5mol·L-1，c平衡（H3BO3）≈c起始（H3BO3），水的电离可忽略不计，求此温度下该反应的平衡常数K（H2O的平衡浓度不列入K的表达式中，计算结果保留两位有效数字）

解：本题考查平衡常数的表达式

K===

在平衡常数的表达式中，液体和固体浓度均作为1而不列入K的表达式，比如

C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g），平衡常数K=。

平衡常数的表达在高考中是较为重要的考点，也是基础知识点，必须掌握，这也是解决有关平衡常数的计算的前提条件。

例4.已知反应2CH3OH（g）CH3OCH3（g）

+H2O（g）某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质 CH3OH CH3OCH3 H2O

浓度/

（mol·L-1） 0.44 0.6 0.6

①比较此时正、逆反应速率的大小：

v正 v逆（填“>”、“<”或“=”）。