1、第三节化学平衡第1课时可逆反应与化学平衡状态1.了解化学反应的可逆性，了解可逆反应的概念。2.通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡。3能根据化学平衡状态的特征，判断化学平衡状态的标志。可逆反应与不可逆反应1可逆反应(1)概念：在相同条件下，既能向正反应方向进行同时又能向逆反应方向进行的化学反应。(2)表示方法：采用“”连接，把从左向右进行的反应称作正反应，把从右向左进行的反应称作逆反应。例如：SO2和O2的反应可表示为2SO2O22SO3。2不可逆反应有些反应的逆反应进行程度太小因而可忽略，把这类反应称作不可逆反应，用“=”连接。例如：Ba2SO=BaSO4。1判断正误(正确
2、的打“”，错误的打“”)。(1)酯化反应属于可逆反应。()(2)NH3和HCl生成NH4Cl与NH4Cl分解生成NH3和HCl互为可逆反应。()(3)可逆反应中反应物的转化率能达到100%。()答案：(1)(2)(3)2下列各组两个反应互为可逆反应的是()H2Cl22HCl与2HClH2Cl2H2SO4(浓)2HBr=2H2OBr2SO2与Br2SO22H2O=2HBrH2SO42NO2=N2O4与N2O4=2NO22SO2O22SO3与2SO32SO2O2ABC D解析：选C。可逆反应必须是在相同条件下同时向正、逆两个方向都能进行的反应，互为可逆反应。可逆反应的特征(1)双向性：可逆反应分为
3、方向相反的两个反应：正反应和逆反应。(2)双同性：正、逆反应在相同条件下是同时进行的。(3)共存性：反应物和生成物共存于同一体系中，反应物的转化率小于100%。(4)能量转化类型相反：若正反应放热，则逆反应吸热。在密闭容器中发生反应：X(g)3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z起始浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1和0.2 molL1，则平衡时各物质浓度可能是()AX为0.2 molL1BY为0.1 molL1CZ为0.4 molL1DZ为0.1 molL1时，Y为0.4 molL1解析化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不能完全转化的。所以，平衡时各物质的浓度范围为0c(X
4、)0.2 molL1，0c(Y)0.6 molL1，0c(Z)0.4 molL1。而当c(Z)0.1 molL1时，c(Y)0.45 molL1。答案B解答本题的思维流程如下： 可逆反应的特征1下列有关可逆反应(或过程)的说法不正确的是()A可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应B2HIH2I2与H2I22HI互为可逆反应CCaCO3CaOCO2与CaOCO2=CaCO3互为可逆反应D固体溶质的溶解、结晶过程为可逆过程解析：选C。CaCO3的分解与CaO和CO2反应的条件不同，二者不互为可逆反应，C错误。2一定条件下，对于密闭容器中进行的可逆反应：N23H22NH3，已知反应
5、达到平衡时N2、H2、NH3的物质的量浓度分别为0.2 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，则N2的起始浓度范围可能是多少？解析：若反应从正向开始，则N2的最大浓度为(假设反应物转化率为100%)0.2 mol/L0.2 mol/L0.3 mol/L，若反应从逆向开始，则N2的最小浓度为0.2 mol/L0.3 mol/L0.1 mol/L，故N2的起始浓度范围为0.1 mol/Lc(N2)0.3 mol/L。答案：0.1 mol/Lc(N2)0.3 mol/L化学平衡状态1化学平衡的建立在一定条件下，向某固定容积的密闭容器中投入一可逆反应的反应物：以上过程中vt图像表示如下：
6、2化学平衡状态在一定条件下的可逆反应中，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。3化学平衡的特征研究对象是可逆反应正反应速率和逆反应速率相等，即同一物质的消耗速率和生成速率相等，即v正v逆化学平衡是动态平衡，即当反应达到平衡时，正反应和逆反应都仍在进行，即v正v逆0在平衡体系中，各组成成分的含量保持不变改变影响平衡的条件，平衡会改变，直至达到新的平衡1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果。()(2)反应达到化学平衡状态时，正、逆反应的速率都为0。()(3)反应达到化学平衡状态时反应混
