“三关注”“一不变”轻松突破化学平衡状态的判断
2022-07-05罗士富
罗士富
化学平衡状态的判断经常出现在考题中,且以不定项的选择题形式考察,笔者对此部分内容归纳出“三关注”“一不变”轻松突破化学平衡状态的判断。
化学平衡状态判断“三关注”:
关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压,还是绝热恒容容器;关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。
化学平衡状态判断“一不变”—变量不变:
若在化学平衡中某物理量数值随平衡的移动时刻在变化,则把此物理量称为变量,若在化学平衡中某物理量数值随平衡的移动始终不变,则把此物理量称为“常量”,由变量变成了不变量,则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理量为“常量”,则不能作为平衡判断的标志。
1.恒溫恒容条件下
例1 在恒温恒容密闭容器中加入一定量氨基甲酸铵发生分解反应:
NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)
可以判断反应达到平衡状态的是()。
A.若2v(NH3)=v(CO2),则该反应达到平衡状态
B.密闭容器中气体的密度不变,则该反应达到平衡状态
C.密闭容器中氨的物质的量分数不变,则该反应达到平衡状态
D.密闭容器中气体的平均摩尔质量不变,则该反应达到平衡状态
解析用不同物质描述化学反应达到平衡必须是异向的反应速率关系,且速率之比等于化学计量数比,0正(NH3)=2v(CO2),A不符合题意;密闭容器中气体的密度p=m/V,气体的质量未达到平衡时为变量,而体积不变,因此密度是变量,当变量不变时,反应达到平衡,B符合题意;物质的量分数一般可以作为平衡判断的依据,但是在此题中不能作为平衡判断的依据,因为此平衡从反应物方向建立,且都是固体,生成物NH3和CO2物质的量之比始终为2:1,物质的量分数是常量,不能作为平衡判断依据,C不符合题意;平均摩尔质量M=m/n=M1xn1%+M2xn2%,由于物质的量分数不变,M1,M2为定值,因此平均摩尔质量为常量,不能作为平衡的依据,D不符合题意。答案:B
例2 在一固定容积的密闭容器中充入2 mol和3molB发生可逆反应:
2A(s)+3B(g)→C(g)+2D(g)
可以判断反应达到平衡状态是()。
A.密闭容器中气体的压强不变
B.密闭容器中气体的密度不变
C.C和D的浓度比为1:2
D.B和C的浓度比不变
解析物质A是固体,且此反应是等体积的可逆反应,气体的总物质的量,总压强不变,是一个常量,不能作为平衡判断依据,A不符合题意,B符合题意(参考例1B选项),C和D是生成物浓度之比始终为1:2,是一个常量,不能作为判断依据,C不符合题意;在反应过程中B的浓度逐渐减小而C的浓度逐渐增大,B和C的浓度比时刻在变,是一个变量,当B和C的浓度比不变时,反应达到平衡,D符合题意,C和D很相似但又不同,要注意区分。答案:BD
2.恒温恒压条件下
例3 在一定温度下的恒压密闭容器中,当下列物理量不变时:①混合气体的压强;②混合气体的密度;③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;⑤混合气体的颜色;⑥某种气体的百分含量。
(1)能说明
I2(g)+H2(g)-2HI(g)
达到平衡状态的是。(填序号,下同)
(2)能说明
2NO2(g)-N2O4(g)
达到平衡状态的是。
解析反应(1)是全部气体参与的等体积反应,且是恒压条件,反应前后气体的总物质的量不变,总体积不变,总质量不变,因此,混合气体的①压强、②密度、③总物质的量、④平均相对分子质量均是常量,不能作为判据,而⑤混合气体的颜色与I2(g)的浓度大小有关,当颜色不变就是I2(g)浓度不变,反应达到平衡,⑥某种气体的百分含量不变反应达到平衡,答案:⑤⑥。由于反应(2)是全部气体参与的不等体积反应,且是恒压条件,反应前后气体的总物质的量改变,总体积改变,总质量不变,因此,混合气体的①压强不变不能作为判据,而②密度、③总物质的量、④平均相对分子质量均是变量,能作为判据,而⑤混合气体的颜色与NO2(g)的浓度大小有关,当颜色不变就是NO2(g)浓度不变,反应达到平衡,⑥某种气体的百分含量不变反应达到平衡,答案:②③④⑤⑥。
3.绝热容器中
例4 若在恒压绝热容器中发生反应:
N2(g)+3HH2(g)2NH3(g)ΔH<0 下列表明反应一定已达平衡状态的是()。
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内,断开H—H的数目和生成N-H的数目相等
D.容器内气体的浓度c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
解析已知反应为放热反应,当容器内的温度不变时,平衡不再移动,达到平衡状态,A项符合题意;反应在恒压条件下进行,反应前后压强不变,B项不符合题意;断开H—H和生成N—H均指正反应方向,不能判断是否达到平衡状态,C项不符合题意;当c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2 时,无法证明正、逆反应速率相等,即无法判定是否达到平衡状态,D项不符合题意。答案:A
(收稿日期:2022—04—13)2B071A68-9D2F-4F21-BBA3-A0E3002DFBF6