现将讨论出的结果总结如下:第一类:反应物中所有气体的质量之和,等于生成物中所有气体的质量之和的
可逆反应:(1)在恒容条件下,不能通过“气体密度是否不再改变”这一条件来判断反应是否已达到平衡;(2)在恒压条件下,反应前后的气体的化学计量数之和相等,不能通过“气体密度是否不再改变”这一条件来判断反应是否已达到
化学平衡;反应前后的气体的化学计量数之和不相等,不能通过“气体密度是否不再改变”这一条件来判断反应是否已达到化学平衡;第二类:反应物中所有气体的质量之和,不等于生成物中所有气体的质量之和的可逆反应:(1)在恒容条件下,可以通过“气体密度是否不再改变”来判断反应是否已达到化学平衡;(2)在恒压条件下,反应前后气体的化学计量数之和相等,可以通过“气体密度是否不再改变”来判断反应是否已达到化学平衡;反应前后气体的化学计量数之和不相等:如果m(总)和V(总)的变化趋势相反(有一个增大有一个减小),则可以通过“气体密度是否不再改变”来判断反应是否已达到化学平衡;[以下情况十分复杂,仅做了解]如果m(总)和V(总)的变化趋势相同(都增大或都减小):则在各自的变化趋势下如果m(总)变化到平衡量的速率与V(总)变化到平衡量的速率不相同,则可以通过“气体密度是否不再改变”来判断反应是否已达到化学平衡;则在各自的变化趋势下如果m(总)变化到平衡量的速率与V(总)变化到平衡量的速率相同,则不能通过“气体密度是否不再改变”来判断反应是否已达到化学平衡; 要点是根据密度的计算式,分情况全面地讨论这个问题。对于可逆反应 aA + bB <==> cC + dD:1.如果反应物中所有气体的质量之和,等于生成物中所有气体的质量之和,例如这几种情况:①“aA(g) + bB(g) <==> cC(g) + dD(g)”(反应体系中的所有物质全部是气体);②“aA(s) + bB(g) <==> cC(g) + dD(g)”,其中bMr(B) = cMr(C) + dMr(D)[用“Mr”代表
相对分子质量];③“aA(s) + bB(g) <==> cC(l) + dD(g)”其中bMr(B) = dMr(D),则根据密度的计算公式 ρ = m(总) / V(总) 可知:(1)在恒容条件下:气体总体积V(总)已是定值,又因为m(总)是反应前后所有气体的总质量,所以无论反应进行到何种程度,气体的密度永远都是定值,所以,恒容条件下,反应物中所有气体的质量之和,等于生成物中所有气体的质量之和的可逆反应,不能通过“气体密度是否不再改变”这一条件来判断反应是否已达到平衡;(2)在恒压条件下:由于反应物中所有气体的质量之和,等于生成物中所有气体的质量之和,所以气体的质量永远是定值,再看反应前后气体的总体积是否相等,也即看反应前后的气体的化学计量数之和是否相等,如果相等,则由于条件是恒压,所以反应前后气体的总体积也永远都是定值,所以根据密度计算公式可以判断在任何时间,气体的密度永远是定值,此时不能通过“气体密度是否不再改变”这一条件来判断反应是否已达到化学平衡;如果虽然反应物中所有气体的质量之和,等于生成物中所有气体的质量之和,然而前后气体的化学计量数之和不相等,比如对于③式,如果b>d,则因为是在恒压的条件下,所以随着反应的进行,气体的体积会发生改变,当气体的体积不发生改变时,就证明反应已达到平衡,由于气体的总质量m(总)是定值,而只有V(总)随时间改变,所以当V(总)不再随时间改变时,密度ρ也就不再随时间改变,所以这种情况下可以通过“气体密度是否不再改变”这一条件来判断反应是否已达到化学平衡; 2.如果反应物中所有气体的质量之和,不等于生成物中所有气体的质量之和(包括反应一边有气体,一边无气体的情况),例如这几种情况:④“aA(s) + bB(g) <==> cC(g) + dD(g)”,其中bMr(B) ≠ cMr(C) + dMr(D)[用“Mr”代表相对分子质量];⑤“aA(s) + bB(g) <==> cC(l) + dD(g)”其中bMr(B) ≠ dMr(D)⑥“aA(s) + bB(l) <==> cC(g) + dD(g)”(反应只有一边出现气体),则根据密度的计算公式 ρ = m(总) / V(总) 可知:(1)在恒容条件下:由于反应物中所有气体的质量之和,不等于生成物中所有气体的质量之和,所以随着反应的进行,气体的总质量会发生改变,直到平衡时,气体的总质量不再发生改变,而气体的总体积V(总)是不变的,所以随着反应的进行,气体的密度会随气体的总质量发生改变,平衡时,气体的密度才不再发生改变,所以此情况下可以通过“气体密度是否不再改变”来判断反应是否已达到化学平衡;(2)在恒压条件下:这种情况比较容易判断:对于一个反应物中所有气体的质量之和,不等于生成物中所有气体的质量之和的可逆反应,在反应前后气体的化学计量数之和相等时,则由于是恒压条件,所以气体的总体积不会随反应的进行发生改变,即V(总)不变,而气体总质量m(总)会随着反应的进行而改变,所以当m(总)不再发生改变时,也就相当于气体密度ρ不再发生改变时,就证明反应已达到化学平衡,所以此情况下可以通过“气体密度是否不再改变”来判断反应是否已达到化学平衡;这种情况具有不确定性,比较复杂,因为影响气体的密度的因素有两个,一个是气体总质量,一个是气体总体积,相当于两个变量:对于一个反应物中所有气体的质量之和,不等于生成物中所有气体的质量之和的可逆反应,在反应前后气体的化学计量数之和不相等时,又因为是恒压条件,所以气体的总体积会随反应的进行发生改变,即V(总)随反应的进行发生改变,而气体总质量m(总)也会随着反应的进行而改变,因此影响气体密度的因素是两个,通过公式ρ = m(总) / V(总),如果m(总)和V(总)的变化趋势相反(一个增大一个减小),则无疑气体的密度一定会发生改变,此时可以通过“气体密度是否不再改变”来判断反应是否已达到化学平衡;然而如果m(总)和V(总)的变化趋势相同(都增大或都减小),则如果在各自的变化趋势下Δm(总)是较ΔV(总)高介/低介的
无穷小量,即lim[Δm(总)/ΔV(总)]=0或∞,则证明随着二者的变化,m(总)变化到平衡量的速率比V(总)变化到平衡量的速率快/慢,证明密度是随着二者的变化而变化的,此时可以通过“气体密度是否不再改变”来判断反应是否已达到化学平衡;如果在各自的变化趋势下Δm(总)是Δm(总)的同介/等价无穷小量,即lim[Δm(总)/ΔV(总)]=A或1(A为任意常数),则证明随着二者的变化,m(总)和V(总)变化到平衡量的速率是相同的,证明密度不随二者的变化而变化,此时不可以通过“气体密度是否不再改变”来判断反应是否已达到化学平衡。 声明:以上内容均未参考任何资料,属个人分析的结果。