大限度,达到溶解平衡状态。
(1)化学平衡状态的建立
以可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例,若开始时只有反应物没有生成物,此时反应物浓度最大,因而v(正)最大,v(逆)为零。随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,而生成物浓度逐渐增大,则v(正)逐渐减小,v(逆)逐渐增大,当反应进行到某一时刻v(正)=v(逆),这时就达到了化学平衡状态(如下图一);若开始时只有生成物没有反应物,同理,也可以用v(正)、v(逆)的变化来说明化学平衡状态的建立过程(如下图二)。
图一 图二
(2)化学平衡状态的定义:在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的质量(溶液中表现为浓度)保持恒定的状态。
(3)化学平衡状态的特征
①逆:只有可逆反应,在一定条件下才建立平衡。对于非可逆反应,由于反应终了时,某物质已经完全消耗,因此,不存在平衡状态;
②动:是动态平衡,即v不等于零,v(正)=v(逆)≠0;
③等:v(正)=v(逆)。即在同一瞬间,某一成分的生成速率等于其消耗速率;
④定:反应混合物或平衡混合物各成分含量不变,是v(正)=v(逆)的结果。反应混合物的含量不变,有多种可能:可以是浓度、物质的量、百分含量、压强、密度等;
⑤变:可逆反应达到平衡状态是在一定条件下达到的,条件改变,平衡就会被破坏。
辨误区 化学平衡时各物质反应速率间的关系
v(正)=v(逆)时,各反应混合物中各组分的量保持不变,但数值不一定相等。因为反应速率与化学反应方程式中各物质前的化学计量数有关,如3H2+N22NH3平衡时v(H2)≠v(N2),但反应CO+H2OCO2+H2平衡时v(CO)=v(H2O)。
【例2】 下列说法中可以充分说明反应:P(g)+Q(g)R(g)+S(g)在恒温下已达平衡状态的是( )
A.P、Q、R、S的浓度不再变化
B.P、Q、R、S的分子数比为1∶1∶1∶1
C.反应容器内P、Q、R、S共存
D.反应容器内总物质的量不随时间而变化
解析:本题突破口为化学平衡状态的定义和特征。
A √ 符合化学平衡状态的定义 B × 在P、Q、R、S的分子数比为1∶1∶1∶1时,不知道正、逆反应速率是否相等,不知道反应混合物中各组分的百分含量是否保持不变,故无法判断是否达到平衡状态 C × 可逆反应中的反应物和生成物在任何时候都同时存在于同一反应体系中,故无法判断是否达到平衡状态 D × 由于该反应前后气体的化学计量数相等,因此反应容器内总物质的量不随时间而变化,故不能用它来判断平衡状态 3.化学平衡的移动
(1)化学平衡的移动:可逆反应中旧化学平衡被破坏、新化学平衡建立的过程。如下图所示: