化学平衡判断依据归纳小结
贵定中学姚顺江
判断某个可逆反应是否达到化学平衡状态，是部分学生棘手的题型，实际教学中本人收集化学平衡常见的判断依据（以下简称判据），结合范例小结归纳如下，以助学生理解应用。
一、化学平衡直接判据(即定义判据)：
1.1 速率判据：对任意可逆反应aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)而言，
1.1.1 对同一物质而言，v(正)＝v(逆)﹥0，反应达平衡，如物质A 的消耗速率与A的生成速率相等。物质B、C、D类似表述均可。
1.1.2 对不同物质而言，某两种物质的速率比(其速率必须是异向的，能体现一正一逆)与平衡方程式的化学计量数比相等，反应达平衡，如A的消耗速率与B的生成速率之比为a∶b；或A的消耗速率与C的消耗速率之
比为a∶c；或C的消耗速率与D的生成速率之比为c∶d；或A的生成速率与C的生成速率之比为a∶c等等均可说明反应达平衡，因为若将以上两种物质的速率之比化为同一物质的速率，均符合v(正)
＝v(逆)。
1.1.3  从物质的微观变化判断，相当于速率判据。如同一种物质反应的分子数和生成的分子数相等，或同一种物质化学键的断裂和形成数目相等，反应均达平衡。又如不同物质参与反应的分子数和生成的分子数比(能反映二者速率为异向的均可)与平衡方程式的化学计量数比相等，则反应达平衡。
1.2浓度判据：反应体系中各组分的浓度保持不变，反应一定达到平衡。对任意可逆反应达平衡的标志可有以下三类说法：
1.2.1是有关物理量保持不变，如各组分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度保持不变，则反应达平衡。
1.2.2是有关百分含量或分数保持不变，如各组分的质量分
数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变，则反应达平衡。
1.2.3是有关转化率、产率保持不变，如反应物的转化率、产物的产率保持不变，说明各物质的量不再改变，则反应达平衡。
例1．能证明可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)已达到平衡状态的是(　)
①一个N≡N键断裂的同时，有3个H－H键断裂
②一个N≡N键断裂的同时，有6个N－H键断裂
③3v(正、N2)= v(逆、H2)
④3molH2分子反应掉的同时有2molNH3分子反应掉的
⑤N2、H2、NH3分子数比之为1∶3∶2的状态
⑥v(N2)、v(H2)、v(NH3)之比为1∶3∶2的状态
⑦v(正、H2)=0.6mol·L－1·min－1，v(逆、NH3)=0.4mol·L －1·min－1
A．①②③④⑤⑥⑦        B．②④⑤⑥          C．
②③④⑦              D．③⑤⑥⑦
解析：在可逆反应中，N2、H2、NH3的反应速率之比的关系始终都是1∶3∶2，不能说明v(正)＝v(逆)，⑥无法判断反应是否达平衡。N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2，只能说明投料后不论反应达平衡还是未达平衡，反应已进行到某种状态，有可能偶然与平衡方程式的化学计量数比相等，但⑤不能作为平衡的判据。一个N≡N键断裂的同时，有3个H－H键断裂，所表现得均是正反应速率，①不能说明反应达到平衡。②一个N≡N键断裂的同时，有6个N－H键断裂，说明反应掉
1molN2同时反应掉2molNH3；④3molH2分子反应掉的同时有2molNH3分子反应掉的；③3v(正、N2)= v(逆、H2)；⑦v(正、H2)∶v(逆、
NH3)=3∶2，均能反映二者速率为异向，且与平衡方程式的化学计量数比相等，则②③④⑦均能说明反应达平衡。正确答案为C。
例2．在恒温恒容下，将一定量的二氧化氮与二氧化硫混合后
发生如下反应：NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)。该反应达到平衡状态的标志是(  )
A．NO2、SO2、SO3和NO四种气体的物质的量浓度之比为
1∶1∶1∶1
B．该反应的平衡常数K不再发生变化
C．反应体系中各组分的物质的量浓度不再改变
D．反应体系中SO2和SO3的百分含量相等
解析：四种气体的物质的量浓度之比恰为平衡方程式的化学计量数比相等，不论反应达平衡还是未达平衡均有可能，不能作为平衡的判据。不论反应达平衡还是未达平衡，只要当温度一定，平衡常数K不再发生变化，也不能作为平衡的判据。各组分的百分含量保持不变，不意味着各组分的百分含量相等，SO2和SO3的百分含量相等同样也不能作为平衡的判据。正确答案为C。
感悟：速率判据是本质，凡是能体现“一正一逆”且能说明速率相等的，反应一定达平衡。浓度判据是特征，凡是能说明各组分的浓度保持不变的各种物理量，反应一定达到平衡。
二、间接判据(要视具体平衡反应分析)：
2.1 各种物理量的总量判据：反应体系中混合气体的总物质的量n(总)、总分子数N(总)、总体积V(总)、总压强P(总)等保持一定或不变，反应不一定达平衡。
若反应为aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)，且a+b≠c+d，则反应一定达平衡。因为反应未达平衡，混合气体的n(总)、N(总)、V(总)、P(总)等都是个可变量。
若反应为aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)，且a+b=c+d，则反应不一定达平衡。因为不论达平衡与未达平衡，混合气体的n(总)、N(总)、V(总)、P(总)等都是个恒定值或不变量，故它们都不能作为平衡的判据。
2.2 混合气体的平均摩尔质量或平均相对分子质量的判据：
反应体系中混合气体的平均摩尔质量或平均相对分子质量(M=m/n)保持一定或不变，反应不一定达平衡。
