余文龍 林曼斌 林燕如

(韓山師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東 潮州 521041)

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判斷化學(xué)反應(yīng)平衡的標(biāo)志

余文龍 林曼斌 林燕如

(韓山師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東 潮州 521041)

化學(xué)反應(yīng)平衡是中學(xué)教學(xué)中的一個(gè)重點(diǎn)，也是歷年來(lái)化學(xué)高考的必考點(diǎn)。通過(guò)對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡標(biāo)志的認(rèn)識(shí)，可快速準(zhǔn)確判斷化學(xué)反應(yīng)平衡。本文通過(guò)對(duì)一般可逆反應(yīng)和一些特殊的可逆反應(yīng)的分析，總結(jié)出有效可行的化學(xué)反應(yīng)平衡的標(biāo)志，是判斷化學(xué)反應(yīng)平衡的上策。希望本文對(duì)正在備考的高三學(xué)生以及老師有所幫助。

可逆反應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)平衡 化學(xué)反應(yīng)平衡的標(biāo)志 化學(xué)鍵 反應(yīng)速率

判斷化學(xué)反應(yīng)平衡的的基礎(chǔ)是認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)平衡的一些標(biāo)志，牢記并能熟練掌握化學(xué)反應(yīng)平衡的標(biāo)志是快速判斷化學(xué)反映平衡的重要依據(jù)?？v觀近幾年的全國(guó)各地高考考卷，化學(xué)反應(yīng)平衡是一大考點(diǎn)，考察頻率相當(dāng)?shù)母撸瑫r(shí)難度又不大，是可以通過(guò)日常練習(xí)后完成的。因此，想要在高考中確保拿到這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的分?jǐn)?shù)，就要求對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡的標(biāo)志有清晰的了解。下面為廣大考生介紹幾種代表化學(xué)反應(yīng)平衡的標(biāo)志。

標(biāo)志一：生成速率和消耗速率。

1 可作為判斷標(biāo)志

(1)對(duì)于參加反應(yīng)的同一物質(zhì)，單位時(shí)間內(nèi)：

V生成(A/B/C)=V消耗(A/B/C)

①單位時(shí)間內(nèi)生成Kmol(K為常數(shù)，下同)的A物質(zhì)，消耗Kmol的A物質(zhì)；

②單位時(shí)間內(nèi)生成Kmol的B物質(zhì)，消耗Kmol的B物質(zhì)；

③單位時(shí)間內(nèi)生成Kmol的C物質(zhì)，消耗Kmol的C物質(zhì)。

(2)對(duì)于參加反應(yīng)的不同物質(zhì)，單位時(shí)間內(nèi)：

①單位時(shí)間內(nèi)生成2mol的A物質(zhì)，生成3mol的B物質(zhì)；

②單位時(shí)間內(nèi)生成2mol的A物質(zhì)，生成1mol的C物質(zhì)；

③單位時(shí)間內(nèi)消耗2mol的A物質(zhì)，消耗3mol的B物質(zhì)；

④單位時(shí)間內(nèi)消耗2mol的A物質(zhì)，消耗1mol的C物質(zhì)；

⑤單位時(shí)間內(nèi)生成3mol的B物質(zhì)，消耗1mol的C物質(zhì)；

⑥單位時(shí)間內(nèi)消耗Bmol的B物質(zhì)，生成1mol的C物質(zhì)。

(3)公式表達(dá)：

①3V生成(A)=2V生成(B)，或者3V消耗(A)=2V消耗(B)；

②V生成(A)=2V生成(C)，或者V消耗(A)=2V消耗(C)；

③V生成(B)=3V消耗(C)，或者V消耗(B)=3V生成(C)。

2 不可作為判斷標(biāo)志：(易錯(cuò)誤區(qū))