7、合物中各组分的浓度保持相等。()(4)气体的压强不变时，反应一定处于平衡状态。()(5)一定条件下的可逆反应，若有色物质的颜色不再变化，则反应处于平衡状态。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2一定条件下，下列方法能证明可逆反应N23H22NH3一定达到平衡状态的是_(填序号)。单位时间内消耗n mol N2的同时生成2n mol NH3v正(N2) v逆(NH3)混合气体的总物质的量不再变化v(N2)v(H2)v(NH3)132温度和体积一定时，N2的浓度不再变化答案：化学平衡状态的判定标志1根本标志：“等”，即v正v逆0。(1)对于同一物质而言，该物质的生成速率等于它的消耗速率。(2)
8、对于不同物质而言，速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。2直接标志：“定”，即反应混合物中各组分的含量保持不变。3间接标志：指所表述的内容并非直接而是间接反映“等”和“定”的意义。(1)反应物的转化率保持不变。(2)平衡体系的颜色保持不变。(3)绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。(4)某些化学键的断开速率和生成速率相等。4“特殊”标志：表述内容并不适用于所有反应，只适用于某些反应达到化学平衡状态。(1)体系中气体物质的总质量保持不变。(全气态反应不适用)(2)体系中气体物质的总物质的量(或体积或分子个数)保持不变。(等体积反应不适用)(3)体系中气体物质的平均相对
9、分子质量保持不变。(全气态等体积反应不适用)(4)恒容时气体的总压强不再发生改变。(等体积反应不适用)(5)恒容时体系中气体的密度不再发生改变。(全气态反应不适用)(2017福州高二检测)一定温度下的恒容容器中，能标志某可逆反应A(g)2B(g)C(s)3D(g)已达到平衡状态的是()A混合气体的压强不随时间变化而变化B气体总物质的量不随时间变化而变化C2v正(B)v逆(D)D混合气体的密度保持不变解析因为反应前后气体的分子数不变，所以气体总物质的量、压强始终不随时间变化而变化，不能作为依据，A、B错误；当反应达到平衡时，v正(B)v逆(D)，C错误；因为容器的体积恒定，但是气体的质量不守恒，
10、所以只要反应未达到平衡，密度就变化，反应达到平衡时，密度不再变化，D正确。答案D(1)上述例题中若C为气体，此时正确的选项是什么？(2)若将D项改为“容器中A、B气体的浓度相等”，正确吗？(3)若选项为“容器内A、B、D三种气体的分子数之比为123”，正确吗？若说“A、B、D三种气体的分子数之比保持123不变”，正确吗？答案：(1)正确的选项是A、B。此时该反应特点是反应前后气体的质量守恒，气体的物质的量是变化的，则压强也是变化的，故A、B正确，但是气体的密度不发生变化，故D错误。(2)不正确。反应达到平衡时，各成分的浓度保持不变，但是不一定相等。(3)不正确；但若说“保持123不变”则正确，
11、因为这说明各物质的浓度不再变化。化学平衡状态的建立1在已达到平衡的可逆反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于下列哪种物质中()A存在于氧气中B存在于氧气和三氧化硫中C存在于氧气和二氧化硫中D存在于二氧化硫、氧气和三氧化硫中解析：选D。化学平衡是动态平衡，加入的18O2会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含有18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使得SO2和O2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。2在200 时，将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入体积为V L的密闭容器中，发生反应：I2(g
12、)H2(g)2HI(g)。(1)反应刚开始时，由于c(H2)_，c(I2)_，而c(HI)_，所以化学反应速率_(填“v正”或“v逆”，下同)最大，而_最小(为零)。(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)_(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，c(I2)_，c(HI)_，化学反应速率v正_，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、反应物的转化率和生成物的产率等都将_。解析：(1)反应开始时，c(H2) mol/L，c(I2) mol/L，c(HI)0，此
