三、判断化学平衡状态的两种方法
1.动态标志:v正=v逆≠0。
(1)同种物质:同一物质的生成速率等于消耗速率。
(2)不同物质:必须标明是“异向”的反应速率关系。
如反应aA+bBcC+dD,=时,反应达到平衡状态。
2.静态标志:各种“量”不变。
(1)各物质的质量、物质的量或浓度不变。
(2)各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数等)不变。
(3)温度、压强(化学方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
总之,若物理量由“变量”变成了“不变量”,则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理量始终为“不变量”,则不能作为平衡标志。
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1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)二次电池的充、放电为可逆反应。( )
(2)在化学平衡建立过程中,v正一定大于 v逆。( )
(3)恒温恒容下进行的可逆反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时,反应达到平衡状态。( )
(4)在一定条件下,向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应,生成2 mol NH3。( )
(5)对于反应A(g)+B(g)2C(g)+D(g),当密度保持不变,在恒温恒容或恒温恒压条件下,均不能作为达到化学平衡状态的标志。( )
(6)在一定条件下的绝热恒容的密闭容器中发生某一可逆反应,若容器内温度不再改变,则该反应已达平衡。( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2.向含有2 mol SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)+O2(g)催化剂△2SO3(g) ΔH=-Q kJ·mol-1(Q>0),充分反应后生成SO3的物质的量________2 mol(填“<”“>”或“=”,下同),SO2的物质的量________0 mol,SO2的转化率________100%,反应放出的热量________Q kJ。
答案:< > < <
演练一 极端假设法在可逆反应中的应用
1.(经典题)在密闭容器中进行反应:X2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.2 mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )
A.Z为0.3 mol·L-1 B.Y2为0.4 mol·L-1
C.X2为0.2 mol·L-1 D.Z为0.4 mol·L-1
解析:选A。假设0.1 mol·L-1 X2(g)和Y2(g)反应全部转化为Z(g),生成的c(Z)最大值为0.2 mol·L-1,因该反应是可逆反应,所以达到平衡时c(Z)最大值小于0.4 mol·L-1,同理可求出,0<c(X2)<0.2 mol·L-1,0.2 mol·L-1<c(Y2)<0.4 mol·L-1。
2.(2020·长沙一中月考)一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是( )
A.c1∶c2=3∶1
B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3
C.X、Y的转化率不