在高考化学中,判断可逆反应是否达到动态平衡的标志性条件可分为直接标志和间接标志两大类,具体如下:
一、直接标志
1. 正逆反应速率相等(vₚ= vᵢ)
同一物质的生成速率等于消耗速率(如A的生成速率等于A的消耗速率)。不同物质的速率与其化学计量数成比例,例如:对于反应aA + bB → cC + dD,正反应速率vₚ(A)与逆反应速率vᵢ(B)满足a·vₚ(A) = b·vᵢ(B)。化学键的断裂与形成速率相等,如断裂N≡N键的速率等于形成N≡N键的速率。2. 各组分的浓度或物质的量不再变化
反应物和生成物的浓度、质量、物质的量、体积分数等均保持恒定。二、间接标志
根据反应特性,以下条件可作为平衡标志:
1. 气体相关参数的变化
总压强不变:适用于反应前后气体分子数不同的反应(如2NO₂ ⇌ N₂O₄),若总压强恒定则达平衡。总物质的量不变:适用于气体分子数变化的反应(如N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃)。平均摩尔质量不变:若反应前后气体总物质的量变化,平均摩尔质量恒定说明平衡(如2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃)。2. 颜色变化
若反应涉及有色物质(如红棕色NO₂与无色N₂O₄的转化),颜色不再变化说明平衡。3. 密度变化
对于有固体或液体参与的反应(如CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂↑),若气体总质量变化导致密度恒定,则为平衡标志。4. 温度变化(绝热体系)
绝热条件下,若体系温度不再变化,说明正逆反应速率相等,达到平衡。5. 浓度商(Q)等于平衡常数(K)
当Q = K时,反应处于平衡状态。三、特殊情况与注意事项
1. 催化剂不影响平衡:催化剂同等加快正逆反应速率,不改变平衡状态。
2. 反应前后气体体积不变:如H₂ + I₂ ⇌ 2HI,总压强或总物质的量不变不能作为平衡标志。
3. 固体或纯液体:其浓度视为常数,不影响平衡判断(如Fe³⁺与SCN⁻的反应中,Fe(SCN)₃的固体量不影响平衡)。
总结
动态平衡的判断需结合反应的具体特点,优先关注速率相等和浓度恒定的直接标志,再根据反应是否涉及气体、颜色变化、固体/液体等选择间接标志。例如,对于有气体参与的反应,优先分析压强或物质的量的变化;对于有色反应,颜色稳定性是关键。
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