13、时v正最大，v逆0；(2)随着反应的进行，c(H2)减小，c(I2)减小，c(HI)增大，故v正减小，v逆增大；(3)当反应进行至v正v逆时，各组分的浓度保持不变，即反应处于平衡状态。答案：(1) mol/L mol/L0v正v逆(2)减小减小增大减小增大(3)相等不变化学平衡状态的判定3(2017厦门高二检测)一定条件下，将NO2与SO2以体积比为12置于密闭容器中发生反应：NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)H41.8 kJ/mol，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CSO3和NO的体积比保持不变D每消耗1 mol SO3的同时生成1 mo
14、l NO2解析：选B。由于该反应为反应前后气体分子数相等的反应，体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为判断反应是否达到平衡的依据，A错误；SO3与NO的体积比始终保持不变，C错误；消耗SO3和生成NO2为同一方向的反应，D错误。4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(气体)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的平均相对分子质
15、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哪几个？(2)上述情况中能作为反应2达到平衡状态标志的是哪几个？(3)若在标准状况下发生反应2(此时碘单质为固体)，情况能否作为反应2达到平衡状态的标志？说明理由。解析：(1)对于反应：2NO2(g)2NO(g)O2(g)，当同一物质的正、逆反应速率相等时，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，其中气体的质量和容器的容积是定值，故气体的密度
16、不变不能作为达到平衡状态的标志，错误；由于该反应为反应前后气体分子数不相等的反应，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r，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(r)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，且生成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
17、的质量和容器的容积是定值，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分子数相等的反应，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。(3)反应2中，若I2为固体时，混合气体的平均相对分子质量为变量，当变量保持不变时，表明反应处于平衡状态。答案：(1)(2)(3)能。反应2中，若I2为固体时，混合气体的平均相对分子质量为变量，当变量保持不变时，表明反应处于
18、平衡状态。 重难易错提炼1.可逆反应“两特点”(1)正、逆两个反应是同一条件下同时进行的。(2)正、逆反应中反应物、生成物共存，反应物转化率小于100%。2.化学平衡“五特征”：逆、等、动、定、变。3平衡状态判断“两依据”(注意衍生判据)(1)根本依据：v正v逆。(2)直接依据：各组分的含量保持不变。课后达标检测基础巩固1下列为四个同学对“化学平衡状态”的理解，其中理解正确的是()解析：选B。化学平衡状态是一种动态平衡，达到平衡时反应并没有停止。2在一定条件下，使SO2和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是()A随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零B随着反应的进行，正反应速
19、率逐渐减小，最后不变C随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变D反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零解析：选A。根据化学平衡的建立过程可知：反应从正反应方向开始，v正最大，v逆0，最后达到平衡时，v正v逆0。3下列反应中，属于可逆反应的是()N23H22NH3，2NH33H2N22NaHCO3Na2CO3H2OCO2，Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3CH3CH2OHCH2=CH2H2O，CH2=CH2HOHCH3CH2OH2NaCl22NaCl，2NaCl2NaCl2A只有BC D解析：选A。只有中两个反应是在同一条件下进行，根据可逆反应定义可知，A正确。414CO2与碳在高