(1)①單位時(shí)間內(nèi)消耗2mol的A物質(zhì)，生成3mol的B物質(zhì)；

②單位時(shí)間內(nèi)消耗2mol的A物質(zhì)，生成1mol的C物質(zhì)；

③單位時(shí)間內(nèi)生成2mol的A物質(zhì)，消耗3mol的B物質(zhì)；

④單位時(shí)間內(nèi)生成2mol的A物質(zhì)，消耗1mol的C物質(zhì)；

⑤單位時(shí)間內(nèi)生成3mol的B物質(zhì)，生成1mol的C物質(zhì)；

⑥單位時(shí)間內(nèi)消耗3mol的B物質(zhì)，消耗1mol的C物質(zhì)。

(2)①3V生成(A)=2V消耗(B)，或者3V消耗(A)=2V生成(B)；

②V生成(A)=2V消耗(C)，或者V消耗(A)=2V生成(C)；

③V生成(B)=3V生成(C)，或者V消耗(B)=3V消耗(C)。

針對(duì)訓(xùn)練1

可逆反應(yīng)2NO+O22NO2可作為化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志的是(C)。

A、單位時(shí)間內(nèi)，消耗2mol的NO也消耗1mol的O2；

B、V消耗(NO)/V生成(NO2)=1：1；

C、單位時(shí)間內(nèi)，消耗1mol的NO也同時(shí)生成1mol的NO；

D、V消耗(NO)/V消耗(O2)=1：2。

標(biāo)志二：化學(xué)鍵

以3H2+N22NH3為例進(jìn)行說(shuō)明：

1 可作為判斷標(biāo)志

(1)對(duì)于參加反應(yīng)的同一物質(zhì)，單位時(shí)間內(nèi)，化學(xué)鍵斷裂數(shù)等于生成數(shù)：

①單位時(shí)間內(nèi)斷裂Kmol(K為常數(shù)，下同)的N-N，生成Kmol的N-N；

②單位時(shí)間內(nèi)斷裂Kmol的H-H，生成Kmol的H-H；

③單位時(shí)間內(nèi)斷裂Kmol的N-H，生成Kmol的N-H。

(2)對(duì)于參加反應(yīng)的不同物質(zhì)，單位時(shí)間內(nèi)，化學(xué)鍵斷裂生成數(shù)具有一定的比例關(guān)系：

①單位時(shí)間內(nèi)斷裂3Kmol的H-H，生成Kmol的N-N；

②單位時(shí)間內(nèi)斷裂Kmol的N-N，生成3Kmol的H-H；

③單位時(shí)間內(nèi)生成6Kmol的N-H，生成3Kmol的H-H；

④單位時(shí)間內(nèi)斷裂3Kmol的H-H，斷裂6Kmol的N-H；

⑤單位時(shí)間內(nèi)生成6Kmol的N-H，生成Kmol的N-N；

⑥單位時(shí)間內(nèi)斷裂Kmol的N-N，斷裂6Kmol的N-H。

2 不可作為判斷的依據(jù)

①單位時(shí)間內(nèi)斷裂3Kmol的H-H，斷裂Kmol的N-N；

②單位時(shí)間內(nèi)生成Kmol的N-N，生成3Kmol的H-H；

③單位時(shí)間內(nèi)斷裂6Kmol的N-H，生成3Kmol的H-H；

④單位時(shí)間內(nèi)斷裂3Kmol的H-H，生成6Kmol的N-H；

⑤單位時(shí)間內(nèi)斷裂6Kmol的N-H，生成Kmol的N-N；

⑥單位時(shí)間內(nèi)斷裂Kmol的N-N，生成6Kmol的N-H。

3 特別注意

某些物質(zhì)一個(gè)分子只含一個(gè)鍵。如H2、O2、N2等，只有一個(gè)H-H、O-O、N≡N。

但是，某些物質(zhì)一個(gè)分子含多個(gè)鍵。如H2O、NH3、CH4分別含有2個(gè)H-O鍵、3個(gè)N-H鍵、4個(gè)C-H鍵。

針對(duì)訓(xùn)練2

下列說(shuō)法中，可以表明反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)已達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是(C)。

