1、第三节化学平衡第一课时化学平衡状态课标要求1了解化学反应的可逆性。2了解化学平衡建立的过程。3理解化学平衡的特征。,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)可逆反应中反应物、生成物共存，反应物转化率小于100%。2化学平衡“五特征”：逆、等、定、动、变。3平衡状态判断“两依据”：(1)根本依据：v(正)v(逆)。(2)直接依据：各组分的浓度保持不变。1可逆反应在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。2不可逆反应有些反应因逆反应进行程度太小而可忽略，正反应几乎完全进行到底，一般认为这些反应不可逆。例如，H2的燃烧、酸碱中和等。3可逆反
2、应的特点(1)“三性”(2)实例将2 mol SO2与1 mol O2在密闭容器中发生反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，充分反应后，容器中存在的物质有：SO2、SO3、O2。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)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()(2)CO2与水的反应是不可逆反应()(3)NH3和HCl生成NH4Cl与NH4Cl分解生成NH3和HCl互为可逆反应()(4)可逆反应中反应物的转化率能达到100%()答案：(1)(2)(3)(4)2下列各组两个反应互为可逆反应的是()H2Cl22HCl与2HClH2Cl2H2SO4(浓)2HBr=2H2
3、OBr2SO2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。、为可逆反应。1概念在一定条件下，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。2建立过程图1图23特点特别提醒(1)可逆反应达到平衡状态后，反应并没有停止，而是反应在该条件下进行的最大限度。(2)可逆反应达到平衡后，各组分的浓度保持不变，并不是各组分的浓度相等。1在一定温度下的某容积可变的密闭容器中，建立下列化学平衡：A(g)3B(g
4、)2C(g)，能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是()A体系的压强不再发生变化B3v正(B)2v逆(C)C混合气体密度不再变化D消耗1 mol A的同时生成2 mol C解析：选CA项，在一定温度下的某容积可变的密闭容器中发生反应时，压强始终不变，体系的压强不再发生变化，不能表示已经达到了化学平衡状态，错误；B项，v正(B)v逆(C)32，故2v正(B)3v逆(C)，表示正逆反应速率相等，错误；C项，该反应是一个气体体积变化的反应，而质量不变，故混合气体密度不再变化，能够表示已经达到了化学平衡状态，正确；D项，消耗1 mol A的同时，任何时间都生成2 mol C，不能表示已经
5、达到了化学平衡状态，错误。2一定温度下，可逆反应：A(g)3B(g)2C(g)达到平衡状态的标志是()AC生成的速率与C分解的速率相等B单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol BCA、B、C三物质的浓度的变化量之比为132D平衡时A、B、C三物质的分子数之比为132解析：选AA项，C的生成速率是正反应速率，C的分解速率是逆反应速率，正反应速率与逆反应速率相等，正确；B项，生成n mol A和生成3n mol B表示的都是逆反应速率，错误；C项，无论平衡与否，A、B、C三物质的浓度的变化量之比始终等于132，错误；D项，A、B、C三物质的分子数之比等于132，这是一种特殊情况，而不是
6、平衡的标志，错误。方法技巧判断可逆反应达到平衡状态的方法1.从化学反应速率的角度判断(即v正v逆0)有两层含义：对于同一物质，该物质的生成速率等于其消耗速率；对于不同的物质，速率之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。2.利用“变量”与“不变量”判断(1)确定反应中的“变量”，即随反应的进行而变化的量，当变量不再变化时，表明反应已达平衡状态。而当“不变量”不变时，不能判断反应是否处于平衡状态。(2)常见的变量有：气体的颜色；对于气体体积有变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量有变化的反应来说，混合气体的平均相对分子
