1、化学平衡标志的判断方法武汉市新洲区第三中学化学组 李传兰化学平衡标志的判断能考察学生对化学平衡状态概念的理解和综合应用的能力,一直都是高考的热点之一。为了方便解题,现将考点和方法归纳如下:1下列选项中哪些可以证明恒温恒容下可逆反应 N2（g） +3H2(g) 2NH3(g) 已达化学平衡状态？各组分的浓度一定相等 各组分的浓度之比等于计量数之比 各组分的变化浓度之比等于计量数之比 各组分的质量不变或物质的量不变或质量分数不变或物质的量浓度不变 氨气的生成速率等于氨气的分解速率 单位时间内生成 1 摩尔碘蒸气同时生成 2 摩尔氨气 1 个氮氮叁键断裂的同时有 3 个氢氢键断裂 1 个氮氮叁键断裂
2、的同时有 6 个氮氢键断裂 压强不变 混合气的质量不变 混合气的密度不变 混合气的物质的量不变 混合气的摩尔质量不变 混合气颜色不变点评：研究各组分，与起始量有关，不是平衡标志；任何时刻都满足，不是平衡标志；是直接依据，是平衡标志。研究正反应速率与逆反应速率是否相等，只有满足一个是正反应速率一个是逆反应速率，且用不同物质表示要符合计量数之比才是平衡标志，故是平衡标志，不是。至研究混合气，要考虑可逆反应的特点如反应前后气体的物质的量是否变化，气体的质量是否变化，气体的颜色是否变化，还要考虑装置的特点如恒温恒压还是恒温恒容。如果这个量始终不变就不是平衡标志，如果这个量在反应过程中一直在变，当它不变
3、时就一定达到化学平衡状态。该反应的特点是反应前后气体的总质量不变而气体的物质的量发生变化，装置特点是恒温恒容，气体颜色始终为无色。故是平衡标志，不是。提示：由理想气体状态方程 PV=nRT，恒温恒容时 P 与 n 成正比，恒温恒压时 P 与 V 成正比。恒温恒压时，哪些是该反应达化学平衡的标志？答案：2对于 H2（g）+ I2(g) 2HI(g)，在一定条件下，H 2和 HI 均为无色，I2为紫色蒸气。恒温恒容时，至中哪些是该反应达化学平衡的标志？点评：该反应的特点是反应前后气体的质量不变，气体的物质的量也不变，而气体的颜色深浅却变了（因为反应前后碘蒸气的浓度变化了） 。据上题所述方法，答案为
4、恒温恒压时，至中哪些是该反应达化学平衡的标志？答案为3对于 2A（g）+B(g) 2C(s)+4D(g)，其中 A. B. D 均为无色气体。 恒温恒容时，至中哪些是该反应达化学平衡的标志？点评：该反应的特点是反应前后气体的质量变化了（因为 C 为固体） ，气体的物质的量也变了，而气体的颜色没变（仍然为无色） 。再结合装置特点，答案为恒温恒压时，至中哪些是该反应达化学平衡的标志？答案为4若将上题 3 中 D 的计量数改为 3，则：恒温恒容时，至中哪些是该反应达化学平衡的标志？点评：该反应的特点是反应前后气体的质量变了，而气体的物质的量不变，气体的颜色没变（仍然为无色） 。再结合装置特点，答案为
5、。恒温恒压时，至中哪些是该反应达化学平衡的标志？答案为。5任何一个化学反应都伴随着能量变化，若一个可逆反应的正反应是放热反应，那么其逆反应一定是吸热反应。假设该反应与外界没有热交换，那么当体系的温度不变时，该反应是否一定达到了化学平衡？点评：若该反应从正反应方向建立平衡，整个过程中正反应放出的热量大于逆反应吸收的热量，温度会一直升高（假设该反应与外界没有热交换） ，但是一旦温度达到定值，说明正反应放出的热量等于逆反应吸收的热量，即正反应速率等于逆反应速率，该反应在一定条件下进行到最大程度，达到了化学平衡。小结 ： 正反应速率和逆反应速率相等与反应混合物中各组分的百分含量保持不变是化学平衡的根本
6、标志，是判断可逆反应达到化学平衡状态的核心依据和直接依据。可逆反应具备这两个特征之一，它就一定达到了化学平衡状态。其它标志都是由这两个直接标志衍生出来的间接标志或特殊标志，如容器内的总压强一定，混合气的总质量一定或总物质的量一定或密度一定或摩尔质量一定或颜色一定等，到底是不是平衡的标志需要结合可逆反应的特点以及装置的特点进行讨论而定之。随堂检测：1恒温恒容时，能表示反应 X（g）+2Y(g) 2Z(g)一定达到化学平衡状态的是（ ）A X.Y.Z 的物质的量之比为 1：2：2 B X.Y.Z 的浓度不再变化C 容器中的压强不再变化 D 单位时间内生成 nmolZ,同时生成 2nmolY2恒温恒
