5 基于思维模型建构对化学平衡状态的判断-《中学生数理化》高考理化2025年10月刊

知篇知识结物与折屑中学生教理化 高考理化2025年10月 基于思维模型建构对化学平衡状态的判断 ■青岛大学附属中学 温艳婕 化学平衡知识比较抽象、理论性强，是高 答案：A 中化学的一个难点。其中化学平衡状态的判 思路点拨：本题考查考生对“化学平衡状 断对学习化学平衡具有重要意义，在高考化 态判断依据”的理解，需注意反应方向的陷 学科目中占据着不可忽视的地位。下面通过 阱，若仅描述单一方向，无论比例如何正确， 构建“正逆相等、变量不变”的思维模型，帮助 均无法判断平衡；对于键断裂与形成的对应 考生深入理解和准确判断化学平衡状态。 关系，则需推断出正、逆反应两个方向，比例 一、正逆相等 符合化学计量数之比可达到平衡状态。简单 思维模型“正逆相等”达到化学平衡状 来说就是要建构“正逆相等成比例”的思维 态，是指速率必须是一个正反应速率和一个 模型。 逆反应速率，且经过换算后用同一物质表示 二、变量不变 的消耗速率和生成速率相等。 一个化学反应体系达到化学平衡状态 例1已知一定条件下的可逆反应 时，正反应和逆反应的速率相等，体系的一些 N2(g)十3H2(g)一2NH(g),下列选项不能 宏观性质（比如气体的总压强、质量、体积等） 说明该反应达到平衡状态的是( )。 将保持不变。这是因为，尽管微观上正逆反 A.单位时间内，每消耗1molN2(g)的 应不断进行，但它们对体系宏观性质的影响 同时生成2 mol NH(g) 相互抵消了。那么如果一个量是随着反应进 B.单位时间内，1molH一H断裂的同 行而改变的，当其不变时为平衡状态，这就是 时有2molN—H断裂 “变量不变”的思维模型。 C.v正(N2)=v滋(N2) 例2下列描述的化学反应状态，不一 D.vx(N.)-3ve(H:) 定是平衡状态的是()。 A.恒温、恒容下，H2(g)十Br2(g) 解析：消耗N,(g)和生成NH(g)均描述 2HBr(g),反应体系中气体的颜色保持不变 正反应方向，未涉及逆反应方向，不能确定是 B.一定条件下，2SO2(g)十O,(g) 否达到平衡状态，A项符合题意。单位时间 2SO(g),混合气体中SO2(g)的体积分数保 内1molH一H断裂描述正反应速率，2mol 持不变 N一H断裂描述逆反应速率，且消耗1mol C.N2(g)十3H2(g)一2NH(g),反应体 H(g)的同时也清耗号mlNH(g,即 系中H2(g)与N2(g)的物质的量之比保 持3：1 (H,)=号NH,),能说明达到化学平衡 D.在恒容密闭真空容器中（假设固体试 样体积忽略不计)，在一定温度下发生反应 状态，B项不符合题意。同一物质的消耗速 NH,COONH(s)=2NH;(g)+CO,(g), 率和生成速率相等，能说明达到化学平衡状 CO2(g)的体积分数不变 态，C项不符合题意。因为v(N2)= 解析：恒温、恒容下，H2(g)十Br2(g)一 3(H,),达到化学平衡状态时uE(N,)= 2HBr(g)反应体系中气体的颜色保持不变， 说明溴单质的浓度不再变化，达到了平衡，A gN,)则N)=子(H),也可以说， 项不符合题意。2SO,(g)十O2(g)一 用不同物质表示的化学反应速率，其正逆反 2SO(g)该反应的反应前后气体分子的化学 应速率之比等于化学计量数之比时达到化学 计数变化为2十1→2，总物质的量减少，混合 平衡状态，D项不符合题意。 气体中SO,(g)的体积分数是一个变量，当总 15 中学生表理化智州贸德辞7贤 物质的量不变时，说明体积分数保持不变，即 V不变，不一定能达到平衡状态。 