7、质量；对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气体的密度等。应当注意，在利用、n(总)、p(总)判断时要注意反应特点和容器的体积变化问题。三级训练节节过关1下列各关系中能说明反应N23H22NH3已达到平衡状态的是()A3v正(N2)v正(H2)Bv正(N2)v逆(NH3)C2v正(H2)3v逆(NH3) Dv正(N2)3v逆(H2)解析：选C如果用不同物质表示的v(正)与v(逆)之比等于化学计量数之比，则该反应达到平衡状态；而v(正)v(正)或v(逆)v(逆)等于化学计量数之比，则不能判断该反应是否达到平衡状态。2制造硫酸的工艺流程反应其中之一是2SO2(g)O2(g)2SO3(g)
8、H190 kJmol1。下列描述中能说明上述反应已达平衡的是()Av正(O2)2v逆(SO3)B容器中气体的平均摩尔质量不随时间而变化C如果容器容积是固定的，那么混合气体的密度不随时间而变化D单位时间内生成n mol SO3的同时生成n mol O2解析：选BA项，2v正(O2)v逆(SO3)反应才达到平衡，错误；B项，平均摩尔质量气体总质量总的物质的量，因为反应前后都是气体，可知气体总质量不变，结合化学方程式可知，在没有达到平衡前，气体总的物质的量一直在变化着，所以气体的平均摩尔质量不变，可以作为反应达到平衡的标志，正确；C项，密度气体总质量容器体积，因为气体总质量一直不变，容器容积固定，气
9、体密度一直不变，因此气体密度不变，不能作为达到平衡的标志，错误；D项，生成n mol SO3的同时，生成n mol O2，反应才达平衡，错误。3在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2 molL1、0.1 molL1、0.2 molL1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是()ASO2为0.4 molL1，O2为0.2 molL1BSO2为0.25 molL1CSO2、SO3均为0.15 molL1DSO3为0.4 molL1解析：选BA项数据表明，题中0.2 molL1的SO3完全转化成了SO2和O2，即平衡时，
10、c(SO3)0，这是不可能的；B项可能；C项数据表明SO2、SO3的浓度都在原浓度基础上减少了0.05 molL1，这也是不可能的；D项数据表明SO2完全转化成了SO3，即平衡时，c(SO2)0，c(O2)0，这也是不可能的。4下列说法中能说明2HI(g)H2(g)I2(g)已达平衡状态的是_。(1)单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI；(2)一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂；(3)c(HI)c(I2)；(4)反应速率：v(H2)v(I2)v(HI)；(5)c(HI)c(I2)c(H2)211；(6)温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；(7)温度和体积一定时，容器
11、内压强不再变化；(8)条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化；(9)温度和体积一定时，混合气体的颜色不再发生变化；(10)温度和压强一定时，混合气体的密度不再发生变化。解析：(1)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。(2)一个HH键断裂(逆反应方向)两个HI键断裂(正反应方向)，即v正v逆。(3)平衡状态时c(HI)、c(I2)浓度不变，但不一定相等。(4)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。(5)平衡状态时不一定有这样的浓度关系。(6)生成物浓度不变，反应达到平衡状态。(7)无论是否达到平衡容器内的压强都不变。(8)气体的
12、总质量不变，气体的物质的量也不变，故无论是否达到平衡状态其平均相对分子质量都不变化。(9)反应体系中颜色不变即说明c(I2)不变化，达到平衡。(10)正、逆反应的反应物都是气体且体积不变，密度始终不发生变化。答案：(2)(6)(9)1在平衡体系2NO(g)O2(g)2NO2(g)中通入18O组成的氧气，重新达到平衡后，则18O()A只存在于O2中B只存在于NO2中C只存在于O2和NO2中D存在于NO、O2、NO2中解析：选D反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)是可逆反应，在18O2投入后，在正、逆反应进行的过程中，18O存在于NO、O2、NO2中。2下列反应不属于可逆反应的是()ASO2溶
13、于水生成H2SO3和H2SO3分解BH2跟I2化合生成HI和HI分解CSO2跟 O2化合生成SO3和SO3分解D电解水生成H2与O2和H2与O2转化成水解析：选DA项，SO2H2OH2SO3，B项，H2I2HI，C项，SO2O2SO3，上述三个反应，都属于可逆反应；电解水生成H2与O2和H2与O2生成水的反应条件不同，不属于可逆反应。3哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生。下列有关说法正确的是()A达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3B达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓
