1、2-2 课时2 化学平衡状态知能定位1.认识可逆反应的进行是有一定限度的，建立化学平衡观点。2.掌握化学平衡的特征及达到化学平衡的标志。情景切入可逆反应在一定条件下不可能进行完全，即存在一定的限度，我们称到达了化学平衡状态，怎样来描述这种状态呢？自主研习一、可逆反应是指在相同条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应，反应方程式中不用“=”，而用“”。可逆反应必须是同一条件下的正逆反应，可逆反应不能进行到底，不能实现完全转化。二、化学平衡状态1.化学平衡的建立:如果把某一可逆反应的反应物装入密闭容器，其反应过程如下：（1）反应开始时： v (正)最大， v (逆)为零。（2）反应
2、进行时：反应物浓度减小v (正)逐渐减小。生成物浓度由零逐渐增大v（逆）从零开始逐渐增大。（3）反应达到平衡时： v (正)v（逆），反应混合物中各组分的浓度不再发生变化。以上过程可用下图表示：2.化学平衡的概念：在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态。也就是在给定条件下，反应达到了“限度”，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。3.化学平衡的特征：逆 研究对象必须是可逆反应。动 化学平衡时动态平衡，即当反应达到平衡时，正反应和逆反应都仍在继续进行。等 v（正）v（逆）0，即同一物质的消耗速率和生成速率相等（本质）。
3、定 在平衡体系中，反应混合物各组分的浓度（或质量）保持不变。变 外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下，建立新的化学平衡。课堂师生互动知识点1 判断可逆反应是否达到平衡状态的方法1.直接判断法（1）正反应速率逆反应速率0。（2）同一物质的消耗速率与生成速率相等。（3）各组分的浓度保持不变。2.间接判断法（1）各组分的百分含量保持不变。（2）各组分的物质的量保持不变。（3）各气体的体积不随时间的改变而改变。3.以反应mA(g)+ nB(g) pC(g)+ qD(g)为例来说明混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量、质量或物质的量分数、质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总体积
4、、总压强、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol A,同时也生成了m mol A，即v (正)v (逆)平衡在单位时间内消耗了n mol B的同时也消耗了p mol C,即v (正)v(逆)平衡v (A):v (B): v (C): v (D)= m:n:p:q, v (正)不一定等于v（逆）（平衡与否该式都成立）不一定平衡在单位时间内生成了n mol B的同时消耗了q mol D,均指v（逆）不一定平衡压强m+np+q时,总压强一定（其他条件一定）平衡m+n=p+q时，总压强一定（其他条件一定）不一定平衡Mr一定，但m+n=p+q时不一定平衡温度任何化学反应
5、都伴随着能量变化，当体系温度一定时（其他不变）平衡气体的密度()密度一定(=)不一定平衡颜色反应体系内有有色物质时，颜色稳定不变平衡特别提醒利用混合气体的密度判断化学平衡时注意：（1）若容器体积固定不变，且为反应前后均为气体的反应：因密度始终不变，此时不能用密度作判据。（2）若容器体积固定不变，但反应前后气体质量不守恒的反应：如C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),因反应未达平衡时m (气)变化，即密度变化，故此时密度可作为判据。（3）若容器体积可变化，且反应为气体体积变化的反应：如N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(n0)体积V变化，密度变化，所以此时密度可作为判据。总之，用
6、密度作判据应注意两点：容器体积是否可变反应方程式的特点考例1 可逆反应达到平衡的主要特征是()A.反应停止了B.正、逆反应的速率均为零C.正、逆反应都还在进行D.正、逆反应的速率相等解析：可逆反应达到平衡状态的重要特征可概括为四个方面：“动”“定”“变”“等”。A、B两个选项都是说正、逆反应速率为零，显然不可能是动态平衡，A、B错；而C项只说明反应仍在进行，不能说明达到平衡与否，C项错。故正确答案为D。JP答案：D变式探究1 下列反应不属于可逆反应的是()A.Cl2溶于水B.NH3溶于水C.可充电电池的反应，如H2O+Zn+Ag2OZn(OH) 2+2AgD.电解水生成H2和O2，点燃H2和O
7、2的混合物生成水答案：CD解析：A选项Cl2溶于水是可逆反应，Cl2+H2OHCl+HClO，教材上未标“”而写用“=”是因当时尚未学习可逆反应。B选项NH3溶于水也是可逆反应，NH3+H2ONH3H2ONH+4+OH-，C、D选项电解水和点燃H2和O2生成水、可充电电池的反应二者均不是同时进行的，也不是在相同条件下进行的反应，不是可逆反应。考例2 在一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是()A.C的生成速率与C的分解速率相等B.单位时间生成n mol A同时生成3n mol BC.A、B、C的浓度不再变化D.A、B、C的分子数之比为1:3:2解析：选项A中，当C