A.1molC—O鍵斷裂的同時(shí)，有4molC—H鍵形成；

B.2molH—O鍵形成的同時(shí)，有3molH—H鍵斷裂；

C.1molC—H鍵斷裂的同時(shí)，有1molC—H鍵形成；

D.3molH—H鍵斷裂的同時(shí)，有1molC—O鍵斷裂。

標(biāo)志三：物質(zhì)的濃度

以3H2+N22NH3為例進(jìn)行說(shuō)明：

1 從質(zhì)量進(jìn)行分析

各組分質(zhì)量不再發(fā)生變化；

反應(yīng)物總質(zhì)量或生成物總質(zhì)量不再發(fā)生變化；

各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化；

H2和N2和NH3的質(zhì)量都不再發(fā)生變化；

H2和N2和NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化。

2 從物質(zhì)的量進(jìn)行分析

各組分物質(zhì)的量不再發(fā)生變化；

組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化；

H2和N2和NH3的物質(zhì)的量都不再發(fā)生變化；

H2和N2和NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化。

針對(duì)訓(xùn)練3

A.B的物質(zhì)的量濃度不變；

B.C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化；

C.A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不發(fā)生變化；

D.ABC的總質(zhì)量不變。

其他特殊標(biāo)志：

1 壓強(qiáng)：(在恒溫、恒容條件下)

當(dāng)m+n≠p+q時(shí)，其他條件一定時(shí)，總壓強(qiáng)不變則反應(yīng)達(dá)到平衡；

當(dāng)m+n=p+q時(shí)，即使其他條件一定，總壓強(qiáng)不變無(wú)法判斷是否平衡。

2 體積：(在恒溫、恒壓條件下)

當(dāng)m+n≠p+q時(shí)，其他條件一定時(shí)，總體積不變則反應(yīng)達(dá)到平衡；

當(dāng)m+n=p+q時(shí)，即使其他條件一定，總體積不變無(wú)法判斷是否平衡。

3 物質(zhì)的量：

當(dāng)m+n≠p+q時(shí)，其他條件一定時(shí)，總物質(zhì)的量不變則反應(yīng)達(dá)到平衡；

當(dāng)m+n=p+q時(shí)，即使其他條件一定，總物質(zhì)的量不變無(wú)法判斷是否平衡。

4 平均摩爾質(zhì)量：

利用M=m(總質(zhì)量)/n(總物質(zhì)的量)公式可得：

當(dāng)m+n≠p+q時(shí)，其他條件一定時(shí)，平均摩爾質(zhì)量不變則反應(yīng)達(dá)到平衡；

當(dāng)m+n=p+q時(shí)，即使其他條件一定，平均摩爾質(zhì)量不變無(wú)法判斷是否平衡。

5 混合氣體的密度：

利用ρ=m/V公式，可得：

(1)恒容：

無(wú)論m+n≠p+q還是m+n=p+q，氣體密度變與不變都無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡，但是，

氣體密度不變是反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志。

(2)恒壓：

當(dāng)m+n≠p+q時(shí)，氣體密度不變是反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志；

當(dāng)m+n=p+q時(shí)，氣體密度不變不是反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志；

6顏色：

對(duì)于有顏色變化的可逆反應(yīng)，顏色不再發(fā)生變化是化學(xué)平衡的標(biāo)志，

比如，2NO2N2O4當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體顏色不再變化。

7 溫度：

化學(xué)反應(yīng)一定伴隨著能量變化，所以當(dāng)反應(yīng)中能量不再改變時(shí)，即達(dá)到平衡狀態(tài)。

8 轉(zhuǎn)化率：

可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大，即是反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。所以，轉(zhuǎn)化率不變是反應(yīng)平衡的標(biāo)志。

針對(duì)訓(xùn)練4

在一定溫度下的密閉容器中，當(dāng)物質(zhì)的下列物理量不再變化時(shí)，表明反應(yīng)：

A.混合氣體的壓強(qiáng)；

B.混合氣體的密度；

C.B的物質(zhì)的量濃度；

D.氣體的總物質(zhì)的量。

綜合訓(xùn)練

對(duì)于3H2+N22NH3可作為化學(xué)反應(yīng)平衡的標(biāo)志的是(D)。

A.單位時(shí)間內(nèi)，消耗3mol的氫氣，生成2mol的氨氣；

B.單位時(shí)間內(nèi)，斷裂1mol的N≡N，形成2mol的N—H；

C.恒溫、恒容條件下，混合氣體的密度不變；

D.在恒溫、恒容條件下，混合氣體總壓強(qiáng)不變。

總之，反應(yīng)前后一直發(fā)生改變的物理量不再發(fā)生改變則可以作為平衡的標(biāo)志，而反應(yīng)前后一直不變的物質(zhì)量恒定則不可以作為平衡的標(biāo)志。

[1]魯科版高中化學(xué)選修《化學(xué)反應(yīng)原理》