14、度一定相等C达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化D达到化学平衡时，正反应速率和逆反应速率都为零解析：选C可逆反应不能进行到底，A项不正确；达到化学平衡时，反应物和生成物的物质的量浓度保持不变，而各浓度不一定相等，B项不正确，C项正确；达到化学平衡时，正、逆反应速率相等，但都不为零，D项不正确。4一定条件下反应：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容器内三种气体AB、A2、B2共存CAB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解析：选DA项，生成A2和消耗AB表示的都是正
15、反应速率，不能表明反应是否达到平衡；B项，可逆反应无论是否达到平衡，反应物和生成物均共存，故B项不能确定反应是否达到平衡；C项，若AB的消耗速率等于A2的消耗速率的2倍，才能说明反应达到平衡；D项，容器中各组分的体积分数不随时间变化而变化，说明反应已达到平衡状态。5一定条件下，将NO2与SO2以体积比12置于密闭容器中发生反应：NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)H41.8 kJmol1，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 mol NO2解析：选B由于该反应为反应前后气体体积相
16、等的反应，体系的压强始终保持不变，故压强不变反应不一定达到平衡，A错误；SO3与NO的体积比始终保持11，C错误；消耗SO3和生成NO2为反应的同一方向，D错误。6在一定温度下，向a L密闭容器加入1 mol X气体和2 mol Y气体，发生如下反应：X(g)2Y(g)2Z(g)，此反应达到平衡状态的标志是()容器内压强不随时间变化容器内各物质的浓度不随时间变化容器内X、Y、Z的浓度之比为122单位时间内消耗0.1 mol X的同时生成0.2 mol ZABC D解析：选A该反应反应前后气体体积不等，容器容积固定，压强不随时间变化，说明气体总量不再改变，各物质浓度固定，即、均能说明反应已达平衡
17、状态。但达到平衡状态时，X、Y、Z的浓度之比不一定等于化学计量数之比。单位时间内消耗X和生成Z，描述的是同一反应方向，不存在v正和v逆的关系，故不能说明反应已达平衡状态。7对可逆反应4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)，则下列叙述中正确的是()A达到化学平衡时，5v正(O2)4v逆(NO)B若单位时间内生成n mol NO的同时，生成n mol NH3，则反应达到平衡状态C若N2、H2、NH3的分子数之比为132时，反应达到化学平衡状态D化学反应速率关系是：2v正(NH3)3v正(H2O)解析：选BA项，根据化学方程式，当4v正(O2)5v逆(NO)时，表示v正v逆，反应达到平
18、衡状态，错误；B项，生成n mol NO表示正反应速率，生成n mol NH3表示逆反应速率，且v正v逆，反应达到平衡状态，正确；C项，N2、H2、NH3分子数之比为132时，反应不一定达到平衡状态，错误；D项，化学反应速率之比等于化学计量数之比，3v正(NH3)2v正(H2O)，错误。8在一定温度下的定容容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明反应A(g)2B(g)C(g)D(g)已达到平衡状态的是()混合气体的压强混合气体的密度B的物质的量浓度混合气体总物质的量混合气体的平均相对分子质量v(C)与v(D)的比值混合气体总质量混合气体总体积A BC D解析：选B由于反应物、生成物全部是气
19、体，根据质量守恒，不论是否达到平衡，气体总质量保持不变，不正确；由于是定容容器，反应中气体的密度保持不变，不正确，不正确；无论是否达到平衡，反应速率比值总是化学计量数之比，不正确。9一定温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，当m、n、p、q为任意正整数时，下列状态：体系的压强不再发生变化；生成m mol A同时消耗q mol D；各组分的物质的量浓度不再改变；体系的密度不再发生变化；反应速率v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq；各组分的质量分数不再改变；反应混合物中各物质的物质的量之比为mnpq。其中一定能说明反应已达到平衡状态的是()A BC
