探析化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的簡便方法

李 昊 指導(dǎo)老師：劉樹領(lǐng)

(山東省北鎮(zhèn)中學(xué)2016級17班 256600)

一、問題提出

近年來，化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷一直是命題的熱點(diǎn)內(nèi)容，因而許多教輔資料根據(jù)多年來考題總結(jié)出的解答方法(見表1)，并輔以習(xí)題強(qiáng)化，使得邏輯性較強(qiáng)的化學(xué)知識就像是一盤散沙，失去了科學(xué)內(nèi)涵，使簡單的化學(xué)問題變得復(fù)雜化，因而結(jié)合教師的講解思路與方法，構(gòu)建思維模型，與大家分享共用，以提高化學(xué)成績.

表1

二、模型建構(gòu)

三、典題例析

例1 可逆反應(yīng)：

在一恒容的密閉容器中反應(yīng)，達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是( ).

①單位時間內(nèi)生成nmol O2的同時生成2nmol NO2；②單位時間內(nèi)生成nmol O2的同時生成2nmol NO；③用NO2、NO、O2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為2∶2∶1的狀態(tài) ④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài) ⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài) ⑥混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài) ⑦混合氣體的壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)

A. ①④⑥⑦ B. ②③⑤⑦

C. ①③④⑤ D. ①②③④⑤⑥

解析①單位時間內(nèi)生成nmol O2同時消耗生成2nmol NO2，即NO2生成與消耗速率相等，故①正確；②生成nmol O2的同時生成2nmol NO，是正反應(yīng)反應(yīng)且沒有指明是否變化，故②錯誤；③三者速率之比等于2∶2∶1，沒有指明不再發(fā)生變化，故③錯誤；④NO2紅棕色氣體，其余為無色氣體，因此當(dāng)氣體顏色不再改變時即證明NO2濃度不再變化，故④正確；⑤變化前后氣體總質(zhì)量不變，又氣體體積不變，根據(jù)ρ=m/V知，密度屬于不變物理量，故⑤錯誤；⑥反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，但氣體的總物質(zhì)的量變化，根據(jù)M=m/n知平均摩爾質(zhì)量屬于可變物理量，其不變時則說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故⑥正確；⑦因?yàn)榉磻?yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等，根據(jù)pV=nRT可知壓強(qiáng)屬于可變物理量，其不再改變時則說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故⑦正確.答案：A

例2 一定溫度下，體積固定的密閉容器中按計量比進(jìn)行反應(yīng)

下列不能說明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)的是____(填序號).

①混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化;②容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)不再變化;③2v正(NH3)=v逆(CO2);④容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化;⑤CO2的體積分?jǐn)?shù)不變;⑥6 mol N—H鍵斷裂同時形成2 mol C=O鍵;⑦NH2COONH4(s)的濃度不變

解析①只有反應(yīng)物中含有氣體，氨氣和二氧化碳按計量比進(jìn)行反應(yīng)，故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量屬于不變物理量，所以不能用來判斷平衡狀態(tài)；②反應(yīng)是一個氣體物質(zhì)的量減少的反應(yīng)，根據(jù)pV=nRT可知壓強(qiáng)屬于可變物理量，其不再改變時則說明反應(yīng)達(dá)到平衡；③根據(jù)化學(xué)方程式知速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比可得v正(NH3)=2v正(CO2)，故CO2正逆反應(yīng)速率不等，即反應(yīng)沒達(dá)到平衡狀態(tài)；④反應(yīng)中產(chǎn)生了固體NH2COONH4，導(dǎo)致氣體質(zhì)量減少，根據(jù)ρ=m/V知，密度屬于可變物理量，容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化，則反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)；⑤題目中要求按計量比進(jìn)行反應(yīng)，故CO2的體積分?jǐn)?shù)屬于不變物理量，則不能用來判斷平衡狀態(tài)；⑥6 mol N—H鍵斷裂即消耗了2 mol NH3，同時形成2 mol C=O鍵，即生成了1 mol CO2，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；⑦固體濃度是常數(shù)，故不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡.

答案：①③⑤⑦

例3 在一個體積固定的密閉容器中，進(jìn)行的可逆反應(yīng)

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

下列敘述中表明可逆反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是( ).

①C的生成速率與C的分解速率相等；②單位時間內(nèi)生成amolA，同時生成3amolB；③B的濃度不再變化；④混合氣體總的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化；⑤A、B、C的物質(zhì)的量之比為1∶3∶3；⑥混合氣體的密度不再變化．

A．①②③ B．①③④⑥ C．①③⑥ D．①③④⑤

解析①中C的生成速率與消耗速率相等，故①正確；②都是指的逆反應(yīng)方向，故②錯誤；③根據(jù)化學(xué)平衡的基本特征可知③正確；④反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量沒有變化，屬于不變物理量，故④錯誤；⑤A、B、C的物質(zhì)的量之比為1∶3∶3，沒有指明不再變化，故⑤錯誤；反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，根據(jù)ρ=m/V知，密度屬于可變物理量，故⑥正確.答案：C

通過上述典題的分析可知，只要善于從化學(xué)平衡的基本特征、可變物理量是否發(fā)生變化等角度思考，就會使繁雜的化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷變得簡單，避免了諸多教輔資料提供的各種所謂技巧與方法，減輕了機(jī)械記憶的負(fù)擔(dān)與套用的不自信.