8、的生成速率与C的分解速率相等时，表明v正=v逆，可见反应已达平衡状态；选项B只说出了反应向逆反应方向进行的情况，并没有说明v逆与v正是否相等，因而不能肯定其是否达到平衡状态；体系中各物质的浓度保持不变，这是化学平衡的表观特征，可见选项C表明反应已达到平衡状态；平衡时各物质的浓度保持不变，并不是一定要等于反应方程式中的化学计量数之比，这与v正=v逆无直接关系，因而选项D也不能表示反应已达平衡状态。答案：AC变式探究2 下列说法可充分说明P(g)+Q(g) S(g)+R(g)，在恒温下，恒容密闭容器中的反应已达平衡的是()A.容器里P、Q、R、S四种物质共存B.容器里Q、R的体积分数不再改变C.容
9、器内气体压强密度不随时间变化D.单位时间内生成n mol P同时生成n mol S答案：BD解析：只要反应开始，容器里P、Q、R、S必共存，无法说明反应是否已达平衡；因该反应是气体分子总数不变的可逆反应，因而反应无论进行到什么程度，其容器内气体的压强，密度（恒容）都不会改变，因而选项C不能作为反应已达平衡的标志；选项B中，当容器里Q、R的体积分数不变时，表明反应已达平衡；选项D可推出v正=v逆。因而反应也达到了平衡状态。变式探究3 下列说法中，可以证明反应：N2+3H22NH3已达到平衡状态的是()A.1个NN键断裂的同时有3个HH键形成B.N2、H2、NH3的分子数之比为1:3:2C.1个N
10、N键断裂的同时有6个NH键生成D.N2、H2、NH3的浓度不再变化答案：AD解析：这类问题可以用化学平衡的观点加以分析，分析时，应注意化学反应中的计量数的关系，注意结合化学平衡的特点，找出某物质在一定时间内减少的量与生成的量相等，即可视为该反应已处于化学平衡状态。A中一个NN键断裂时，也应有3个HH键断裂，即与3个HH键的生成是方向相反的： v (正)= v（逆），故能说明反应达到平衡状态；B平衡时，N2、H2、NH3的分子数之比不定；C项一个NN键断裂的同时生成6个NH键是反应的一般规律，也不能说明达到化学平衡；D中各物质的浓度，是化学平衡状态的重要标志之一，反应达到平衡。课后强化作业基础夯
11、实1.在已达到平衡的可逆反应2SO2+O22SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的()A.多余的氧气中B.生成的三氧化硫中C.氧气和二氧化硫中D.三种物质中答案：D解析：充入18O2后，正向移动生成含18O的SO3，由于反应的可逆性，SO3又分解生成SO2、O2，各物质中均含18O。2.对可逆反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)，下列叙述正确的是 ()A.达到化学平衡时，4v正（O2）=5v逆（NO）B.若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态C.达到化学平衡时，若增加容积体积，则正反应速率减小，
12、逆反应速率增大D.化学反应速率关系是：2v正（NH3）=3v正（H2O）答案：A解析：根据化学平衡知识，达到平衡时各个反应物的正反应速率和各个生成物的逆反应速率之比等于化学方程式的化学计量数之比，因此，A正确。D应表示为： 3v正（NH3）=2v正（H2O）。B不能表示反应达到平衡状态，对于C，当容器体积增大时，正逆反应速率都减小。3.将2 mol SO2和1 mol O2充入一容积固定的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3(g)，下列哪些量不再变化时，并不能说明化学反应已达平衡状态()A.混合气体的密度B.混合气体的压强C.混合气体的总物质的量D.混合气体的平
13、均相对分子质量答案：A解析：=、m、V都是定值，反应进行的任意时刻，都为定值。4.可逆反应：2NO22NO+O2在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是()单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率比为2:2:1混合气体的颜色不再改变混合气体的密度不再改变混合气体的平均相对分子质量不再改变A. B.C. D.答案：A解析：换算后，O2在正逆反应中速率相等，正确 不能表现v（正）和v（逆）相等的关系，不正确 反应速率与各物质计量数成正比，即只要反应， v (NO2):
14、v (NO): v (O2)=2:2:1，不正确 混合气体颜色不变，说明浓度未变，已达平衡，正确。=，因不能确定体积是否变化，也不能说明反应已达平衡。混合气体的平均相对分子质量不变，即M=，说明n（总）不变，反应必达平衡，正确，故选A。5.在一定量的密闭容器中进行反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 molL-1，0.3 molL-1，0.2 molL-1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是()A.N2为0.2 molL-1，H2为0.6 molL-1B.N2为0.15 molL-1C.N2、H2均为0.18 molL-1D.
