3.等效平衡的判斷

化學(xué)平衡狀態(tài)的建立與條件(如濃度、溫度、壓強(qiáng))有關(guān)，與途徑無(wú)關(guān)。建立平衡狀態(tài)通常有4條途徑：①正向建立；②逆向建立；③從中間某狀態(tài)建立；④反應(yīng)物分批加入。對(duì)不同的起始狀態(tài)，通常假定反應(yīng)沿某一方向進(jìn)行到底，將所得物質(zhì)的量與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)比較，規(guī)律如下：

(1)反應(yīng)前后氣體體積之和不等的可逆反應(yīng)，如2SO₂+O₂2SO₃，恒溫、恒容投料相同，或恒溫、恒壓投料成比例，即為等效平衡。

(2)反應(yīng)前后氣體體積之和相等的可逆反應(yīng)，如2HI(g)I₂(g)+H₂(g)，恒溫、恒容，或恒溫、恒壓，兩種情況均是投料成比例，即為等效平衡。

2.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志：v_正=v_逆；平衡混合物中各組成成分的含量保持不變。“v_正=v_逆”是化學(xué)平衡的本質(zhì)特征，其含意是反應(yīng)體系中同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等。而各組分的含量“不變”，是指各組分的濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)(有氣體參加的可逆反應(yīng))、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等均保持不變。不變不能理解為相等。

判斷某一可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的“等價(jià)標(biāo)志”：

(1)對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)，當(dāng)恒溫、恒容時(shí)，壓強(qiáng)不變、氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，或恒溫、恒壓時(shí)，體積不變、混合氣體的密度不變，說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。

(2)對(duì)于有顏色物質(zhì)參加的反應(yīng)，體系顏色不變，說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。

(3)對(duì)于吸熱或放熱反應(yīng)，絕熱體系的溫度不變，說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。

1.化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的內(nèi)在聯(lián)系

(1)化學(xué)平衡狀態(tài)產(chǎn)生的根本原因是可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率最終必然趨于相等，從而使反應(yīng)混合物中各組分的含量保持不變，因此要從“速率”去認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡的本質(zhì)。

(2)化學(xué)平衡移動(dòng)的本質(zhì)原因是正逆反應(yīng)速率不相等，當(dāng)v_正＞v_逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，移動(dòng)的結(jié)果是v′_正=v′_逆；當(dāng)v_逆＞v_正時(shí)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，移動(dòng)的結(jié)果是v′_正=v′_逆。若條件改變不引起速率變化，則平衡不移動(dòng)。

(3)化學(xué)平衡狀態(tài)的特點(diǎn)

具有“逆、動(dòng)、等、定、變、同”六個(gè)特點(diǎn)。

①逆：指化學(xué)平衡狀態(tài)只適用于可逆反應(yīng)，也就是說(shuō)，只有可逆反應(yīng)才有正、逆反應(yīng)，也只有可逆反應(yīng)在一定條件下才能形成平衡狀態(tài)。

②動(dòng)：指動(dòng)態(tài)平衡，即化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，正、逆反應(yīng)并未停止，仍在進(jìn)行，只是速率相等，體現(xiàn)了“靜中有動(dòng)，動(dòng)中有靜”的哲理。

③等：指“v_正=v_逆≠0”。即某一物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)消耗的物質(zhì)的量濃度和生成的物質(zhì)的量濃度相等。也可以用不同物質(zhì)的速率表示該反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率相等。

④定：指反應(yīng)混合物里各成分的含量保持不變，包含內(nèi)容有：各物質(zhì)的物質(zhì)的量或摩爾分?jǐn)?shù)保持一定；各物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持一定。如果是氣體物質(zhì)，則各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)保持一定。

⑤變：指平衡移動(dòng)�？赡娣磻�(yīng)的平衡狀態(tài)是相對(duì)，暫時(shí)的，當(dāng)外界某一條件改變時(shí)，原平衡被破壞,化學(xué)平衡向著削弱這種條件改變的方向移動(dòng)，在新的條件下達(dá)到新的平衡狀態(tài)。

⑥同：指對(duì)于同一可逆反應(yīng)，在同一條件下，無(wú)論反應(yīng)從正反應(yīng)開始還是從逆反應(yīng)開始，或正、逆反應(yīng)同時(shí)開始，以一定的配比投入反應(yīng)物或生成物，則可以達(dá)到相同的平衡狀態(tài)，即各物質(zhì)的含量相同，稱之為“等效平衡”。

25.答案：氣體體積縮小，溶液呈淺黃綠色　 氣體體積進(jìn)一步縮小，氣體和溶液均變成無(wú)色　 氯水中的平衡：Cl₂+H₂OHCl+HClO，由于HClO逐漸分解(HClO===HCl+O₂)而不斷地向右移動(dòng)，最終Cl₂耗盡，全部轉(zhuǎn)化為O₂，導(dǎo)致氣體體積縮小和黃綠色消褪

●命題趨向與應(yīng)試策略

24.答案：(1)2　 1　 3　 2　 (2)氣態(tài)　 固態(tài)或純液體　 氣體　 (3)放熱

解析：(1)由可逆反應(yīng)：

aA　 +　　 bB　 　　 cC　 +　　 dD

n_初 m　　　　　 m　　　　　　　　　　　　 m　　　　　 m

n_{反應(yīng)}　　　　　　　　　　　 n　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 n　　　　 n

因參加反應(yīng)的物質(zhì)的量等于其物質(zhì)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以得：a∶b∶c∶d=n∶∶∶n=2∶1∶3∶2

?即得：a=2,b=1,c=3,d=2?