20、温条件下发生反应：14CO2C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有()A14CO2 B14CO2、14COC14CO2、14CO、14C D14CO解析：选C。14CO2与C反应生成14CO(正反应)的同时，14CO 的分解(生成14CO2和14C)(逆反应)也在进行，故平衡混合物中含14C的粒子有14CO2、14CO、14C。5下列说法中，可以证明反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是()A1个NN键断裂的同时，有3个HH键形成B1个NN键断裂的同时，有3个HH键断裂C3个HH键形成的同时，有6个NH键断裂D1个NN键断裂的同时，有6个NH键形成解析：选A
21、。A项前者表示正反应速率，后者表示逆反应速率，且符合化学计量数之比，故A正确；B项指的都是正反应速率；C项指的都是逆反应速率；D项指的都是正反应速率。6一定条件下，在密闭恒容容器中，能表示反应X(g)2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是()X、Y、Z的物质的量之比为122X、Y、Z的浓度不再发生变化容器中的压强不再发生变化单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol YABC D解析：选C。在一定条件下，可逆反应X(g)2Y(g)2Z(g)达到平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，单位时间内X、Y、Z各自生成的物质的量等于其消耗的物质的量，X、Y、Z的浓度不再发生变化，容器中的压
22、强不再发生变化，但X、Y、Z的物质的量之比不一定等于化学计量数之比。7在一定条件下，容器内某一反应中参加反应的M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述中正确的是()A反应的化学方程式为2MNBt2时，正、逆反应速率相等，达到平衡Ct3时，正反应速率大于逆反应速率Dt1时，N的浓度是M的浓度的2倍解析：选D。由图像知，Ot2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均错误。8在一定温度且容积不变的密闭容器中，建立化学平衡：C(s)H2O(g
23、)CO(g)H2(g)。不能确定上述反应达到化学平衡状态的是()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键解析：选C。A.该反应体系的压强不再发生变化，即各反应物、生成物的物质的量不再发生变化，说明反应达到平衡状态；B.v正(CO)v逆(H2O)，即v正(H2O)v逆(H2O)，说明反应达到平衡状态；C.生成n mol CO的同时生成n mol H2，都表示正反应，不能说明反应是否达到平衡状态；D.1 mol HH键断裂的同时断裂2 mol HO键，体现了v正v逆，说明反应达到平衡状态
24、。9一定条件下反应2AB(g)A2(g)B2(g)达到平衡状态的标志是()A容器中压强不随时间变化B容器中，3种气体AB、A2、B2共存C容器中各组分的体积分数不随时间变化DAB的消耗速率等于A2的消耗速率解析：选C。A项，该反应为等体积反应，压强不变不能作为平衡的标志；B项，未达到平衡状态，三种物质也能共存；D项，当AB的消耗速率等于A2消耗速率的2倍时，该反应才达到平衡状态。10下列说法中能说明2HI(g)H2(g)I2(g)已经达到平衡状态的是_。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c(HI)c(I2)反应速率：v(H2)v(I2)
25、v(HI)c(HI)c(I2)c(H2)211温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化解析：生成n mol H2的同时生成n mol HI说明正反应速率大于逆反应速率。一个HH键断裂(逆反应方向)的同时有两个HI键断裂(正反应方向)，即v正v逆。平衡状态时c(HI)、c(I2)浓度不变，但不一定相等。无论是否达到平衡状态都有这样的关系，未表示出正、逆反应速率。平衡状态时不一定有这样的浓度关系。生成物浓度不变，达到平衡状态。答案：11(1)在一定条件下，可逆反应达到平衡状态的本质特征是_，下列关系中能说明反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)已经达到平衡状态的是_(填序号)。A3v正(N2)v
26、正(H2)Bv正(N2)v逆(NH3)C2v正(H2)3v逆(NH3)Dv正(N2)3v逆(H2)(2)在一定温度下的恒容密闭容器中，可逆反应达到平衡状态时，一些宏观物理量恒定不变：a.各物质的浓度不变，b.平衡混合物中各组分的物质的量分数或质量分数不变，c.容器内气体压强不变，d.容器内气体密度不变，e.容器内气体颜色不变。能说明反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的有_；能说明反应H2(g)I2(g)2HI(g)达到平衡状态的有_；能说明反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的有_。(3)已知N2O4(g)2NO2(g)H0，现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器