15、NH3为0.4 molL-1答案：B解析：本题考查对可逆反应的特征的理解，解答时，应注意两点：（1）可逆反应既可向正反应方向进行，同时又可向逆反应方向进行；（2）可逆反应不能进行到底，只能反应到一定程度达到平衡状态，平衡时各物质的物质的量都大于零。对于本题，若反应从题给某一时刻开始向正反应方向进行并达到平衡，此时NH3的浓度应小于0.4 molL-1；若反应从题给某一时刻开始向逆反应方向进行并达到平衡，此时N2的浓度应小于0.2 molL-1，H2的浓度应小于0.6 molL-1；从题给量的关系易知无论反应进行到什么程度c (N2):c (H2)=1:3，因此两者不可能同时均为0.18 mol
16、L-1。6.在一定条件下，容器内某一反应M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如下图所示，下列表述中正确的是()A.反应的化学方程式为2MNB. t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡C. t3时，正反应速率大于逆反应速率D.t1时，N的浓度是M的浓度的2倍答案：D解析：由图象知，0t2时间内N的浓度的变化量是M浓度的变化量的2倍，可得反应的方程式为2NM； t2时刻体系并未达到平衡，故正反应速率与逆反应速率不相等； t3时刻反应已达到平衡，此时v正=v逆，因此选项A、B、C的说法都是错误的。7.在一定温度下，向密闭容器中充入一定量的NO2和SO2，发生反应NO2+SO2NO+SO3，当化学反应达
17、到平衡时，下列叙述正确的是()A.NO和SO3的物质的量一定相等B.NO2和SO3的物质的量一定相等C.反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量D.SO2、NO2、NO、SO3物质的量一定相等答案：AC解析：该反应是一个反应前后物质的量之和相等的反应，且NO、SO3的化学计量数相等，即二者是等物质的量生成的，故A、C选项正确。因为反应前NO2、SO2的物质的量关系不明确，该反应为可逆反应，反应进行的程度未知，故不能确定各物质之间的物质的量的关系。8.（2009杭州高二检测）在一定温度下的刚性密闭容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明下述反应：A(s)+2B(g)
18、 C(g)+D(g)已达到平衡状态()混合气体的压强混合气体的密度B的物质的量浓度气体的总物质的量混合气体的平均相对分子质量物质C的百分含量各气体的物质的量A. B.C. D.答案：A解析：A(s)+2B(g) C(g)+D(g)是反应前后气体体积相等的反应，不管是否平衡，混合气体的压强始终不变，气体的总物质的量也不变，不是判断是否达到平衡的标志。能力提升1.在一定条件下，向2 L密闭容器中充入3 mol X气体和1 mol Y气体进行反应：2X(g)+Y(g) 3Z(g)+ 2W(g)某一时刻测定产物的浓度不可能的是()A. c (Z)=0.75 molL-1B.c (Z)=1 molL-1
19、C.c (W)=1 molL-1D. c (W)=0.8 molL-1答案：C解析：化学平衡研究的对象是可逆反应，即：反应不能进行完全，反应混合物中既有反应物又有生成物。假定反应能完全进行，根据反应物的物质的量可求出生成物的物质的量。由于反应不能进行到底，实际上产生的生成物的物质的量一定小于上述求出的生成物的物质的量。此法称为“极值法”。假设3 mol X和1 mol Y完全反应，根据化学方程式，可求出n (Z)=3 mol，n (W)=2 mol， c (Z)= =1.5 molL-1，c (W)= =1 molL-1，由于该反应为可逆反应，X、Y不可能全部转化为Z、W，所以， c (Z)1
20、.5 molL-1， c (W)1 molL-1。2.可逆反应：N2+3H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示，下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是()A,3v (N2)正=v (H2)正B,v (N2)正=v（NH3）逆C.2v（H2）正=3v（NH3）逆D. v（N2）正=3v（H2）逆答案：C解析：无论是否达到平衡， v (H2)正肯定与3v (N2)正相等，A不正确。正逆反应速率相等是指用同一物质来表示反应速率，如v (N2)正=v (N2)逆，那么平衡时应有v (N2)正=v（N2）逆=v（NH3）逆=v（H2）逆，所以B、D错误。3.（2011杭州高二
