【平衡状态的标志——变量不变】 达到平衡状态的标志是

　　学习化学工程中判断达到化学平衡状态的标志是许多同学犯难的问题。大多数教师都是从化学平衡状态的定义入手，得出化学平衡的标志：一是，V正=V逆；二是，各组分的物质的量、质量、含量保持不变。 笔者认为不能作为化学平衡状态标志的量中一种是不变量，另一种是不能确定能够变为不变量的变量。
　　一 变量——反应速率
　　反应速率是判断平衡状态的直接依据，在平衡建立过程中反应速率是最重要的变量。当反应的速率不再变化时，反应达到最大限度，即反应达到平衡状态。
　　可逆反应的速率不再变化时，因为反应的正反应速率和逆反应速率相等，由于反应始末物质的浓度不同，正反应速率也在不断地变化，因此单一的正反应速率或逆反应速率不变也可以作为判断平衡状态的依据。
　　正逆反应速率可以用不同的反应物和生成物表示，通常也称为生成速率和消耗速率，或单位时间内生成的量和消耗的量。其关系如下：
　　Aa+bB cC+dD
　　正向：正反应速率大，逆反应速率小；
　　逆向：正反应速率小，逆反应速率大。
　　判断平衡状态常用V正=V逆表示，也就是该反应的速率不再变化了。对于V正=V逆可以理解为是上式第一行和第二行的关系，同一列相等，不同列数值符合化学计量数比值。
　　二 个量中的变量
　　反应体系中存在着各种量，有的是个体的量，有的是总体系的量，要区分对待。
　　个量主要有：（1）各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度；（2）各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数；（3）反应物的转化率、产物的产率；（4）反应体系的颜色，体系的颜色与有色物质的浓度有关，所以作为个体量。
　　在平衡建立的过程中，这些个体的量都在不断地变化，它们均是变量，所以当这些量不变时，反应就达到平衡了。但也有个别不变的个量（如相对分子质量）是不能作为判断依据的。
　　三 总量中的变量
　　反应体系中的总量主要为气体物质的总物质的量—总质量，以及衍生出的密度、平均相对分子质量—总分子个数、压强、温度等。在研究这些总量时，需要根据反应的化学方程式及反应条件确定是变量还是恒量。
　　1.气体总物质的量（体积、压强、分子数）
　　气体总物质的量是否变量，需要根据不同的反应判断。对于反应：
　　aA（g）+bB（g） cC（g）+dD（g）
　　若a+b=c+d，则体系的总物质的量不变是恒量，不能作为判断平衡的标志；若a+b≠c+d，则体系的总物质的量为变量，当总物质的量不变时，平衡就达到了。
　　若在气态反应体系中存在固、液态反应物或生成物，在判断气体总物质的量时不考虑固、液态物质。
　　如对于反应：aA（s）+bB（g） cC（g）+dD（g），只需比较b与c、d的关系。
　　根据阿伏加德罗定律，压强（恒温、恒容）、体积（恒温、恒压）和分子数与总物质的量成正比。
　　总物质的量是恒量，它们也是恒量，总物质的量是变量，它们就是变量。
　　2.气体总质量
　　若反应物和生成物均为气体，则反应总质量不变（总质量是恒量）；若反应物或生成物中存在固体或液体物质，则气体的总质量为变量。
　　3.密度（平均相对分子质量）
　　这里的密度一般是指气体密度，它受外界条件的影响，在平衡中的气体密度一般要根据公式p=m/V确定。
　　对于反应：
　　aA（g）+bB（g） cC（g）+dD（g）
　　恒容条件下，气体的总质量是定值，故密度是恒量。恒压条件下，若a+b=c+d，则体积不变，密度不变，密度是恒量；若a+b≠c+d，则体积是变量，密度也是变量。
　　对于反应：
　　aA（s）+bB（g） cC（g）+dD（g）
　　恒容条件下，气体的总质量是变量，故密度是变量。恒压条件下，因为气体的总质量是变量，所以密度也是变量。因此，对于有固体或液体参与的反应，密度总是一个变量，可以作为判断平衡的标志。
　　根据阿伏加德罗定律，一定条件下气体的密度与平均相对分子质量成正比。所以在一个反应体系中，密度是变量，平均相对分子质量就是变量；密度是恒量，平均相对分子质量也就是恒量。当然平均相对分子质量也可以由公式M=m/n确定。
　　4.温度
　　任何化学反应都伴随着能量的变化，所以绝热体系中温度随反应进行会发生变化，温度是一个变量，温度不变，就达到了平衡状态。
　　综合上述，判断平衡状态的依据就是变量不变达平衡。
　　〔责任编辑：庞远燕〕

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