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化學平衡狀態的判斷分析論文
化學平衡狀態的判斷是高考高頻考點，也是學生存在的難點．主要原因是這部分內容較為抽象，題目變化較多，學生若沒有從本質上理解，就容易判斷錯誤．化學平衡狀態是:“一定條件的可逆反應，當反應進行到一定程度，正反應和逆反應的反應速率相等，反應物的濃度與生成物的濃度不再改變，達到一種表面靜止的狀態．”化學平衡狀態用“動態的靜止”來概括是再合適不過了．“動態”指“動態平衡”，反應并沒有終止．而“靜止”是某些變化的量不再發生改變．“動中找靜”是判斷平衡狀態標志的核心思想．下面就從兩個方面談談化學平衡狀態巧妙的判斷．
一、“等”是為了“定”
化學平衡狀態的定義中體現了“等———正反應速率和逆反應速率相等”和“定———各組分濃度保持不變”．其實，“等”也是為了表現“定”．對于可逆反應達平衡時，除固體和純液體外，每種物質均有v正和v逆．以mA(g)+nB(g)幑幐pC(g)+qD(g)為例:1．對于同一物質表示化學反應速率:當v正(A)=v逆(A)時，可作為判斷平衡狀態的標志．原因:v正(A)=v逆(A)，可以理解為正反應方向A的消耗速率等于逆反應方向A的生成速率．即單位時間內，正反應方向A物質的量濃度的減少等于逆反應方向A物質的量濃度的增加．所以，當v正(A)=v逆(A)時，A物質的量濃度不再改變，可作為判斷平衡狀態的標志．2．對于不同物質表示的反應速率:當v正(A)︰v逆(B)=m︰n時，可作為判斷平衡狀態的標志．這里面有兩層含義:①A、B表示速率時必須是正逆兩個方向;②速率之比等于化學計量數之比．其實，只有這樣才能轉化為同一物質的v正=v逆．首先，若A、B表示均為正反應方向速率或逆反應方向速率，則v正(A)︰v逆(B)在任何時候均為m︰n，并不是平衡時特有的．若v正(A)︰v逆(B)=m︰n成立，則必然存在v正(B)=v逆(B)，這和上述v正(A)=v逆(A)是同一意思．由此，再以N2(g)+3H2(g)幑幐2NH3(g)(反應條件略)為例，與“等”有關的化學反應速率的標志有:(1)單位時間內，生成2molNH3的同時，生成3molH2．(2)單位時間內，1molN≡N斷裂的同時，有6molN－H鍵斷裂．綜上所述，不論是用化學反應速率表示，還是文字描述，只要抓住兩點:正反應和逆反應兩個方向、滿足化學計量數之比，則可判斷反應達平衡狀態．
二、“變”是為了“定”
化學平衡狀態中的靜不是一開始就不變的量，而是由“變”到“不變”．抓住“變量”在達到平衡時“不變”的特征，在判斷平衡狀態時就容易多了．在任何情況下均是“變量”的有:各組分的物質的量或物質的量濃度、百分含量、轉化率等;在特定條件下滿足的“變量”有:體系壓強、氣體密度、氣體平均相對分子質量、體系溫度、體系顏色等．
(一)任何情況下均可作為判斷平衡狀態標志的“變量”
1．各組分物質的量n(A)或物質的量濃度c(A)各組分物質的量n(A)或物質的量濃度c(A)，其實也是一個“變量”，當不變時，說明反應達到了平衡狀態．這里要特別指出的是:各組分物質的量n(A)或物質的量濃度c(A)作為判斷平衡狀態的標志時，既不成比例，也不相等，只能是不變．2．百分含量這里所指的百分含量可以是物質的量分數，也可以是體積分數．例如:N2(g)+3H2(g)幑幐2NH3(g)(反應條件省略)，N2、H2、NH3體積分數在反應過程中均是“變量”，當不變時，說明達到了平衡狀態．3．轉化率化學平衡狀態是可逆反應達到的最大限度．因此，反應物的轉化率不斷增加(“變量”)，當達到平衡狀態時，轉化率達到最大并且不再改變．
(二)在一定條件下，可作為判斷平衡狀態標志的“變量”
1．恒溫、恒容條件下，體系壓強、氣體密度、氣體平均相對分子質量三者的判斷．例如:①N2(g)+3H2(g)幑幐2NH3(g)②H2(g)+I2(g)幑幐2HI(g)③A(s)+3B(g)幑幐2C(g)+D(g)(反應條件省略)針對這三個方程式進行分析:(1)體系壓強恒溫、恒容條件下，體系壓強與氣體的總物質的量成正比．對方程式而言，氣體總物質的量的變化體現在方程式兩邊氣體前的化學計量數總和的相對大小．化學方程式①:反應前后氣體計量數之和不等，說明隨著反應的進行，壓強是“變量”，當壓強不變時，說明反應達到了平衡狀態．化學方程式②:反應前后氣體計量數之和相等，說明隨著反應的進行，壓強始終不變．壓強不是“變量”，壓強不變不是判斷平衡狀態的標志．化學方程式③:此反應中出現了固體，首先要排除固體前的系數．反應前后氣體計量數之和相等，壓強不是“變量”，壓強不變不是判斷平衡狀態的標志．由此，壓強是否是變量，關鍵看方程式兩邊氣體前的計量數總和的相對大小．(2)氣體密度氣體密度公式:=m(總)V．由于是恒容條件，V不變，因此只要判斷m(總)是否是“變量”．化學方程式①和②:反應物和生成物均為氣體，故氣體的總質量m(總)不變，密度不是“變量”，此方程式密度不是判斷平衡狀態的標志．化學方程式③:由于存在固體反應物，因此，隨著反應的進行，氣體的總質量增加，m(總)是“變量”，此時密度是判斷平衡狀態的標志．(3)氣體平均相對分子質量(M)氣體平均相對分子質量公式:M=m(總)n(總)．需要考慮m(總)和n(總)兩個因素，相當于以上兩個判斷依據的綜合考慮．化學方程式①:m(總)不變;反應后氣體計量數之和小于反應前，n(總)減小．因此，是“變量”，M不變可作為判斷平衡狀態的標志．化學方程式②:m(總)不變;方程式兩邊氣體計量數之和相等，n(總)不變．因此，M不是“變量”，M不變不可作為判斷平衡狀態的標志．化學方程式③:m(總)增加，方程式兩邊氣體計量數之和相等，n(總)不變．因此，M是“變量”，M不變可作為判斷平衡狀態的標志．綜上所述，這三個判斷依據要結合方程式的特殊性和反應條件綜合判斷．2．體系溫度這是針對絕熱體系而言，由于絕熱體系中的溫度取決于反應的熱效應，當反應達到平衡狀態時，正逆反應吸收或放出的熱量相等，體系的溫度就不再改變．也就是說，對于絕熱體系，體系溫度是“變量”，當體系溫度一定時，則標志化學反應達到了平衡狀態．3．體系的顏色這是針對對有色物質參加或生成的反應，體系顏色是“變量”(顏色與有色物質的物質的量濃度有關)，顏色不變，則說明反應達到平衡狀態．化學平衡的判斷依據就是要理解化學平衡狀態“動態的靜止”的特征，找化學平衡的中的“變量”，只要抓住這個方面的判斷方法和技巧，就可以輕松應對有關化學平衡狀態的判斷的試題了．
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