1、第二章 化学反应速率和化学平衡第三节 化学平衡 课时1 化学平衡状态 目标与素养：1.了解化学反应的可逆性，了解可逆反应的概念、特点。(宏观辨识)2.了解化学平衡的建立和特征。(变化观念与平衡思想)自 主 预 习 探 新 知 1可逆反应 2H2O2 点燃电解 2H2O 是可逆反应吗？为什么？答案 不是。两反应方向的条件不同。2化学平衡状态(1)建立过程在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：以上过程用 v-t 图像表示：(2)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 时，反应体系中所有参加反应的物质的 或 保持恒定的状态。相等质量浓度(3)五
2、特征 若反应体系的总压强不变，该可逆反应一定达平衡了吗？为什么？答案 不一定，对前后气体体积相等的反应，压强不变不能作判据。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)既能向正方向进行又能向逆方向进行的反应均是可逆反应。()(2)平衡时体系内各物质浓度保持不变，由 vct知各反应物表示的反应速率均为 0，反应处于静止状态。()(3)若反应体系的气体密度不变，该可逆反应达平衡状态。()(4)在已达到平衡的可逆反应：2SO2O22SO3 中，充入 18O2一段时间后，18O 只存在于 SO2 和 SO3 中。()答案(1)(2)(3)(4)2在某一容积为 5 L 的密闭容器内，加入 0.2 mo
3、l 的 CO 和 0.2 mol 的 H2O，在催化剂存在的条件下加热至高温，发生如下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0。反应中 CO2 的浓度随时间变化情况如图：(1)根据图中数据，反应开始至达到平衡时，CO 的化学反应速率为_；反应达到平衡时，c(H2)_。(2)判断该反应达到平衡的依据是_。CO 减少的化学反应速率和 CO2 减少的化学反应速率相等CO、H2O、CO2、H2 的浓度都相等CO、H2O、CO2、H2 的浓度都不再发生变化正、逆反应速率都为零答案(1)0.003 molL1min1 0.03 molL1(2)核 心 突 破 攻 重 难 极值法确定反应各物质
4、的浓度范围在密闭容器中进行反应 X2(g)Y2(g)2Z(g)，已知 X2、Y2、Z的起始浓度分别为 0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在一定条件下，反应达到平衡。可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。假设反应正向进行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g)起始浓度/(molL1)0.1 0.3 0.2改变浓度/(molL1)0.1 0.1 0.2终态浓度/(molL1)0 0.2 0.4假设反应逆向进行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g)起始浓度/(molL1)0.1 0.3 0.2改变浓度/(molL
5、1)0.1 0.1 0.2终态浓度/(molL1)0.2 0.4 0平衡体系中各物质的浓度范围为 0c(X2)0.2 molL1；0.2 molL1c(Y2)0.4 molL1；0c(Z)0.4 molL1。1一定条件下，对于可逆反应 X(g)3Y(g)2Z(g)，若 X、Y、Z 的起始浓度分别为 c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为 0.1 molL1、0.3 molL1、0.08 molL1，则下列判断正确的是()Ac1c231B平衡时，Y 和 Z 的生成速率之比为 23CX、Y 的转化率不相等Dc1 的取值范围为 0c10.14 molL1D 平衡浓度之比为1
6、3，转化浓度亦为13，故c1c213，A、C 不正确；平衡时 Y 的生成表示的是逆反应速率，Z 生成表示的是正反应速率，且 vY(生成)vZ(生成)32，B 不正确；由可逆反应的特点可知 0c10.14 molL1，D 正确。2在一定条件下，某密闭容器中发生可逆反应 2X(g)2Y(g)3Z(g)2W(g)，X、Y 的初始浓度分别为 2.5 molL1 和 2.0 molL1，达平衡后，下列各生成物的浓度数据中肯定错误的是()Ac(Z)1.5 molL1Bc(Z)2.4 molL1Cc(W)1.6 molL1Dc(W)2.0 molL1D 可逆反应中，反应物不可能完全转化。由于反应中 X、Y按