20、 D解析：选D判断一个可逆反应是否达到平衡状态的标志是v(正)v(逆)和各组分的含量保持不变。中不知mn和pq的大小关系，故压强不能作为达到平衡状态的判断依据。生成m mol A是指逆反应，消耗q mol D也是指逆反应，故无法判断是否达平衡。说明反应达平衡。始终不变，故无法判断。反应速率v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq在任何时刻都成立，故无法判断。说明反应达平衡。物质的量之比为化学计量数之比不能说明化学反应达到平衡。10恒温恒容下，将2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生如下反应：2A(g)B(g)xC(g)2D(s)，2 min时反应达到平衡状态，此
21、时剩余1.2 mol B，并测得C的浓度为1.2 molL1。(1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为_。(2)x_。(3)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是_。A压强不再变化B气体密度不再变化CA的消耗速率与B的消耗速率之比为21DA的百分含量保持不变解析：(1)v(C)0.6 molL1min1。(2)2A(g)B(g)xC(g)2D(s)开始/(molL1)1 10转化/(molL1)0.8 0.41.2平衡/(molL1)0.2 0.61.2由此可知，21x0.80.41.2213，所以x3。(3)A项，x3，该反应前后气体的物质的量不变，无论反应是否达到平衡，压
22、强均不会变化；B项，气体的密度不再变化，而气体的体积不变，说明气体的质量不再发生变化，由于D为固体，故气体的质量不再发生变化，说明反应已达到平衡状态；C项，A的消耗速率与B的消耗速率表示的反应方向一致，不能说明反应已达到平衡；D项，A的百分含量保持不变，说明反应已达到平衡。答案：(1)0.6 molL1min1(2)3(3)BD1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 molL1 Bc(Z)2.4 molL1Cc(W)1.6
23、molL1 Dc(W)2.0 molL1解析：选D可逆反应中，反应物不可能完全转化。由于反应中X、Y按物质的量之比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0 molL1c(Z)3.0 molL1，0 molL1c(W)2.0 molL1。故D项肯定错误。2在一定条件下，可逆反应2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)中，NO2的物质的量浓度c(NO2)随时间变化的实验数据如下表所示：时间/min0510152025c(NO2)/(molL1)00.0200.0320.0380.0400.040根据表中数据判断，该反应
24、达到平衡时c(NO2)为()A0.020 molL1 B0.032 molL1C0.038 molL1 D0.040 molL1解析：选D根据表中数据可知，反应进行到20 min时NO2的浓度不再发生变化，所以平衡时NO2的浓度是0.040 molL1。3在恒温下的密闭容器中，有可逆反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)H0，不能说明反应已达到平衡状态的是()A正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等B反应器中压强不随时间变化而变化C混合气体颜色深浅保持不变D混合气体平均相对分子质量保持不变解析：选AA中正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等时，不符合化学式前的化学计量数之
25、比，所以A不能说明已达到平衡状态。4一个容积固定的密闭容器中进行反应N23H22NH3，一定达到平衡状态的是()1个NN键断裂的同时，有3个HH键形成；1个NN键断裂的同时，有6个NH键形成；N2的体积分数不再改变；容器的压强不再改变；容器内气体的密度不再改变A BC D解析：选A1个NN键断裂的同时，有3个HH键形成，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，N2的体积分数不再改变，反应达到平衡；容器的压强不再改变，说明反应物的量不再改变，反应达到平衡；容积固定，质量不变，无论是否达到平衡状态，气体密度都不变。5将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温