7、容时，能表示反应 A(s)+3B(g) C(g)+2D(g)一定达到化学平衡状态的是（各组分气体均为无色） （ ）恒温恒压时，能表示反应 A(s)+3B(g) C(g)+2D(g)一定达到化学平衡状态的是（各组分气体均为无色） （ ）单位时间内消耗 3amolB 的同时，生成 amolC B.C.D 的浓度不再变化B.C.D 的浓度相等 气体的物质的量不再变化气体的平均摩尔质量不再变化 气体的密度不再变化气体颜色不变 容器内的总压强不变参考答案：1 BC2 酸，碱加水稀释后 PH 的计算武汉市新洲区第三中学化学组 李传兰一.强酸强碱稀释后 PH 的计算例 1：以下是某些学生的答卷：PH3 的盐
8、酸稀释 10 倍，PH= 4 ；PH3 的盐酸稀释 10000 倍，PH= 7；PH3 的盐酸稀释 100000 倍，PH= 8 解析：其解题思路是稀释前后，n(H +)不变，若稀释 10n 倍 C(H+)减至原来的1/10n，故 PH 增大 n 个单位。显然后两个答案是错的错因：此结论在稀释程度不大时是成立的，因为可忽略水电离的 H+，可认为H+的量全部是由强酸提供的，而稀释过程中，强酸的电离不存在平衡，故 H+的物质的量不变。但当强酸稀释程度很大时，即酸电离的 C(H+)小于或等于水电离的 n(H+)时，水电离的 H+不能忽略。因为此时溶液中的 n(H+)=n(H+)酸 +n(H+)水 ，
9、但水电离的 n(H+)增大，故 n(H+)增大了。如：PH3 的盐酸稀释 104 倍仍为酸性，因为盐酸电离 C(H+)10 7 mol/L，.水电离的 C(H+)略小于 107 mol/L，则溶液中的 C(H+) 107 mol/L,故稀释后溶液的PH，=，104 mol/L，所以 PH bn,PH 相同的强碱与弱碱稀释相同的倍数，弱碱的 C(OH )反而大，故 PH 大些巩固练习：1有两种 PH 都等于 2 的酸溶液，一种是强酸，一种是弱酸，现只有石蕊试液，酚酞试液，PH 试纸和蒸馏水，而没有其他试剂，简述如何用最简便的方法来鉴别哪瓶是强酸？2PH 相同的盐酸与醋酸溶液，分别加水稀释 n 倍
10、和 m 倍，PH 仍保持相同，则m _ n填 = = 3. PH 计算中的几例错解剖析武汉市新洲区第三中学化学组 李传兰有关溶液 PH 的计算一直是化学高考的热点之一，它涉及水的电离,水的离子积,酸碱中和反应,物质的量和物质的量浓度等有关的知识. 也是学生易出错的题型之一，为了方便解此易错题目，特将错解剖析，解题方法及相关规律归纳如下：一.单一强酸强碱溶液的 PH 计算例 1.某温度时,测得纯水中(H +)=10-6mol/L.求此温度下 ,(1)0.01 mol/L 的盐酸 PH=2(2) 0.01 mol/L 的 NaOH 溶液 PH=12错因分析 (2)错,正确值为 10。因为据 C(强
11、酸) 可求 C(H+),进而求 PH，据 C(强碱) 先求 C(OH-),再据 KW 求 C(H+),最后求 PH.， 而 KW 与温度有关。正确分析 此温下， Kw=10-610-6=10-12故(2)中由 C(碱) = 0.01 mol/L 先求C(OH-)=0.01mol/L，再据 KW 求 C(H+)=10-10 mol/L，最后求 PH=10结论已知 C(酸) 求 PH 与温度无关,已知 C(碱) 求 PH 与温度有关.针对训练某温纯水中的 C(H+)=210-7 mol/L，求此温 0.01mol/L 硫酸 PH为多少？0.01mol/L 氢氧化钡溶液 PH 为多少？参考答案为：1
12、.7 11.7二.强酸强碱稀释后 PH 的计算例 2：以下是某些学生的答卷：PH3 的盐酸稀释 10 倍，PH= 4 ；PH3 的盐酸稀释 10000 倍，PH= 7；PH3 的盐酸稀释 100000 倍，PH= 8 解析：其解题思路是稀释前后，n(H +)不变，若稀释 10n 倍 C(H+)减至原来的1/10n，故 PH 增大 n 个单位。显然后两个答案是错的错因：此结论在稀释程度不大时是成立的，因为可忽略水电离的 H+，可认为H+的量全部是由强酸提供的，而稀释过程中，强酸的电离不存在平衡，故 H+的物质的量不变。但当强酸稀释程度很大时，即酸电离的 C(H+)小于或等于水电离的 n(H+)时
