【例題1】可逆反應:
,在體積固定的密閉容器中,達到平衡狀态的标志是 本文來自化學自習室!
① 單位時間内生成n mol O2的同時生成2n mol NO2
② 單位時間内生成n mol O2的同時生成2n mol NO
③ 用NO2、NO、O2表示的反應速率的比為2 : 2 : 1的狀态 本文來自化學自習室!
④ 混合氣體的顔色不再改變的狀态 本文來自化學自習室!
⑤ 混合氣體的密度不再改變的狀态
⑥ 混合氣體的壓強不再改變的狀态
⑦ 混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀态
A. ①④⑥⑦ B. ②③⑤⑦ C. ①③④⑤ D. 全部
解析:①單位時間内生成n mol O2必消耗2n mol NO2,而生成2n mol NO2時,必消耗n mol O2,能說明反應達到平衡;②不能說明;③中無論達到平衡與否,化學反應速率都等于化學計量系數之比;④有顔色的氣體顔色不變,則表示物質的濃度不再變化,說明反應已達到平衡;⑤體積固定,氣體質量反應前後守恒,密度始終不變;⑥反應前後△V ≠ 0,壓強不變,意味着各物質的含量不再變化;⑦由于氣體的質量不變,氣體的平均相對分子質量不變時,說明氣體中各物質的量不變,該反應△V ≠ 0,能說明該反應達到平衡。
答案:A
點撥:化學平衡狀态的根本标志是:①v(正) = v(逆),②各組分百分含量不變。在解題時要牢牢抓住這兩個根本标志,并明确氣體的顔色、密度、壓強、平均相對分子質量的變化與根本标志的關系,才能全面分析,正确作答。 本文來自化學自習室!
【例題2】在一定溫度下的恒容密閉容器中,能說明反應
已達到平衡的是:
A.容器内的總壓不随時間變化
B.容器中氣體的平均相對分子質量不随時間變化
C.XY氣體的物質的量分數不變
D.X2和Y2的消耗速率相等
解析:該反應的特點:首先是可逆反應,其次是反應前後氣體體積相等。根據壓強之比等于氣體物質的量之比的推斷,該反應在整個反應過程中總壓強是不變的,A不能說明該反應已經達到平衡。同理推斷,容器中氣體的平均相對分子質量始終不随時間變化,B不能說明該反應已經達到平衡。X2和Y2的化學計量數相等,其消耗速率始終相等,D不能說明該反應已經達到平衡。C選項符合題意,能說明該反應已經達到平衡。
答案:C
點撥:結合化學反應方程式的特點,反應前後系數不變,正确利用直接标志與間接标志判斷。
【例題3】在一定溫度下可逆反應
達到平衡的标志是:
A.C的生成速率與C的分解速率相等
B.單位時間生成n mol A,同時生成3n mol B
C.A、B、C的濃度不再發生變化
D.A、B、C的分子個數比為1 : 3 : 2
解析:化學平衡的标志是正反應速率與逆反應速率相等,C的生成速率是正反應速率,C的分解速率是逆反應速率,因此A選項正确;A、B、C的濃度不再發生變化,是平衡狀态的宏觀表現,因此選項C正确;B選項中由于A、B都是逆反應速率,與正反應無關,因此錯誤;A、B、C的分子個數比為1 : 3 : 2的偶然存在性,不能作為判斷平衡标志的依據。
答案:A、C
點撥:化學平衡的标志①: v(正) = v(逆);②反應混合物中各組分的濃度和含量不變。用速率描述時,一定要注意一“正”、一“逆”,且相等。
【練習1】對于可逆反應
下列叙述能夠說明已達到平衡狀态的是
A.各物質的量的濃度比2 : 1: 1
B.容器内的總壓不随時間變化
C.斷裂2 mol H-I鍵的同時生成1 mol I-I鍵
D.混合氣體的顔色不再變化時
答案:D
點撥:該反應的特點是反應前後氣體物質的化學計量系數和相等,因此壓強始終保持不變;因此B選項錯誤;在反應過程中的任意時刻斷裂2 mol H-I鍵的同時生成1 mol I-I鍵,因此C選項錯誤。
【練習2】在恒容密閉容器中,不能作為反應
達到平衡的标志是:
A.混合氣體的分子數之比為2 : 1: 2
B.混合氣體的壓強不再發生變化
C.混合氣體的平均相對分子質量不再發生變化
D.混合氣體的密度不再發生變化
答案:A、D
點撥:A選項是在特殊情況下出現的情況,B、C選項均說明混合氣體的物質的量不再變化,D選項利用公式d= m/V, m、V不變,所以密度一直不變。
【練習3】在一定溫度下的密閉容器中,當物質的下列物理量不再變化時,表明反應
A(s) 2B(g)
C(g) D(g)已達到平衡的是
A. 混合氣體的壓強 B. 混合氣體的密度
C. B的物質的量濃度 D. 氣體的總物質的量
解析:題給反應是一個反應前後氣體分子總數不變的可逆反應。顯然混合氣體壓強和總的物質的量始終保持不變,不能用來判斷反應是否達到平衡;由于A是固體,所以密度是一個變化量,那麼B的濃度也是一個變化量,因此當混合氣體的密度、B的物質的量濃度不再變化時,說明反應已達平衡。
答案:B、C
四:應注意的問題:
(1)正逆反應速率相等與反應混合物中各組分的百分含量均保持不變是判斷化學平衡狀态的基本方法。這兩個關系中的任何一個都可以單獨用作判斷化學反應是否達到平衡狀态的标準。
(2)在
反應中,v(A) : v(B) : v(C) : v(D) = m : n : p : q,在應用v(正) = v(逆)判斷化學平衡狀态時要充分注意這一點。
(3)化學平衡狀态中,反應混合物裡各組成成分的濃度(或百分比含量)保持不變,但是反應混合物裡各組成成分的濃度(或百分含量)保持不變的化學反應狀态并不一定是化學平衡狀态。因此,在應用反應混合物裡各組成成分的濃度、百分含量、物質的顔色、氣體的壓強、氣體的密度、氣體的平均摩爾質量等判斷化學平衡狀态時,一定要慎重。
(4)向氣相化學平衡體系加入惰性氣體以後,化學平衡是否被破壞,要按照“增大氣體壓強,化學平衡向氣體體積縮小的反應方向移動;減小壓強化學平衡向氣體體積擴大的反應方向移動”的原則作分析判斷。
(5)物質的化學變化都伴随着能量的變化。處在絕熱容器内的可逆反應,當體系内的溫度恒定時,化學反應的狀态是平衡狀态。
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