二氧化氮和二氧化硫反应方程式 二氧化氮和二氧化硫

一、直接判据(即定义判据)：

1．速率判据：对同一物质而言，v(正)＝v(逆)，反应达平衡；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。

对任意可逆反应

而言，达平衡的标志可有以下几种表述：

一是对同一物质而言，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。

二是对不同物质而言，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)。

三是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。

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：

一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。

二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。

三是有关转化率、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

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 本文来自化学自习室！

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 本文来自化学自习室！

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 本文来自化学自习室！

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；④3mol H2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) ==（可逆）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。

例3．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 本文来自化学自习室！

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．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

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．混合气体颜色保持不变

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

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混合气体颜色保持不变，可作平衡判据。正确答案为B。

例5．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)

2NH3(g)＋CO2(g)。可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是( )

A．2v(NH3)=v(CO)

B．密闭容器中总压强不变

C．密闭容器中混合气体的密度不变

D．密闭容器中氨气的体积分数不变

解析：选项A未指明速率方向，不能作为平衡判据。由于反应物不是气体且反应从固体开始反应，故密闭容器中氨气的体积分数始终为2/3，是个恒定值，选项D错。这是一个反应前后气体体积不等的可逆反应，总压强不变可作平衡判据，选项B对。容器体积不变，混合气体密度由两种气体生成物的质量决定，m是个可变量，所以ρ不变说明反应已达平衡，选项C对。正确答案为BC。

三、浓度商与平衡常数判据(是个定量判据)：

在一定温度下，任意可逆反应在某一时刻的浓度商Q与该反应的化学平衡常数K进行比较，若Q=K，则反应达平衡；若Q≠K，则反应未达平衡。若Q＜K，则反应正向进行；若Q＞K，则反应逆向进行。

例6．恒温下，在容积为2 L的恒容密闭容器A中通入1 mol N2与1mol H2的混合气体，发生如下反应：

，一段时间后，达到平衡，若平衡时氨气的物质的量为0.4mol。

(1)此温度时该反应的K值为_____________ 。

(2)若在此温度下，向另一容积为2L的恒容容器B中按物质的量分别为2 mol、1 mol、1 mol充入N2、H2、NH3，此时，该反应是否处于平衡状态______(填是或否)，此时若没有达平衡，反应向________方向进行。

解析：(1)达平衡时，NH3为0.4mol，则反应掉的N2、H2分别为0.2mol、0.6 mol，平衡时N2、H2、NH3的平衡浓度(mol·L-1)分别为0.4、0.2、0.2。K= c2(NH3)/[c(N2)×c3(H2)]= (0.2)2/[(0.4)×(0.2)3]=12.5

(2)Q=(0.5)2/[(1)×(0.5)3]=2＜12.5，反应未达平衡状态，反应向正反应方向进行。