26、度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是()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A BC D解析：选B项，没有指明正、逆反应速率，不能判断是否达到平衡，错误；项，该反应前后的n(气体)0，当总压强始终保持不变时，反应达到平衡，正确；项，随反应进行，混合气体的质量增大，容器的容积不变，混合气体的密度增大，当密度不再变化，说明达到平衡状态，正确；项，反应混合气体只有氨气与二氧化碳，二者物质的量之比始终为21，氨气的体积分数始终不变，不能说明达到平衡状态，错误。6在一
27、定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如右图所示，下列表述正确的是()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浓度的2倍解析：选D由曲线可知，N物质的量减少，是反应物；M物质的量增加，是生成物，A不正确。横轴t2对应纵轴数值为4，纵轴是物质的量轴，不是速率轴，B不正确。t3时刻以后，M、N物质的量不再改变，反应达到平衡状态，v(正)v(逆)，C不正确。t1时刻，N的物质的量为6 mol，M的物质的量为3 mol，D正确。7可逆反应：2NO2(g)2NO(g)O2(g)在体积固定的密闭容器中进
28、行，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表示的反应速率之比为221的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A BC D全部解析：选A中单位时间内生成n mol O2必生成2n mol NO，而生成2n mol NO2时，必消耗n mol O2，正确，不正确；无论达到平衡与否，速率之比都等于化学计量数之比，不正确；有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，能说明反应达到平衡，正确
29、；由于反应前后体积不同，故压强不变可作为平衡的标志，正确；体积固定，气体质量前后守恒，密度不变，也不能说明达到平衡，不正确；由于气体总质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，则说明气体中各物质的物质的量保持不变，正确。8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)012345n(NO)/mol0.020.0100.0080.0070.0070.007(1)上图表示NO2的浓度变化的曲线是_。用O2表示从02 s内该反应的平衡速率v_。(2)能说明该反应已达到平衡状态的是_。Av(NO2)2v(O2)B容器内压强保持不变
30、Cv逆(NO)2v正(O2) D容器内密度保持不变解析：该反应达平衡时，n(NO)0.007 mol，此时n(NO2)0.013 mol，其浓度变化量为0.006 5 molL1，所以表示NO2浓度变化的曲线是b。在(2)中，A表示是同一方向的速率，在任何时候都成立，而D中容器的体积及气体的总质量都不变，气体的密度也始终不变。答案：(1)b1.5103 molL1s1(2)BC9一定温度下，在10 L密闭容器中加入5 mol SO2和3 mol O2，发生反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，10 min时，反应达到平衡状态，此时有3 mol SO2发生了反应。(1)反应生成了_ mo
31、l SO3，v(SO2)_。(2)平衡时SO3的浓度是_，SO2的转化率是_。(3)平衡时容器内气体的总物质的量为_ mol。(4)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡，下列还可以说明该反应已达平衡的是_(填序号)。体系内压强不再改变容器内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v正(SO3)2v逆(O2)n(SO3)n(O2)n(SO2)212解析：v(SO2)0.03 molL1min12SO2O22SO3开始： 5 mol3 mol0变化： 3 mol1.5 mol3 mol平衡： 2 mol1.5 mol3 mol则平衡时SO3的浓度为0.3 molL1，SO2的转化率为100%60%，平衡时混合气体的总物质的量为2 mol1.5 mol3 mol6.5 mol。(4)根据反应方程式知：中体系压强不变，说明反应已达平衡状态；中容器的体积不变，混合气体的质量不变，则反应过程中密度始终不变，密度不变不能说明反应已达平衡状态；中混合气体的总质量不变，但反应过程中混合气体的总物质的量改变，若平均相对分子质量不变，说明反应已达平衡状态；表示v正v逆，说明反应已达平衡状态；中三者的物质的量之比等于化学计量数之比，不能说明反应已达平衡状态。答案：(1)30.03 molL1min1(2)0.3 molL160%(3)6.5(4)