談化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

余良才

摘 要：化學(xué)平衡狀態(tài)判斷是高中化學(xué)教學(xué)的重難點(diǎn)，介紹了判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的常用方法和審題的一般步驟。

關(guān)鍵詞：化學(xué)平衡狀態(tài)；特征；判斷方法；步驟

高中化學(xué)反應(yīng)原理中的化學(xué)平衡是高考常考的考點(diǎn)，也是學(xué)生普遍覺得較難的內(nèi)容，理論性較強(qiáng)，學(xué)生比較難于接受，而化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷則是化學(xué)平衡中最為重要的一個(gè)知識點(diǎn)，更是高考的熱點(diǎn)，學(xué)生經(jīng)常做但是經(jīng)常錯(cuò)，所以教學(xué)中歸納出容易理解、容易記憶的方法就顯得尤為重要。

一、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征

首先要讓學(xué)生理解什么是化學(xué)平衡狀態(tài)，課本上的定義是：在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度不再隨時(shí)間的延長而發(fā)生變化，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡（Chemical equilibrium）。根據(jù)這個(gè)定義，我們可以歸納出化學(xué)平衡狀態(tài)的特征是：逆、等、動(dòng)、定、變。

其中，可逆反應(yīng)是化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的前提，如果是不可逆反應(yīng)就不可能建立平衡狀態(tài)；正逆反應(yīng)速率相等且不等于零是化學(xué)平衡狀態(tài)的實(shí)質(zhì)，只有正逆反應(yīng)速率相等才會(huì)使各組分的消耗量與生成量相等，從表面上看反應(yīng)似乎停止了，而實(shí)際上反應(yīng)還在進(jìn)行，各組分的含量才不會(huì)發(fā)生改變；所以組成保持不變是化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志；一定條件是化學(xué)平衡狀態(tài)的關(guān)鍵，如果條件改變使正逆反應(yīng)速率不相等，則平衡就會(huì)被破壞，平衡就會(huì)發(fā)生移動(dòng)直至建立新的平衡。

二、判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法

根據(jù)以上特征可以將化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的常用方法歸納為3種：

方法1：v正=v逆（實(shí)質(zhì)）；正反應(yīng)速率指的是反應(yīng)物的消耗速率或者是生成物的生成速率，而逆反應(yīng)速率則是指反應(yīng)物的生成速率或者是生成物的消耗速率。

①同一物質(zhì)的生成速率等于其消耗速率，說明v正=v逆，則可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡。

②不同物質(zhì)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，也表示正逆反應(yīng)速率相等。

方法2：各組分百分含量不變（標(biāo)志）：①各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變；②各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不變；③各組分的物質(zhì)的量濃度不變；④各氣體組分的體積分?jǐn)?shù)不變。

方法3：可變量變?yōu)椴豢勺兞俊＿@種方法實(shí)際上是第2種方法即化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志衍變而來的，目的就是方便學(xué)生使用。化學(xué)反應(yīng)如果正向或逆向進(jìn)行的話，某物理量會(huì)發(fā)生變化，我將之稱為可變量，當(dāng)該可變量保持不變了，也就達(dá)到平衡了，如果該物理量本身就為不可變量，則不可作為平衡的判斷依據(jù)。

物理量可以是溫度、壓強(qiáng)、分子數(shù)、顏色、氣體分子量、密度等，其中氣體分子量、密度等這些學(xué)生理解起來有難度。氣體分子量在數(shù)值上等于摩爾質(zhì)量，M=m/n，摩爾質(zhì)量是可變量還是不可變量，需要看氣體的總質(zhì)量和物質(zhì)的量的比值會(huì)不會(huì)改變，所以要看反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)以及氣體的計(jì)量數(shù)之和會(huì)不會(huì)變化，從而判斷摩爾質(zhì)量是否為可變量，能否作為平衡的判斷依據(jù)。又如，氣體密度=氣體質(zhì)量/氣體體積，這同樣要注意物質(zhì)的狀態(tài)，而氣體的體積則要注意容器種類，如果是恒容容器，那么體積是不變的，如果是恒壓容器，則要注意氣體的計(jì)量數(shù)之和前后有沒有發(fā)生改變，從而確定密度到底是不是可變量。