SO,(g)的浓度保持不变，则正、逆反应速率 解决这一类型题目时，只需要找到气体 相等，达到化学平衡状态，B项不符合题意。 的化学计量数，反应前后化学计量数之和不 N2(g)十3H2(g)一2NH(g)反应体系中 相等时，达到平衡状态；反应前后化学计量数 H,(g)与N2(g)的物质的量之比保持3：1， 之和相等时，不能说明已经达到平衡状态。 不能证明正、逆速率相等，不一定是平衡状 4.恒容时混合气体的密度()一定。 态，C项符合题意。NH,COONH(s)一 2NH(g)十CO,(g)该反应的特点是固体分 依据公式p=分析，以A(g)十2B(g) 解成气体的反应，无论反应是否达到化学平 =C(g)十D(g)为例，反应中各物质均为气 衡状态，任意时刻各气体的体积比是定值，即 体，则气不变，恒容时V不变，那么p就是 体积分数保持不变。CO2(g)的体积分数 一个衡量，不能判断是否达到平衡状态。若 直都是 反应中某些物质不是气体，以A(s)十2B(g) 一，是衡量不是变量，不一定是平衡状 C(g)十D(g)为例，A为固态，则m气是变 态，D项符合题意。 量，那么p就是一个变量，当p不变时，能说 答案：CD 明已到达到平衡状态。因此解决这一类型题 思路点拨：判断平衡的核心是找到“随反 目时，只要看物质的状态是否均为气态即可， 应进程变化且最终稳定”的物理量。通过此 若某些物质不是气态的，则ρ是变量，“变量 类题目，可帮助考生深入理解化学平衡的动 不变”达平衡。 态特征和判断逻辑。这就是“变量不变”的思 5.混合气体的平均相对分子质量(M,) 维模型。解决这种类型的题目时，只需要找 一定 到反应的特点，由固体分解成气体，混合物中 以A(g)十2B(g)一C(g)十D(g)和 体积分数一定，不是变量，无法判断反应是否 A(s)十2B(g)一C(g)十D(g)为例，依据公 达到平衡状态。也就是说，只有符合“变量不 变”的思维模型，才能证明达到化学平衡状态。 式-分析，只要看m”是否为变 判断化学平衡状态的依据： 量，若有一个是变量，则M,就是变量。因 1.混合物中各物质的物质的量()、质量 此，找物质的状态，若有不是气态的，则气 (m)、物质的量浓度(c)、转化率(a)、颜色（有 是变量：再看反应前后气体的化学计量数之 色物质的浓度)等随着反应的进行都是变量， 和，不相等的n总为变量。 当它们不再改变时，则达到化学平衡状态。 另外还有一种情况，以反应 2.混合物中体积分数（即物质的量分数） NH,COONH,(s)一2NHg(g)+CO,(g)为 一定。 例，依据公式M,=a%M1十b%M2十c%M,十… 3.混合气体总的物质的量(n)、压强 (力意)、体积(V。)不变。 分析.M=号MNH)+号MCO,)是定值.M 以A(g)十2B(g)—一C(g)十D(g)为例， 保持不变时，不能说明达到平衡状态。因此，分析 各物质的状态均为气态，反应物气态分子化 这类问题时，要看清楚是哪一种情况再做判断。 学计量数之和与生成物气态分子化学计量数 总之，“正逆相等、变量不变”的思维模 之和不相等，1十2≠1十1，n。、恒容时p总、恒压 型，简洁易懂，对于考生理解和判断化学平衡 时V。是变量，当变量不变时，达到平衡状态。 状态具有显著的参考价值。通过该模型的应 以A(s)十2B(g)一C(g)十D(g)为例， 用，考生可以更加准确和自信地处理化学平 A为固态，其他物质均为气态，反应物气态分 衡相关问题，有助于判断化学平衡状态的准 子化学计量数与生成物气态分子化学计量数 确性，提高化学学科的学习效率和高考表现。 之和相等，2=1十1，n总、恒容时p总、恒压时 (责任编辑谢启刚) 16