若反应为aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)，且a+b≠c+d，M一定，则反应一定达平衡。因为未达平衡，反应体系中混合气体的质量m不变，而混合气体的物质的量n在变化，故M是个可变量。
若反应为aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)，且a+b=c+d，M一定，则反应不一定达平衡。因为在反应体系中混合气体的质量m与物质的量n都不变，M不论达平衡与未达平衡都是个恒定值或不变量，不能作为平衡的判据。
若反应物与生成物有固体参与反应的，要视具体平衡反应分析。
如在恒温恒压下发生A(s)+3B(g)
2C(g)+D(g)反应，某时刻发现混合气体的平均摩尔质量M保持不变，则反应达平衡。因为未达平衡，反
应体系中混合气体的质量m变化，而混合气体的物质的量n不变，故M是个可变量。
又如在恒温恒压下发生A(s)
3C(g)+2D(s)反应，某时刻发现混合气体的平均摩尔质量M保持不变，则反应不一定达平衡。因为在反应体系中混合气体的质量m与物质的量n都在变化，但气体只有C一种，它的摩尔质量是个恒定值或不变量，不能作为平衡的判据。
2.3混合气体密度的判据：反应体系中混合气体的密度
(ρ=m/V)保持一定或不变，反应不一定达平衡。
若反应为aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)，在体积固定的密闭容器中，混合气体的密度保持不变，则反应不一定达平衡。因为不论反应前后气体体积是否相等，在反应中混合气体质量m不变，混合气体体积V就是容器的体积始终保持不变，密度ρ是个恒定值，不随时间的变化而变化，不能作为平衡的判据。
若反应为aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)，在压强固定的密闭容器中，混合气体的密度保持不变，则反应不一定达平衡。如果a+b≠c+d，说明随着反应的进行，气体质量
m不变，气体体积随容器体积变化而变化，所以混合气体的密度ρ是个可变量，ρ不变说明反应已达平衡。如果a+b=c+d，说明随着反应的进行，气体的m、V均不变，ρ是个恒定值，显然不能作为平衡的判据。
若反应物与生成物有固体参与反应的，要视具体平衡反应分析。        如反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)，在体积固定的密闭容器中，某时刻发现混合气体的密度保持不变，则反应达平衡。因为该反应中有固体参加，m是个可变量，而V是个不变量，所以ρ不变说明反应已达平衡。
又如反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)，在压强固定的密闭容器中，某时刻发现混合气体的密度保持不变，则反应达平衡。因为在该反应中m、V都是可变量且随反应进行都在增大，其比值不易比较，可以考虑密度和平均摩尔质量成正比，反应从正向开始时H2O为18g/mol，假设完全生成CO、H2时平均摩尔质量为15g/mol，所以随反应进行M在减小，ρ也在减小，ρ是个可变量，若ρ不变，说明反应已达平衡。
2.4  颜判据：有颜物质参与反应的平衡，若颜不变，反应一定达平衡。
因为颜的深浅代表着有物质的浓度大小，颜不变，则有物质的浓度不变，则反应已达平衡。
如在体积固定的密闭容器中发生可逆反应：2NO2(g)
N2O4(g)，某时刻颜不变，反应已达平衡。
但必须注意颜改变平衡并不一定发生移动。如2HI(g)
H2(g)+I2(g)反应中，改变体积颜肯定改变，但平衡不会发生移动，这种颜改变是由体积变化导致的。
2.5  绝热体系的温度判据：绝热条件下是指容器不导热，与外界没有热量交换，即外界热量进不去，内部热量出不来的情况。由于任何化学反应都伴随着能量变化，正、逆反应的热效应是不同的。在绝热条件下，体系内部的温度在未达到平衡时是个可变量。因此，绝热条件下，体系内部的温度不随时间的改变而改变时，则反应已达平衡。
例3．(2010•上海高考25改编)接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)。下列描述中能说明上述反应已达平衡的是(  )
A．v(正、O2)=2v(逆、SO3)
B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
C．容器中气体的密度不随时间而变化
D．容器中气体的分子总数不随时间而变化
解析：用不同物质表示的正逆反应速率之比等于平衡方程式系数比，达平衡，但选项A比值错。选项C只有在恒压容器中才正确，恒容时错。这是一个反应前后气体体积不等的可逆反应，平均相对分子质量、分子总数不变均可作平衡判据，选项B、D不论是在恒压容器还是在恒容容器中都正确。正确答案为BD。
例4．(2011•山东高考28改编)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)。下列能说明反应达到平衡状态的是(  )
A．体系压强保持不变
B．混合气体颜保持不变
C．SO3和NO的体积比保持不变
D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 molNO2
化学平衡状态
解析：这是一个反应前后气体体积相等的可逆反应，体系压强、两种生成物SO3和NO气体体积比等均不能作为平衡判据，选项A、C 错。选项D所表示的是同向反应，不能说明达平衡。选项B混合气体颜保持不变，可作平衡判据。正确答案为B。
例5．(2011•浙江高考27改编)将一定量纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH4)置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)