三、審題的一般步驟

在判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)一定要注意條件，絕大多數(shù)考題考查的都是有氣體參加、生成的可逆反應(yīng)，所以要明確體系是在恒溫恒容的條件還是在恒溫恒壓的條件下，同時(shí)還要注意物質(zhì)的狀態(tài)以及氣體的計(jì)量數(shù)變化。于是我歸納出審題的一般步驟：一看容器種類，二看物質(zhì)狀態(tài)，三看氣體計(jì)量數(shù)。

四、典型例題賞析

例1.在一定溫度下，可逆反應(yīng)A（氣）+3B（氣）？葑2C（氣）達(dá)到平衡的標(biāo)志是（ ）

A.C的生成速率與C的分解速率相等

B.單位時(shí)間內(nèi)生成n mol A，同時(shí)生成3n mol B

C.A、B、C的濃度不再變化

D.A、B、C的分子數(shù)比為1∶3∶2

解析：A符合平衡的本質(zhì)，C符合平衡的標(biāo)志，故應(yīng)選AC。

B的錯(cuò)誤在于只知正反應(yīng)速率，不知逆反應(yīng)速率，不論反應(yīng)是否達(dá)到平衡，該關(guān)系總是成立。

D的錯(cuò)誤在于化學(xué)平衡狀態(tài)中雖然各組分含量不會(huì)變化，各分子數(shù)也不會(huì)變化，但是分子數(shù)之比不一定和計(jì)量數(shù)之比相等。答案：AC

例2.在一定溫度下的恒容容器中，當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時(shí)，表明反應(yīng)A（s）+3B（g）？葑2C（g）+D（g）已達(dá)平衡狀態(tài)的是

（ ）

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

解析：該容器為恒溫恒容容器，A為固體，B、C、D均為氣體，所以反應(yīng)前后氣體質(zhì)量會(huì)變化，故混合氣體的密度是可變量，密度不變時(shí)說明達(dá)到平衡狀態(tài)了，B正確；氣體計(jì)量數(shù)之和前后不變，說明該反應(yīng)是氣體總物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，混合氣體的壓強(qiáng)也是不會(huì)變的，所以A、D錯(cuò)誤。答案：BC

例3.在恒溫恒容密閉容器中，有可逆反應(yīng)2NO2？葑N2O4，ΔH<0，下列能說明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)的是（ ）

①NO2締合生成N2O4的速率與N2O4分解生成NO2的速率相等時(shí) ②[NO2]=[N2O4]時(shí) ③N2O4處于不再分解時(shí) ④NO2的分子數(shù)與N2O4分子數(shù)比為2∶1時(shí) ⑤體系顏色深淺不再發(fā)生改變時(shí) ⑥反應(yīng)器中壓強(qiáng)不再隨時(shí)間變化時(shí) ⑦混合氣體的平均分子量保持不變時(shí) ⑧混合氣體的密度保持不變時(shí)

A.①③⑤⑧ B.②④⑥⑧

C.③⑤⑦ D.⑤⑥⑦

解析：該容器是恒溫恒容容器，反應(yīng)物、生成物都是氣體，氣體體積、質(zhì)量均不變，密度就是不可變量，⑧不能判斷是否達(dá)平衡，氣體計(jì)量數(shù)變小，是一個(gè)氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，故壓強(qiáng)是可變量，分子量是可變量，顏色不變說明NO2濃度不變了，所以⑤⑥⑦正確。②③④錯(cuò)誤，①表示NO2的消耗速率與N2O4的分解速率相等，故錯(cuò)誤。答案：D

以上是判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的一般方法，也是常用方法，除此之外，還可以根據(jù)濃度熵和平衡常數(shù)的大小進(jìn)行比較，如果濃度熵等于平衡常數(shù)的值，那么也說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。審題步驟和解題方法我們可以熟記，但是在使用過程中一定要靈活運(yùn)用，不可死記硬背。

參考文獻(xiàn)：

王磊.化學(xué)2.山東科學(xué)技術(shù)出版社，2007-07.

（作者單位 廣東省惠州市崇雅中學(xué)）