21、检测）在一定温度下的密闭容器中加入2 mol NO2，发生如下反应：2NO2(g) 2NO(g)+ O2(g)，此反应达到平衡状态的标志是()A.混合气体的颜色变浅B.混合气体的密度不再发生变化C.混合气体中NO2、NO、O2的物质的量之比为2:2:1D.单位时间内生成2n mol NO同时生成2:n: mol NO2答案：D解析：选项内容分析联系指向结论A混合气体的颜色变浅，说明反应正向进行着B密度，气体质量m、体积V不变，故不变C平衡混合气体各成分的物质的量不一定符合化学计量数之比D此时NO、NO2表示的反应速率方向相反，大小符合化学计量数之比4.一定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物
22、理量不再变化时，表明反应：A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已达平衡的是()A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.B的物质的量浓度D.气体的总物质的量答案：BC5.一定条件下反应2AB(g) A2(g)+B2(g)达到平衡状态的标志是()A.单位时间内生成n mol A2，同时消耗2n mol ABB.容器内，3种气体AB、A2、B2共存C.AB的消耗速率等于A2的消耗速率D.容器中各组分的体积分数不随时间变化答案：D解析：不论该反应是否达到平衡状态，A项和B项中的情况都有可能存在；C项AB的消耗速率等于A2的消耗速率的2倍，才能表明该反应到达平衡状态；D项，容器中各组分体积分数保持不
23、变，表明v (正)v (逆)，反应到达平衡状态。6.对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是()A.提高反应物的平衡转化率B.以同样程度改变正逆反应速度C.增大正反应速率，降低逆反应速率D.改变平衡混合物的组成答案：B解析：在可逆反应中加入催化剂只能同等程度的改变正逆反应速率，对平衡移动无影响，转化率也不变。7.下列方法中可以证明2HI(g) H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是 。单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂百分组成HI%=I2%反应速率v (H2)= v (I2)= v (HI)时c（HI）:c(H2): c (I2)=2:1
24、:1时温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化温度和体积一定时，容器内压强不再变化条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化温度和体积一定，混合气体的颜色不再变化温度和压强一定，混合气体的密度不再变化讨论：在上述的说法中能说明2NO2N2O4达到平衡状态的是 。答案：；8.在200时，将a mol H2和b mol I2（g）充入到体积为V L的密闭容器内，发生反应：I2(g)+H2(g) 2HI(g) H0（1）反应刚开始时， c (H2)等于 ， c (I2)等于 ，而c (HI)等于 ，所以化学反应速率 最大而 最小（为0）；（2）随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c (H2) ， c (I2) ，而c (HI) ，从而化学反应速率v正 ，而v逆 ；（3）当反应进行到v正与v逆 时，此可逆反应就达到了平衡，若保持外界条件不变时，反应混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数及体系的总压强（或各组分的分压）都将 。答案：（1）molL-1， molL-1，0， v正， v逆（2）减少，减少，增大，减少，增大（3）相等，不变