(2)改變壓強(qiáng)，反應(yīng)速率發(fā)生變化，說(shuō)明反應(yīng)體系中有氣態(tài)物質(zhì)；而平衡不移動(dòng)說(shuō)明反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的體積相同V_前＝V_后，即當(dāng)A為氣體，B為固或液，C為固體(題設(shè)條件)，D為氣體時(shí)合理。

(3)升溫后四種物質(zhì)的物質(zhì)的量又達(dá)到相等，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，即升溫平衡逆向移動(dòng)，而由勒夏特列原理知升溫平衡向吸熱方向移動(dòng)，即逆反應(yīng)方向吸熱，所以其正反應(yīng)方向?yàn)榉艧帷?/p>

23.答案：(1)S+O₂SO₂，SO₂+CaOCaSO₃，2CaSO₃+O₂2CaSO₄

(2)加入液NH₃平衡NH₃+HClOH₂O+NH₂Cl正向移動(dòng)，使HClO以NH₂Cl形式較穩(wěn)定存在(NH₂Cl比HClO穩(wěn)定，可較長(zhǎng)時(shí)間保存)。當(dāng)需要HClO時(shí)(即消耗HClO)，平衡左移，又產(chǎn)生HClO起殺菌作用

解析：(1)此反應(yīng)不要停留在CaSO₃一步。因在此條件下CaSO₃必然要被空氣中的O₂氧化。

(2)HClO不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化為HClO的鹽或NH₂Cl后較穩(wěn)定。

22.答案：(1)正反應(yīng)　 7.0　 (2)不相等　 兩種情況是在兩個(gè)不同溫度下建立的化學(xué)平衡，平衡狀態(tài)不同，所以物質(zhì)的量也不相同(不從溫度角度說(shuō)明不得分)

解析：此題是一個(gè)等壓、不等溫的過(guò)程，且左側(cè)是一個(gè)參照條件。

(1)左側(cè)是分子數(shù)不變的反應(yīng)。按題意共有氣體12 mol。而右側(cè)當(dāng)x=4.5時(shí)，起始共有氣體6.5 mol+4.5 mol+2 mol=13 mol>12 mol因此要保持隔板位于中間，只能向正向反應(yīng)(因正向是體積數(shù)減少的方向)使最后總分子數(shù)也為12 mol。

若起始維持這個(gè)方向，應(yīng)有6.5 mol+2 mol+x mol>12 mol,即x>3.5 。由此得出x的最小值。最大值只能從達(dá)到平衡時(shí)右側(cè)總體積必為12 mol 來(lái)求解。

設(shè)平衡時(shí)，D物質(zhì)消耗a mol。

D　　　　　　 +　　　　　 2E　　　　 　　 2F

n_初　　　　　　　　 6.5 mol　　　　　　　　 x mol　　　　　　　　　　　　　 2 mol

n_轉(zhuǎn)　　　　　　　　 a mol　　　　　　　　　　 2a mol?　　　　　　　　　　 2a mol

n_平　　　　　　　　 (6.5－a) mol　　　　　 (x－2a) mol　　　　　　　　　 (2+2a) mol

因x－2a>0,(6.5－a)+(x－2a)+(2+2a)=12

解得x<7.0?

(2)一定注意題中“x在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，均可以通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度，使兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡，并且隔板恰好處于正中位置”。而當(dāng)x=4.5或5.0時(shí)，達(dá)到平衡的溫度一定不同；而平衡條件不同，平衡時(shí)A的物質(zhì)的量一定不同。

20.答案：(1)H₂和H₂O，或CO和CO₂

(2)2－2a－b

解析：(1)在同一反應(yīng)容器連續(xù)發(fā)生了兩個(gè)反應(yīng)。只有H₂O(g)分解了，CO才能被O₂氧化。兩反應(yīng)相互制約，同時(shí)達(dá)到平衡。但第一反應(yīng)中H₂O和H₂與第二個(gè)反應(yīng)無(wú)關(guān)，同樣第二個(gè)反應(yīng)中CO和CO₂的濃度與第一個(gè)反應(yīng)無(wú)關(guān)。(2)從原子守恒角度分析，由CO生成CO₂分子內(nèi)增加的氧原子來(lái)源H₂O，另外O₂中的氧也來(lái)源于H₂O。因此,n(H₂O)_{反應(yīng)}=2n(O₂)+n(CO₂)=(2a+b) mol。所以n(H₂O)_平=［2－(2a+b)］ mol。

19.答案：A

解析：達(dá)平衡時(shí)，容器體積為V L，所以C為0.1 V L，A、B共(V－0.1 V) L＝0.9V L，根據(jù)平衡方程： A+3B2C，反應(yīng)體積比：1∶3∶2

反應(yīng)體積：0.05V L　 0.15V L　 0.1V L

A、B反應(yīng)消耗：0.05V L+0.15V L=0.2V L

原混合氣體體積為：0.2V L+0.9V L=1.1V L，所以選A。