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模型1:平衡状态判断

化学平衡及其移动 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 正逆反应速率相等,混合物中各组分浓度不再随时间改变的状态。

从哪来 建立在“化学反应速率”知识之上,特别是正、逆反应速率的概念及动态变化的理解。

为什么 化学反应是可逆的,正逆反应同时发生。随着反应进行,反应物浓度降低导致正反应速率减小,生成物浓度增加导致逆反应速率增大。当两者数值相等时,宏观上物质浓度不再变化,系统达到动态平衡。这是微观粒子运动统计规律在宏观上的体现,而非反应停止。

讲法
适合逻辑严密、喜欢推导的学生 采用“速率-时间”图像分析法。画出 $v-t$ 图,从 $t=0$ 开始,$v_{正}$ 最大且随时间递减,$v_{逆}$ 为0且随时间递增。强调两条曲线最终重合于一点,且该点之后保持水平。通过数学上的 $v_{正}(t) = v_{逆}(t)$ 来定义平衡,强调这是动态过程中的一个特定时刻,而非终点。
讲法
适合形象思维、喜欢类比的学生 采用“商场人流”类比。把容器比作商场,反应物比作进门的顾客,生成物比作出门的顾客。初始时进门人多出门人少($v_{正} > v_{逆}$)。随着商场内人越来越多,出门意愿增强,进门意愿减弱。当进门人数和出门人数完全一致时,商场内总人数不再变化。强调“人还在流动”(动态),但“总数不变”(宏观静止)。
讲法
适合实验导向、喜欢验证的学生 采用“颜色变化”实验法。以 $2NO_2 \rightleftharpoons N_2O_4$ 为例。$NO_2$ 红棕色,$N_2O_4$ 无色。混合后颜色先变浅(正反应快),后保持不变(平衡)。强调“颜色不变”是宏观表象,本质是生成 $NO_2$ 的速率等于消耗 $NO_2$ 的速率。通过观察颜色不再变化来判断平衡到达,建立直观联系。
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练一道
基础题
在恒温恒容密闭容器中,发生反应 $N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)$。下列事实能说明反应达到平衡状态的是( ) A. $v_{正}(N_2) = v_{逆}(NH_3)$ B. 容器内气体总压强不再变化 C. $c(N_2):c(H_2):c(NH_3) = 1:3:2$ D. 单位时间内生成 $1\text{ mol } N_2$ 同时消耗 $3\text{ mol } H_2$
变式
在恒温恒压密闭容器中,发生反应 $A(g) + B(g) \rightleftharpoons C(g)$。下列事实不能说明反应达到平衡状态的是( ) A. 容器内气体密度不再变化 B. 混合气体的平均相对分子质量不再变化 C. $v_{正}(A) = v_{逆}(C)$ D. 容器体积不再变化
试试手自己判
检测题
在恒温恒容密闭容器中,发生反应 $2A(g) \rightleftharpoons B(g) + C(g)$。下列描述中,能说明反应达到平衡状态的是( ) A. 容器内气体总压强不再变化 B. 混合气体的平均相对分子质量不再变化 C. 单位时间内生成 $2\text{ mol } A$ 同时消耗 $1\text{ mol } B$ D. $c(A):c(B):c(C) = 2:1:1$
看答案和判分标准
答案:C
判对标准:
- 选C得满分。
- 选A错误:反应前后气体分子数不变($2 \to 1+1$),恒容下压强始终不变,不能判断平衡。
- 选B错误:反应前后气体分子数不变,总质量不变,平均相对分子质量始终不变,不能判断平衡。
- 选D错误:浓度比等于系数比只是特定时刻,不代表浓度不再变化。
- 选C正确:生成A是逆反应,消耗B是正反应。$2\text{ mol } A$ 对应 $1\text{ mol } B$,符合系数比,且方向相反,说明 $v_{正} = v_{逆}$。
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