化学平衡状态的判断阐述论文
化学平衡状态的判断阐述论文预读: 摘要:一、“等”是为了“定”
化学平衡状态的定义中体现了“等———正反应速率和逆反应速率相等”和“定———各组分浓度保持不变”(其实,“等”也是为了
表
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现“定”(对于可逆反应达平衡时,除固体和纯液体外,每种物质均有v正和v逆
(以mA(g)+nB(g)幑幐pC(g)+qD(g)为例:1(对于同一物质表示化学反应速率:当v正(A)=v
,可作为判断平衡状态的标志(原因:v正(A)=v逆(A),可以理解为正反应方向A的消逆(A)时
耗速率等于逆反应方向A的生成速率(即单位时间内,正反应方向A物质的量浓度的减少等于逆反应方向A物质的量浓度的增加(所以,当v正(A)=v逆(A)时,A物质的量浓度不再改变,可作为判断平衡状态的标志(2(对于不同物质表示的反应速率:当v正(A):v逆(B)=m:n时,可作为判断平衡状态的标志(这里面有两层含义:?A、B表示速率时必须是正逆两个方向;?速率之比等于化学计量数之比(其实,只有这样才能转化为同一物质的v正=v逆(首先,若A、B表示均为正反应方向速率或逆反应方向速率,则v正(A):v逆(B)在任何时候均为m:n,并不是平衡时特有的(若v正(A):v逆(B)=m:n成立,则必然存在v正(B)=v逆(B),这和上述v正(A)=v逆(A)是同一意思(由此,再以N2(g)+3H2(g)幑幐2NH3(g)(反应条件略)为例,与“等”有关的化学反应速率的标志有:(1)单位时间内,生成2molNH3的同时,生成3molH2((2)单位时间内,1molN?N断裂的同时,有6molN,H键断裂(综上所述,不论是用化学反应速率表示,还是文字描述,只要抓住两点:正反应和逆反应两个方向、满足化学计量数之比,则可判断反应达平衡状态(
二、“变”是为了“定”
“不变”(抓住“变量”在达到平衡 化学平衡状态中的静不是一开始就不变的量,而是由“变”到
时“不变”的特征,在判断平衡状态时就容易多了(在任何情况下均是“变量”的有:各组分的物质的量或物质的量浓度、百分含量、转化率等;在特定条件下满足的“变量”有:体系压强、气体密度、气体平均相对分子质量、体系温度、体系颜色等(
(一)任何情况下均可作为判断平衡状态标志的“变量”
1(各组分物质的量n(A)或物质的量浓度c(A)各组分物质的量n(A)或物质的量浓度c(A),其实也是一个“变量”,当不变时,说明反应达到了平衡状态(这里要特别指出的是:各组分物质的量n(A)或物质的量浓度c(A)作为判断平衡状态的标志时,既不成比例,也不相等,只能是不变(2(百分含量这里所指的百分含量可以是物质的量分数,也可以是体积分数(例如:N2(g)+3H2(g)幑幐2NH3(g)(反应条件省略),N2、H2、NH3体积分数在反应过程中均是“变量”,当不变时,说明达到了平衡状态(3(转化率化学平衡状态是可逆反应达到的最大限度(因此,反应物的转化率不断增加(“变量”),当达到平衡状态时,转化率达到最大并且不再改变(
(二)在一定条件下,可作为判断平衡状态标志的“变量”
1(恒温、恒容条件下,体系压强、气体密度、气体平均相对分子质量三者的判断(例如:?N2(g)+3H2(g)幑幐2NH3(g)?H2(g)+I2(g)幑幐2HI(g)?A(s)+3B(g)幑幐2C(g)+D(g)(反应条件省略)针对这三个方程式进行分析:(1)体系压强恒温、恒容条件下,体系压强与气体的总物质的量成正比(对方程式而言,气体总物质的量的变化体现在方程式两边气体前的化学计量数总和的相对大小(化学方程式?:反应前后气体计量数之和不等,说明随着反应的进行,压强是“变量”,当压强不变时,说明反应达到了平衡状态(化学方程式?:反应前后气体计量数之和相等,说明随着反应的进行,压强始终不变(压强不是“变量”,压强不变不是判断平衡状态的标志(化学方程式?:此反应中出现了固体,首先要排除固体前的系数(反应前后气体计量数之和相等,压强不是“变量”,压强不变不是判断平衡状态的标志(由此,压强是否是变量,关键看方程式两边气体前的计量数总和的相对大小((2)气体密度气体密度
公式
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:ρ=m(总)V(由于是恒容条件,V不变,因此只要判断m(总)是否是“变量”(化学方程式?和?:反应物和生成物均为
气体,故气体的总质量m(总)不变,密度不是“变量”,此方程式密度不是判断平衡状态的标志(化学方程式?:由于存在固体反应物,因此,随着反应的进行,气体的总质量增加,m(总)是“变量”,此时密度是判断平衡状态的标志((3)气体平均相对分子质量(M)气体平均相对分子质量公式:M=m(总)n(总)(需要考虑m(总)和n(总)两个因素,相当于以上两个判断依据的综合考虑(化学方程式?:m(总)不变;反应后气体计量数之和小于反应前,n(总)减小(因此,是“变量”,M不变可作为判断平衡状态的标志(化学方程式?:m(总)不变;方程式两边气体计量数之
)不变(因此,M不是“变量”,M不变不可作为判断平衡状态的标志(化学方程式和相等,n(总
?:m(总)增加,方程式两边气体计量数之和相等,n(总)不变(因此,M是“变量”,M不变可作为判断平衡状态的标志(综上所述,这三个判断依据要结合方程式的特殊性和反应条件综合判断(2(体系温度这是针对绝热体系而言,由于绝热体系中的温度取决于反应的热效应,当反应达到平衡状态时,正逆反应吸收或放出的热量相等,体系的温度就不再改变(也就是说,对于绝热体系,体系温度是“变量”,当体系温度一定时,则标志化学反应达到了平衡状态(3(体系的颜色这是针对对有色物质参加或生成的反应,体系颜色是“变量”(颜色与有色物质的物质的量浓度有关),颜色不变,则说明反应达到平衡状态(化学平衡的判断依据就是要理解化学平衡状态“动态的静止”的特征,找化学平衡的中的“变量”,只要抓住这个方面的判断
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了(
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