1、化学平衡的标志四川省旺苍中学 杨全光 邮编：628200化学平衡即化学平衡状态，是指在一定条件下的可逆反应，在反应之初，正反应速率大于逆反应速率，随着反应进行，正反应速率逐渐减小（反应物浓度减低） ，逆反应速率增大（生成物浓度增大） ，当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不在改变，达到一种表面静止的状态。从化学平衡的定义来看，一个可逆反应达到平衡的根本标志：正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不在改变。当然也可以理解一些间接标志。一.化学平衡状态的根本标志根本标志 I：速率v（正）= v（逆）。对相同物质：v（生成）= v（消耗）0；
2、对不同物质：反应方向相反，大小符合其化学计量数之比。【例 1】 能说明反应 N 2+3H2 2NH3 已达到平衡状态的是A3V 正 (H2)V 正 (N2) B.单位时间内消耗 H2的速率与生成 H2的速率相同C.2V 正 (H2)3V 逆 (NH3) D.NH3的分解速率和 N2的消耗速率速率。 【答案】BC根本标志 II：浓度反应物的浓度与生成物的浓度不在改变（固体的浓度不变不能作为标志） 。以下情形可体现浓度不再改变：各物质的物质的量（或断键与成键的物质的量）、转化率（或产率）、物质的量分数、体积百分数、质量分数不再改变或有色物质（Br 2、I 2、NO 2等）颜色不在改变。 例：对反应
3、NO NOO 2 、 H 2(g)I 2(g) HI（g） 、NO 2 N2O4等体系的颜色不再改变，即 NO2、I 2的浓度不再改变时可作为平衡的标志。【例 2】一定温度下，反应 N2（g）+3H 2(g) 2NH3(g)达到化学平衡状态的标志是Ac(N 2)c(H 2)c(NH 3)132 BN 2，H 2和 NH3的物质的量分数不再改变CN 2与 H2的物质的量之和是 NH3的物质的量 2 倍 D断开mol NN 的同时断开 3mol H-H.【答案】B二.达到化学平衡状态的间接标志所谓“间接标志”是指在特定环境、特定反应中能间接衡量有气体参与的某一可逆反应是否达到化学平衡状态的标志，通
4、常指压强、平均式量、密度等，能间接体现。这类标志可以用理想气体状态方程 PV=nRT（P、V、n、R、T 分别表示压强、体积、物质的量、常数、热力学温度）进行巧妙的判断。PV=nRT 中包含了等效平衡所涉及的所有条件和物质的量之间的关系，即 P、V、T 是条件，n 是物质的量。由于判断化学平衡状态的间接标志很多，这些标志不仅与条件有关，而且与反应前后的分子数目 N（N=nN A , 其中 NA表示阿伏伽德罗常数）有无变化有关。不妨将 PV=nRT 变形为 PV= RT 或 PV= RT 或 P = RT（NNA mM M、 分别表示平均式量、密度） ，因此通过 T、P、 或 V 及 N 等的变
5、化不难判断可逆M M反应是否达到平衡状态。间接标志 I：温度任何化学反应都伴随有能量变化，当体系温度一定时（其他条件不变） ，则平衡。间接标志 II：压强仅适用于反应前后体积 V 不变而反应前后物质的量（反应前后分子数目 N 改变即在反应 aA(g)+ bB(g) gG(g) + hH(g)中 a+bg+h）改变的反应，反应体系中的总压强不随时间变化，则平衡。例：对 N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 适用。H 2(g)I 2(g) HI(g) 不适用。间接标志 III：平均式量凡是有气体质量 m 或反应前后体积 V 不变而分子数目 N 有改变的可逆反应，反应体系中的平均式量不再发生变
6、化，则平衡。 例：在恒容容器里对 N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g)适用；对 C(s)+CO 2(g) 2CO(g) 适用；对 H2(g)I 2(g) HI(g) 不适用。间接标志 IV：密度:仅适用于有气体参加同时亦有非气体参加的可逆反应。混合气体的密度不再发生变化，则平衡。例：固定容积的容器中的反应：对 C(s)+CO2(g ) 2CO(g) 适用；对 2SO 2(g)+O2(g) 2SO3(g)不适用。 间接标志 V：体积反应前后压强不变而分子数目 N 有改变的可逆反应，体积不再发生变化，则平衡。例：对 N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g)适用；H 2(g)I 2(g) H
