内容正文:
专题2
化学反应速率与化学平衡
第1讲 描述运动的基本概念
04 化学平衡状态的判断方法
方法技巧
第1讲 描述运动的基本概念
1.化学平衡状态的建立
以合成氨反应(N2+3H2 2NH3)为例,此反应化学平衡状态的建立过程中的速率(v)—时间
(t)图像、浓度(c)—时间(t)图像如下:
特别提醒 化学平衡的建立与途径无关,即在相同条件下,可逆反应不管从正反应开始,还是从逆反
应开始,不管是一次性投料,还是分多次投料,最终达到的化学平衡是相同的。
第1讲 描述运动的基本概念
2.化学平衡状态的特征
名师点睛 平衡时,各物质的转化率、百分含量、物质的量、质量、浓度以及混合气体的平均摩尔
质量、密度、压强等物理量均恒定。
第1讲 描述运动的基本概念
1.动态标志
以N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反应达到平衡状态为例:
第1讲 描述运动的基本概念
2.静态标志——“变量不变”
(1)各物质的质量、物质的量或浓度不变。
(2)各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数等)不变。
(3)温度(绝热容器)、压强(恒温恒容,反应前后气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
(4)反应前后气体的密度不变[恒温恒容,有固体(或液体)和气体参加的反应]。
总之,若物理量由“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“不
变量”,则不能作为平衡标志。
第1讲 描述运动的基本概念
易错提醒 不能作为平衡状态“标志”的4种情况
(1)投料比等于化学计量数之比时,反应物组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质化学计量数
之比。
(2)恒温恒容下的反应前后气体体积不变的反应,如2HI(g) H2(g)+I2(g),体系的压强或气体总物质的
量不随时间而变化。
(3)全是气体参加的反应前后气体体积不变的反应,如2HI(g) H2(g)+I2(g),混合气体的平均摩尔质量
不随时间而变化。
(4)全是气体参加的反应,恒容条件下混合气体的密度保持不变。
第1讲 描述运动的基本概念
3.常见的判断依据[以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例]
物理量 判断依据 是否平衡
正、逆反应速率 单位时间内消耗了m mol A同时生成m mol A,即v(正)=v(逆) 平衡
单位时间内消耗了n mol B同时消耗了p mol C,则v(正)=v(逆) 平衡
单位时间内生成n mol B,同时消耗了q mol D,均指v(逆) 不一定平衡
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,v(正)不一定等于v(逆) 不一定平衡
混合体系中
各组分的含量 各物质的物质的量或物质的量分数一定;各物质的质量或质量分数一定;各气体的体积或体积分数一定 平衡
总体积、总压强、总物质的量、总质量一定 不一定平衡
第1讲 描述运动的基本概念
物理量 判断依据 是否平衡
压强 m+n≠p+q时,恒温恒容条件下,体系的压强一定 平衡
m+n=p+q时,恒温恒容条件下,体系的压强一定 不一定平衡
混合气体的
(平均相对分子质量) m+n≠p+q时, 一定 平衡
m+n=p+q时, 一定 不一定平衡
温度 绝热恒容条件下,体系的温度一定 平衡
续表
第1讲 描述运动的基本概念
颜色 反应体系(含有色物质)的颜色不变 平衡
气体密度 恒温恒容条件下,密度一定 不一定平衡
恒温恒压条件下,若m+n≠p+q,密度一定 平衡
恒温恒压条件下,若m+n=p+q,密度一定 不一定平衡
续表
物理量 判断依据 是否平衡
第1讲 描述运动的基本概念
典例 将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器容积不变,固体试样体积忽略不计),
在绝热条件下使其达到分解平衡:H2NCOONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)。能判断该反应已经达到化学
平衡状态的是_____________(填序号)。
①2v正(NH3)=v逆(CO2);②密闭容器中温度不变;③密闭容器中混合气体的密度不变;④断裂NH3中的3 mol
N—H键的同时形成CO2中的1 mol C O键;⑤密闭容器中混合气体的总物质的量不变;⑥混合气体的
总质量不变;⑦密闭容器中CO2的体积分数不变
②③④⑤⑥
思路点拨 明确可逆反应体系所处的条件(是否绝热、恒压)→分析各依据是否符合“正逆相
等、变量不变”→综合判断作答。
第1讲 描述运动的基本概念
解析
①(✕) 当v正(NH3)=2v逆(CO2) v正=v逆时反应达到平衡状态,反之,未达到平衡状态
④(√) 断裂NH3中3 mol N—H键说明消耗1 mol NH3,形成CO2中1 mol C O键说明生成0.5 mol CO2,即v逆(NH3)=2v正(CO2)
②(√) 绝热条件下,密闭容器中温度不变 变量不变,表明反应达到平衡状态
③(√) H2NCOONH4为固体,混合气体的质量随反应进行发生变化,容器容积不变,平衡时容器中混合气体的密度不变
⑤(√) 反应前后气体物质的量发生变化,平衡时密闭容器中混合气体的总物质的量不变
⑥(√) H2NCOONH4为固体,平衡时混合气体的总质量不变
⑦(✕) 生成物NH3(g)、CO2(g)为气体,且NH3与CO2的物质的量之比始终为2∶1,则密闭容器中CO2的体积分数始终不变 不能判断反应是否达到平衡状态
第1讲 描述运动的基本概念
关键提醒 对于一般反应,体系中各组分的百分含量不再改变,表明反应达到平衡状态,但本题因反
应物是固体,生成物NH3、CO2均为气体,无论反应是否达到平衡,密闭容器中CO2的体积分数始终是 。
第1讲 描述运动的基本概念
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