7、物质的量之比 11 反应，所以 X 过量，若 Y 完全反应，则 c(Z)3.0 molL1，c(W)2.0 molL1。但 Y 不可能完全反应，所以 0c(Z)3.0 molL1,0c(W)2.0 molL1。故 D 项错误。化学平衡状态的判定标志 平衡思想：从“变量不变”理解平衡状态判定标志(1)全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。(2)对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。(3)对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。(4)绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。(5)全部是气体的非等体积反应，恒
8、压条件下，密度不再变化；对于有固体参与或生成的气体平衡体系，密度不再变化。总之，要抓住变化的量不变可作平衡的标志；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断是否达平衡的标志。【典例】有下列两个可逆反应。反 应 1：在 体 积 固 定 的 密 闭 容 器 中 进 行 可 逆 反 应：2NO2(g)2NO(g)O2(g)。其中 NO2 是红棕色气体。反应 2：在体积固定的密闭容器中进行可逆反应：H2(g)I2(g)2HI(g)。其中 I2(g)是紫色的。以上两个反应过程中，有下列情况：同一物质正反应速率等于逆反应速率。混合气体的颜色不再改变。混合气体的密度不再改变。混合气体的压强不再改变。混合气体
9、的平均相对分子质量不再改变。对于反应 1，单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2。对于反应 2，用 H2、I2和 HI 表示的反应速率之比为 112。(1)上述情况中能作为反应 1 达到平衡状态标志的是_。(2)上述情况中能作为反应 2 达到平衡状态标志的是_。解析(1)对于反应 2NO2(g)2NO(g)O2(g)，当同一物质的正、逆反应速率相等 v(正)v(逆)，反应处于平衡状态，正确；混合气体的颜色不再改变时，说明 c(NO2)一定，故反应处于平衡状态，正确；气体的密度 mV，其中气体的质量和容器的容积是定值，故气体的密度不变不能作为达到平衡状态的标志，错误；
10、由于该反应为反应前后气体体积变化的反应，故密闭容器中的压强不变，表明反应处于平衡状态，正确；混合气体的平均相对分子质量 Mmn，该反应中气体的质量始终保持不变，而气体的物质的量为变量，故平均相对分子质量(M)为变量，当变量保持不变时，表明反应处于平衡状态，正确；单位时间内生成 O2 和生成 NO2 的反应方向相反，且二者的物质的量之比为 12，故反应处于平衡状态，正确。(2)对于反应：H2(g)I2(g)2HI(g)，当同一物质的正、逆反应速率相等时，反应处于平衡状态，正确；混合气体的颜色(I2 蒸气)不再改变时，说明 c(I2)一定，反应处于平衡状态，正确；由于气体的质量和气体的容积是定值，
11、故气体的密度不变不能作为平衡状态的标志，错误；由于该反应为反应前后气体体积不变的反应，容器中气体的物质的量保持不变，则容器中的压强不变，反应不一定处于平衡状态，错误；由于该反应气体的质量、气体的物质的量是定值，故气体的平均相对分子质量不变时，不能判断反应是否处于平衡状态，错误；反应的任何时刻，用 H2、I2 和 HI 表示的反应速率之比均为 112，错误。答案(1)(2)(1)对于反应 1，当 v正(NO2)v逆(O2)时，反应是否达到平衡？(2)对于反应 2，当 I2(g)为 I2(s)时，平均相对分子质量不改变时，反应是否达到平衡？答案(1)否。(2)是。3一定条件下，可逆反应 2A(g)
12、B(g)3C(g)，在下列四种状态中处于平衡状态的是()选项正反应速率逆反应速率 Av(A)2 molL1min1v(B)2 molL1min1 Bv(A)2 molL1min1v(C)2 molL1min1 Cv(A)1 molL1min1v(B)2 molL1min1 Dv(A)1 molL1min1v(C)1.5 molL1min1 D 根 据 平 衡 状 态 的 判 断 依 据v(正)v(逆)知，v(A)v(B)v(C)213，即 D 项中的反应达到平衡状态。4将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(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H2NCOO