7、I(g)不适用。间接标志 VI：分子数目反应前后气体分子数目有改变的反应，分子数目不再发生变化，则平衡。例：对 N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 适用；H 2(g)I 2(g) HI(g) 不适用。【例 3】在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再变化时，表明反应 A(s)+2B(g)=C(g)+D(g)已达到平衡的是：A.混合气体的压强 B.混合气体的密度 C.A 物质的量浓度 D.气体的总物质的量【解析】该题中反应前后气体分子数目 N、温度 T 和体积 V 均不变且亦有非气体参加，据间接标志 II 和 IV 及直接标志 II 知： A. C. D. 错。或利用 PV=nRT
8、 的变形式： P = RTM易选出 B。【答案】B总之，能否作为判断平衡的标志就看能否直接或间接的体现 v（正）= v（逆）或各物质的浓度不改变。【练习题】1、下列反应 aA(g)+bB(g) mC(g)+nD(g)在密闭容器中进行，表示其已达到平衡状态的叙述中正确的是( )。A.平衡时的压强与反应起始的压强之比为 m+n/a+bB.用物质 A 表示的反应速度与物质 C 表示的反应速度之比为 a/mC.物质 B 的浓度不随时间而改变D.各物质的浓度相等2、在一定条件下,可逆反应 2 A(g) B(g)+3 C(g)在下列 4 种状态中,处于平衡状态的是（ ）。A.正反应速度 vA=2mol/(
9、Lmin)，逆反应速度 vB=2 mol/(Lmin)B. 正反应速度 vA=1mol/(Lmin)，逆反应速度 vC=1.5mol/(Lmin)C.正反应速度 vA=1mol/(Lmin)，逆反应速度 vB=1.5 mol/(Lmin)D. 正反应速度 vA=2mol/(Lmin)，逆反应速度 vC=2 mol/(Lmin) 3、能够充分说明在恒温下的密闭容器中反应 2SO2(g)+O2 (g) 2SO3(g)已经达到平衡的标志是( )。A.容器中气体总物质的量不随时间的变化而改变 B.容器中 SO2和 SO3的浓度相同C.容器中 SO2、O 2、SO 3的物质的量为 2:1:2 D.容器中
10、密度不随时间的变化而改变4、在 2NO2(g) N2O4(g)的可逆反应中,下列状态一定属于平衡状态的是( )。A.N2O4和 NO2的分子数比为 1:2 B.平衡体系的颜色一定不再改变C.N2O4和 NO2的浓度相等 D.单位时间有 1 mol N2O4变为 NO2的同时，有 1mol NO2变为 N2O4 5、可逆反应2NO 2 2NO+O2在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是： （ ）单位时间内生成 n molO2的同时生成 2n molNO2 单位时间内生成 n molO2 的同时，生成 2n mol NO 用 NO2、NO、O 2 的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为 2 : 2
11、 : 1 的状态 混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A. B. C. D. 6、将 1L N2和 3L H2充入一密闭容器中，使其在一定条件下达到平衡 N2+3H2 2NH3，下列哪些状态一定是平衡状态 （ ）混合气体的体积变为最初体积一半的状态 N 2、H 2、NH 3的总物质的量不随时间改变而改变的状态N 2、H 2、NH 3的总质量不随时间而改变的状态单位时间内 1L NH3分解的同时，有 0.5L N2生成的状态 单位时间内 1L NH3分解的同时，有 0.5L N2也分解的状态N 2、H 2、NH 3三者浓度相等的的状
12、态。7、下列情况中说明 2HI（g） H2（g）+I 2（g）已达平衡状态的是 （ ）单位时间内生成 n mol H2的同时，生成 n mol HI1 个 HH 键断裂的同时有 2 个 HI键断裂混合气体中百分组成为 HI% = I2%反应速率 (H 2) = (I 2) = (HI)混合气体中 c(HI) c(H 2) c(I 2) = 211 时温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化温度和体积一定时，容器内压强不再变化条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化。【练习题答案】 1、C 2、B 3、A 4、B 5、B 6、 7、
