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判断化学平衡状态的方法

2019-04-29覃芳兰

关键词:平衡变量

覃芳兰

【关键词】可逆;平衡;正逆;变量

【中图分类号】G642.1 【文献标识码】A

【文章编号】2095-3089(2019)07-0289-01

一个可逆反应达到化学平衡时,正逆反应速率相等,各组分的浓度不再变化,其中正逆相等指的是速率必须是一个正反应速率,一个逆反应速率,且经过换算后同一物质的减少速率和生成速率相等;变量不变指的是如果一个量是随着反应进行而改变的,当不变时为平衡状态;一个随反应的进行保持不变的量,不能作为是否达到平衡状态的判断依据。

例1:可逆反应:2NO22NO+O2在体积固定的密闭容器中,达到平衡状态的标志是( )

①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2;②用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率比为2:2:1的状态;③混合气体的颜色不再改变的状态;④混合气体的密度不再改变的状态;⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变的状态;⑥混合气体的压强不再改变的状态

A.①②③④ B.③④⑤⑥ C.①③⑤⑥ D.全部

解析:①生成O2为正向,生成NO2为逆向,当生成 nmolO2的同时,消耗了2nmolNO2,即对于NO2来说,正逆相等,正确;②速率比未说明是否为可逆,错误;③ NO2为有色气体,当混合气体的颜色不再改变,即NO2的浓度不再发生不变,即变量不变,正确;④该反应中,体积不变,气体的总质量不变,密度恒定,错误;⑤气体的总质量m(总)不变,n(总)变,m(总)/ n(总)不变,即变量不变,混合气体的平均摩尔质量不再改变,正确;⑥由PV=nRT中,T、V恒定,R为常数,n(总)为变量,P(总)也是变量,混合气体的压强不再发生变化,即变量不变,正确;选C。

例2:一定温度下在容积恒定的密闭容器中,进行如下可逆反应:A(s)+2B(g) C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是( )

①混合气体的密度不再变化时②容器内气体的压强不再变化时③混合气体的总物质的量不再变化时④B的物质的量浓度不再变化时⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态⑥当v正(B)=2v逆(C)

A.①④⑤⑥ B.②③⑥ C.②④⑤⑥ D.只有④

解析:①该反应中,体积不变,气体的总质量变化,密度恒定,即变量不变,正确;②由PV=nRT中,T、V恒定,R为常数,n(气总)为恒量,P(总)也是恒量,错误;③反应方程式中,物质的量总是与化学计量数成正比,该反应中,反应前后气体的化学计量数不变,n(气总)为恒量,由PV=nRT中,T、V恒定,R为常数,n(气总)为恒量,P(总)也是恒量,错误;④B为反应物,浓度不断减少,当B的物质的量浓度不再变化,即变量不变,正确;⑤气体的总质量m(总)为变量,n(总)不变,m(总)/ n(总)不变,即变量不变,混合气体的平均摩尔质量不再改变,正确;⑥因 v正(B)= 2v正(C),当v正(B)=2v逆(C),即v正(C) =v逆(C),正逆相等,正确;选A。

(2017全国3卷,28)(4)298 K时,将20 mL 3x mol·L-1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L-1 I2和20 mL NaOH溶液混合,發生反应:AsO3-3(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)(aq)+2I-(aq)+ H2O(l)。溶液中c(AsO3-4)与反应时间(t)的关系如图所示。

①下列可判断反应达到平衡的是__________(填标号)。

a.溶液的pH不再变化 b.v(I-)=2v(AsO3-3)

c.c(AsO3-4)/c(AsO3-3)不再变化/c()不再变化d.c(I-)=y mol·L-1

解析:a.由反应方程式可知,碱参与反应,溶液的pH会发生变化,溶液的pH不再变化 即变量不变,正确;b.速率不一定正逆,错误;c.随着反应的进行,c(AsO3-4)的浓度增大, c(AsO3-3)的浓度减小,c(AsO3-4)/c(AsO3-3)不再变化,即变量不变,正确;d.由图像可知,平衡时c(AsO3-4)=y mol·L-1,c(I-)=2y mol·L-1,错误;选a、c。

(2018北京丰台区调研)能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是未来重要的能源物质之一。一定条件下,恒温密闭容器中,发生反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。下列能充分说明该反应已达化学平衡状态的是( )

A.正逆反应速率都等于零 B.CO、H2 、CH3OH的浓度不在变化

C. CO、H2 、CH3OH的浓度相等 D. CO、H2 、CH3OH在密闭容器中共存

解析:可逆反应,平衡时速率不可能为0,A错;CO、H2 、CH3OH的浓度在反应过程发生变化,浓度不变,即变量不变,B正确;浓度相等不能说明变量不变,C错;CO、H2 、CH3OH在密闭容器中共存,只能说明是可逆反应,D错;选B。

参考文献

[1]导与练-化学,二轮复习[J].人民教育出版社,2019.

[2]导与练-化学,一轮复习[J].人民教育出版社,2019.

[3]王明召,高盘良,王磊.化学反应原理 选修四[J].山东科学技术出版,2015.7.

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