13、NH4(s)2NH3(g)CO2(g)。2v(NH3)v(CO2)密闭容器中总压强不变 密闭容器中混合气体的密度不变 密闭容器中氨气的体积分数不变 密闭容器中 c(NH3)不变能判断该反应已经达到化学平衡的是()A BCD全部A 没说明正反应速率和逆反应速率，故不能作为依据；密闭容器中总压强与气体物质的量成正比，只有平衡时 n(气)不变，故压强可以作为依据；m气V，m(气)可变，故可以作为依据；n(NH3)n(CO2)21，故氨气的体积分数为恒值，不能作为依据；根据定义，可以作为依据。当 堂 达 标 提 素 养 1模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方法，对于2HBr(g)H2(g)Br2(
14、g)反应，下列四个图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是()A B C DC 可逆反应的特点是反应物、生成物共存。2在一个密闭容器中发生反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，反应过程中某一时刻测得 SO2、O2、SO3 的浓度分别为 0.2 molL1、0.2 molL1、0.2 molL1，当反应达到平衡时，可能出现的数据是()Ac(SO3)0.4 molL1Bc(SO2)c(SO3)0.15 molL1Cc(SO2)0.25 molL1Dc(O2)0.1 molL1C 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)某时刻/(molL1)0.2 0.2 0.2 极限转化/(molL1)
15、0.4 0.3 0 极限转化/(molL1)0 0.1 0.4 A由于反应为可逆反应，SO3 的浓度一定小于 0.4 molL1，故 A 错误；B.SO3、SO2 浓度不会均为 0.15 molL1，只能一种物质的浓度增大，另一种物质的浓度减小，故 B 错误；C.由于反应为可逆反应，SO2 的浓度一定小于 0.4 molL1，大于 0，则可能为 0.25 molL1，故 C 正确；D.由于反应为可逆反应，O2 的浓度一定小于 0.3 molL1，大于 0.1 molL1，故 D 错误。3对于可逆反应 MNQ 达到平衡时，下列说法正确的是()AM、N、Q 三种物质的浓度一定相等BM、N 全部变成
16、了 QC反应混合物各成分的百分比不再变化D反应已经停止答案 C4一定温度下某容积不变的密闭容器中，可逆反应 C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)可建立平衡状态。下列状态中不能确定该反应已达到平衡状态的是()A体系的压强不再发生变化Bv 正(CO)v 逆(H2O)C生成 n mol CO 的同时生成 n mol H2D1 mol HH 键断裂的同时断裂 2 mol HO 键C 生成 CO 和 H2，均为正反应方向，不能确定 v 正v 逆。5在 2 L 密闭容器内，800 时反应 2NO(g)O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：时间(s)012345 n(NO)(mo
17、l)0.020.0100.0080.0070.0070.007(1)上图表示 NO2 的浓度变化的曲线是_。用 O2 表示从 02 s 内该反应的平均速率 v_。(2)能说明该反应已达到平衡状态的是_(填序号)。av(NO2)2v(O2)b容器内压强保持不变cv 逆(NO)2v 正(O2)d容器内密度保持不变解析(1)由起始 n(NO)0.02 molc(NO)0.02 mol2 L0.01 molL1，再结合 2NO(g)O2(g)2NO2(g)可知 c(NO2)0.01 molL1，故曲线 b 表示 c(NO2)的变化；v(NO)cNOt0.020.008mol2 L2 s3103 molL1s1，v(O2)12v(NO)1.5103 molL1s1。(2)a 项，未注明正、逆反应速率；b 项，该反应前后气体计量数不相等，故压强不变说明达到平衡；c 项，v 逆(NO)2v 逆(O2)2v 正(O2)，故说明达到平衡；d 项，m(气)不变，V(气)不变，故 m气V气为恒值。答案(1)b 1.5103 molL1s1(2)bc点击右图进入 课 时 分 层 作 业 Thank you for watching!