27、中，下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是_。解析：(1)正、逆反应速率相等时，可逆反应达到平衡状态。(2)由于在恒容条件下发生反应，反应在反应前后气体的质量不变，因此不能用气体的密度变化来判断反应是否处于化学平衡状态。反应是一个反应前后气体分子数不变的反应，反应前后气体的压强保持不变，不能用压强的变化来判断反应是否处于平衡状态。反应中无有色气体，因此不能用气体的颜色变化来判断反应是否处于平衡状态。(3)B项，对于一个特定反应，H固定不变，不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据；C项，在t1时刻，2v正(N2O4)v逆(NO2)，反应达到平衡状态。答案：(1)正反应速率与逆反应速率相等C(2)
28、abcabeabce(3)B能力提升12在一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)B(g)xC(g)2D(g)。2 min末该反应达到平衡，生成0.8 mol D，并测得C的浓度为0.2 molL1。下列判断错误的是()Ax1B2 min内A的反应速率为0.3 molL1min1CB的转化率为50%D若混合气体的平均相对分子质量不变，则表明该反应达到平衡状态解析：选C。 3A(g)B(g)xC(g)2D(g)起始(mol) 31 00转化(mol) 3a a xa 2a平衡(mol) 33a 1a xa 2a由题意得：2a
29、0.8，则a0.4。0.2 molL1，x1，A正确；v(A)0.3 molL1min1，B正确；(B)100%40%，C错误；由于气体的总物质的量只有在平衡时才保持不变，所以平均相对分子质量不变能说明该反应达到平衡状态，D正确。13在一个不传热的固定容积的密闭容器中，一定能作为可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qQ(g)(m、n、p、q为任意整数)达到平衡时的标志是()体系的压强不再改变体系的温度不再改变各组分的浓度不再改变各组分的质量分数不再改变反应速率vAvBvCvQmnpq单位时间内m mol A断键的同时有p mol C也断键ABC D解析：选C。由于m、n、p、q的关系未知，所
30、以压强不变不能作为平衡的标志；在整个平衡建立过程中，各物质反应速率之比均等于化学计量数之比，故也不能作为平衡的标志。14已知常温常压下，N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ/mol。在同温同压下向一密闭容器中通入0.5 mol N2和1.5 mol H2，反应完成时放出热量为Q kJ，则下列关系正确的是()AQ92.4 BQ46.2CQ46.2 DQ46.2解析：选C。0.5 mol N2与1.5 mol H2完全反应生成1 mol NH3时放出热量为46.2 kJ，但该反应为可逆反应，不可能进行到底，故Q46.2。15698 K时，向V L的密闭容器中充入2 mol H2(g
31、)和2 mol I2(g)，发生反应：H2(g)I2(g)2HI(g)H26.5 kJmol1，测得各物质的物质的量浓度与时间变化的关系如图所示。请回答下列问题：(1)V_。(2)该反应达到最大限度的时间是_，该时间内平均反应速率v(HI)_。(3)该反应达到平衡状态时，_(填“吸收”或“放出”)的热量为_。答案：(1)2(2)5 s0.316 molL1s1 (3)放出41.87 kJ16乙酸和乙醇可以发生酯化反应：CH3COOHC2H5OHCH3COOC2H5H2O。(1)对于上述可逆反应，若乙酸分子中的氧都是18O，乙醇分子中的氧都是16O，一段时间后，分子中含有18O的物质有_。A1种
32、 B2种C3种 D4种(2)在上述条件下，生成物水的相对分子质量为_。A16 B18C20 D22(3)下列描述，能说明乙酸和乙醇的酯化反应已达到平衡状态的有_。单位时间内，生成1 mol乙酸乙酯，同时生成1 mol水单位时间内，生成1 mol乙酸乙酯，同时生成1 mol乙酸单位时间内，消耗1 mol乙醇，同时消耗1 mol乙酸正反应速率与逆反应速率相等混合物中各物质的浓度不再变化解析：(1)由反应H18O且该反应为可逆反应可知，含有18O的物质有乙酸、乙酸乙酯和水3种。(2)生成物水的相对分子质量为20。(3)达到平衡状态时，v正v逆，各物质的浓度不再变化，故的描述能说明反应已达到平衡。答案：(1)C(2)C(3)