连娟
关于化学平衡状态的判断这个问题在高考试题中经常出现,结合近年高考试题对这一知识点进行简要分析。
1直接判断依据
根据化学平衡状态的定义不难得出化学平衡状态判断的直接判断依据:①正反应速率等于逆反应速率,但不等于零。(需要注意的是增正=增逆是针对同一反应物或同一生成物而言)②各组分的浓度保持不变。但不管是平时的练习题还是高考试题很少直接用到直接判断依据平衡判断,基本上是通过化学平衡状态的直接判断依据推导出化学平衡状态的间接判断依据,利用化学平衡状态的间接判断依据判断。
2间接判断依据
2.1与增正=增逆等价的判断依据。
①同一物质:若同一物质的生成速率等于它的消耗速率,如:增正生成=增逆消耗,则说明反应达到平衡状态。②不同物质:若用不同物质表示的正、逆反应速率,正、逆反应速率数值之比等于其化学计量数之比,说明反应达到平衡状态。③化学键断裂情况与化学键生成情况。对同一物质而言,若断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等则说明反应达到平衡状态。对不同物质而言,与各物质的化学计量数和分子内的化学键多少有关。
例1.(2011海南)对于可逆反应H2(g)+I2(g)2HI(g)在温度一定下由H2(g)和I2(g)开始反应,下列说法正确的是:
A.H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2:1
B.反应进行的净速率是正、逆反应速率之差
C.正、逆反应速率的比值是恒定的
D.达到平衡时,正、逆反应速率相等[答案]BD命题立意:可逆反应中的速率问题考查。
解析:A选项中,速率之比等于计量数之比,应为1:2;B选项出现的净速率在中学没出现过,但根据平均速率的求算,为反应物的净减少量,该项正确;C项明显错误,反应过程中,正反应速率是减小的过程,而逆反应速率是增大的过程;D选项是平衡定义中来,正确。
2.2与“各组分的浓度保持不变”等价的判断依据。①质量不再改变:各组成成分的质量不再改变,各反应物或生成物的质量不再改变,各组成成分的质量分数不再改变,说明反应达到平衡状态。
例2.(2011上海25)自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。地壳内每加深1km,压强增大约25000~30000kPa。在地壳内SiO2和HF存在以下平衡:SiO2(s)+4HF(g)SiF4(g)+2H2O(g)+148.9kJ根据题意完成下列填空:如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时,(选填编号)。a.2增正(HF)=增逆(H2O)b.v(H2O)=2v(SiF4)c.SiO2的质量保持不变d.反应物不再转化答案:bc解析:①a.不满足正逆反应速率比等于系数比;d没有抓住化学平衡的“动”这一特征。②物质的量不再改变:各组成成分的物质的量不再改变,各组成成分的物质的量分数不再改变,说明反应达到平衡状态。
例3.(2010浙江高考27,14分)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。
①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是___________。
A.2增(NH3)=增(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变D.密闭容器中氨气的体积分数不变解析:①A.不能表示正逆反应速率相等;B.反应进行则压强增大;C.恒容,反应进行则密度增大;D.反应物是固体,NH3的体积分数始终为2/3。答案:BC。
2.3有颜色变化的体系颜色不再发生变化。有色物质的颜色深浅与有色物质的浓度大小有关,容器内有色物质的颜色不变,反应达到平衡状态。
例4.(2011山东高考28,14分)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-196.6kJ•mol-12NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH=-113.0kJ•mol-1一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是。a.体系压强保持不变b.混合气体颜色保持不变c.SO3和NO的体积比保持不变d.每消耗1molSO3的同时生成1molNO2
解析:反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的特点是体积不变的、吸热的可逆反应,因此a不能说明。颜色的深浅与气体的浓度大小有关,而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体,所以混合气体颜色保持不变时即说明NO2的浓度不再发生变化,因此b可以说明;SO3和NO是生成物,因此在任何情况下二者的体积比总是满足1:1,c不能说明;SO3和NO2一个作为生成物,一个作为反应物,因此在任何情况下每消耗1molSO3的同时必然会生成1mol原NO2,因此d也不能说明。
作者单位:辽宁省大连市旅顺口区第三高级中学