13、，水电离的 H+不能忽略。因为此时溶液中的 n(H+)=n(H+)酸 +n(H+)水 ，但水电离的 n(H+)增大，故 n(H+)增大了。如：PH3 的盐酸稀释 104 倍仍为酸性，因为盐酸电离 C(H+)10 7 mol/L，.水电离的 C(H+)略小于 107 mol/L，则溶液中的 C(H+) 107 mol/L,故稀释后溶液的PH，=，104 mol/L，所以 PH bn,PH 相同的强碱与弱碱稀释相同的倍数，弱碱的 C(OH )反而大，故 PH 大些针对训练：1有两种 PH 都等于 2 的酸溶液，一种是强酸，一种是弱酸，现只有石蕊试液，酚酞试液，PH 试纸和蒸馏水，而没有其他试剂，简
14、述如何用最简便的方法来鉴别哪瓶是强酸？2PH 相同的盐酸与醋酸溶液，分别加水稀释 n 倍和 m 倍，PH 仍保持相同，则m _ n填 = = 3. 四强碱与强碱溶液混合求 PH例 4：PH9 的 NaOH 溶液与 PH12 的 NaOH 溶液等体积混合，求混合后的 PH（忽略体积变化）错因分析:本题目的正确答案为 11.7,而大部分学生错填 9.3。通过调查得知：多数学生认为 C(H+)=10-9 的溶液与 C(H+)=1012 的溶液等体积混合后，C(H +)=10-9+1012 2 mol/L 约等于 10-92 mol/L ，所以 PH=9Lg2 =9.3。 导致学生出现错误的根本原因是
15、认为在混合过程中 n(H+) 不发生改变，等于混合前两溶液的 n(H+)之和，而完全没有考虑到混合过程中水的电离平衡被破坏。正确分析：强酸与强酸混合，由于溶液中的 n(H+)远大于 n(H+)水 ，可忽略水电离的 H+，认为 n（H+） 等于混合前两溶液中酸提供的 H+的物质的量之和，故求出混合后的 C(H+)=V1 C(H+)1+V2 C(H+)2（V 1+V2） ，即可以求出PH。但强碱与强碱混合过程中，H +仅来源于水的电离，浓度虽很小但不能忽略。碱溶液中，碱性越强，对水的电离抑制程度越大，水电离的 C(H+)越小。反之，碱性越弱，对水的电离抑制程度越小，水电离的 C(H+)越大。假设混
16、合后，两溶液中水原来的两电离平衡状态没有被破坏，那么 n(H+)应不改变，等于混合前两溶液的 n(H+)之和。但是混合后溶液的碱性介于两者之间，对水的电离抑制程度介于两者之间，即破坏了水原来的两平衡状态，n(H+)发生了改变，故混合后 n(H+)不等于混合前两溶液中 n(H+)的之和。故对于此题以 C(H+)=V1 C(H+)1+V2 C(H+)2/（ V1+V2）算是错误的。混合过程中虽然水电离的 n(OH )发生了改变，由于碱电离的 C(OH-)远大于水电离的 C(OH-),故可忽略水电离的 C(OH-)，只考虑碱电离的 OH-，那么混合前后的物质的量不会改变，等于混合前两溶液的 OH 的
17、物质的量之和。故混合后 C(OH-)=C(OH-)1V1+C(OH-)2V2/(V1+V2) =(105 10-2)/2mol/L，约等于 5103 mol/L 再根据 Kw 求出 C(H+)10 14 （510 3 ）=2 1012 mol/L，所以 PH12Lg2 =11.7结论强酸与强碱混合后，C(H +)=V1 C(H+)1+V2 C(H+)2/（ V1+V2） ，进而求出 PH强碱与强酸混合后，C(OH -)=C(OH-)1V1+C(OH-)2V2/(V1+V2)，再据KW 求 C(H+),最后求 PH.针对训练：4 体积的 C(H+)=10-9 mol/L 的 Ba(OH)2 溶液
18、与 1 体积的 C(H+)=1013 mol/L的 NaOH 溶液混合后，溶液中 C(H+)约为多少？PH 为多少？ 参考答案 51013 mol/L 12.3五 酸溶液与碱溶液混合求 PH例 5.PH=1 的醋酸与 PH=13 的 NaOH 溶液等体积混合,PH_7(填=.导致错填的原因是认为两者恰好中和生成 CH3COONa,而 CH3COONa 溶液呈碱性,而完全没有考虑到醋酸为弱电解质的问题.正确分析:PH=1 的醋酸溶液中 C(H+)=0.1 mol/L 而由于醋酸为弱电解质,故本身浓度远大于 0.1 mol/L.故与 0.1 mol/L 的 NaOH 溶液等体积发生中和反应过程中,醋酸远过量.由于醋酸远过量电离的 C(H+)大于生成的 CH3CooNa 溶液水解产生的 C(OH-),故溶液呈酸性 ,PH7PH 之和等于 14 的弱酸与强碱等体积混合,PH7针对训练已知一种 C(H+)=1103 mol/L 的酸和一种 C(OH-)=1103 mol/L 的碱溶液等体积混合后溶液呈酸性,其原因可能是( )A 浓的强酸与稀的强碱反应 B 浓的弱酸与稀的强碱反应C 等浓度强酸与弱碱反应 D 生成了一种强酸弱碱盐参考答案: B
