探析化学平衡状态判断的简便方法

李 昊 指导老师：刘树领

(山东省北镇中学2016级17班 256600)

一、问题提出

近年来，化学平衡状态的判断一直是命题的热点内容，因而许多教辅资料根据多年来考题总结出的解答方法(见表1)，并辅以习题强化，使得逻辑性较强的化学知识就像是一盘散沙，失去了科学内涵，使简单的化学问题变得复杂化，因而结合教师的讲解思路与方法，构建思维模型，与大家分享共用，以提高化学成绩.

表1

二、模型建构

三、典题例析

例1 可逆反应：

在一恒容的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是( ).

①单位时间内生成nmol O2的同时生成2nmol NO2；②单位时间内生成nmol O2的同时生成2nmol NO；③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化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混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 ⑦混合气体的压强不再改变的状态

A. ①④⑥⑦ B. ②③⑤⑦

C. ①③④⑤ D. ①②③④⑤⑥

解析①单位时间内生成nmol O2同时消耗生成2nmol NO2，即NO2生成与消耗速率相等，故①正确；②生成nmol O2的同时生成2nmol NO，是正反应反应且没有指明是否变化，故②错误；③三者速率之比等于2∶2∶1，没有指明不再发生变化，故③错误；④NO2红棕色气体，其余为无色气体，因此当气体颜色不再改变时即证明NO2浓度不再变化，故④正确；⑤变化前后气体总质量不变，又气体体积不变，根据ρ=m/V知，密度属于不变物理量，故⑤错误；⑥反应前后气体质量不变，但气体的总物质的量变化，根据M=m/n知平均摩尔质量属于可变物理量，其不变时则说明反应达到平衡，故⑥正确；⑦因为反应前后气体系数之和不相等，根据pV=nRT可知压强属于可变物理量，其不再改变时则说明反应达到平衡，故⑦正确.答案：A

例2 一定温度下，体积固定的密闭容器中按计量比进行反应

下列不能说明反应达到了平衡状态的是____(填序号).

①混合气体的平均相对分子质量不再变化;②容器内气体总压强不再变化;③2v正(NH3)=v逆(CO2);④容器内混合气体的密度不再变化;⑤CO2的体积分数不变;⑥6 mol N—H键断裂同时形成2 mol C=O键;⑦NH2COONH4(s)的浓度不变

解析①只有反应物中含有气体，氨气和二氧化碳按计量比进行反应，故混合气体的平均相对分子质量属于不变物理量，所以不能用来判断平衡状态；②反应是一个气体物质的量减少的反应，根据pV=nRT可知压强属于可变物理量，其不再改变时则说明反应达到平衡；③根据化学方程式知速率之比等于化学计量数之比可得v正(NH3)=2v正(CO2)，故CO2正逆反应速率不等，即反应没达到平衡状态；④反应中产生了固体NH2COONH4，导致气体质量减少，根据ρ=m/V知，密度属于可变物理量，容器内混合气体的密度不再变化，则反应达到了平衡状态；⑤题目中要求按计量比进行反应，故CO2的体积分数属于不变物理量，则不能用来判断平衡状态；⑥6 mol N—H键断裂即消耗了2 mol NH3，同时形成2 mol C=O键，即生成了1 mol CO2，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态；⑦固体浓度是常数，故不能判断反应达到平衡.

答案：①③⑤⑦

例3 在一个体积固定的密闭容器中，进行的可逆反应

A(s)+3B(g)3C(g)

下列叙述中表明可逆反应一定达到平衡状态的是( ).

①C的生成速率与C的分解速率相等；②单位时间内生成amolA，同时生成3amolB；③B的浓度不再变化；④混合气体总的物质的量不再发生变化；⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶3；⑥混合气体的密度不再变化．

A．①②③ B．①③④⑥ C．①③⑥ D．①③④⑤

解析①中C的生成速率与消耗速率相等，故①正确；②都是指的逆反应方向，故②错误；③根据化学平衡的基本特征可知③正确；④反应前后气体的总物质的量没有变化，属于不变物理量，故④错误；⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶3，没有指明不再变化，故⑤错误；反应前后气体的质量发生变化，根据ρ=m/V知，密度属于可变物理量，故⑥正确.答案：C

通过上述典题的分析可知，只要善于从化学平衡的基本特征、可变物理量是否发生变化等角度思考，就会使繁杂的化学平衡状态的判断变得简单，避免了诸多教辅资料提供的各种所谓技巧与方法，减轻了机械记忆的负担与套用的不自信.