1、第三节化学平衡第一课时化学平衡状态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、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。可逆反应与不可逆反应自学教材填要点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反应。(2)表示方法：采用“”连接，把从左向右进行的反应称为正反应，把从右向左进行的反应称为逆反应。(3)实例：N23H22NH3；2SO2O22SO3；Cl2H2OHClHClO
2、。2不可逆反应有些反应的逆反应进行程度太小因而忽略，把这类反应叫不可逆反应，用“=”连接。师生互动解疑难可逆反应的特征(1)双向性：可逆反应分为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。1判断正误(正确打“”，错误打“”)。(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)Cl2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
3、反应物的转化率能达到100%。()答案：(1)(2)(3)(4)化学平衡状态 自学教材填要点1化学平衡的建立在一定条件下，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：以上过程可用下图表示：2化学平衡状态一定条件下，可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应混合物中各种物质的浓度或质量保持不变的状态。3化学平衡状态的特征师生互动解疑难(1)化学平衡状态是一定条件下的可逆反应进行到最大限度的结果。(2)对于一个既定的可逆反应，如果其他条件一定，不论采取何种途径(反应是从反应物开始或从生成物开始)，最后都能建立化学平衡状态。(3)化学平衡状态不会因时间变化而变化。(4)可逆反应达
4、到化学平衡状态的根本原因是v(正)v(逆)，正是由于各物质的消耗速率与生成速率相等，才会有反应混合物中各组分的浓度保持不变。2已知500、100 kPa下： 2SO2 O2 2SO3状态起始浓度(mol/L)2 1 0t01 min浓度(mol/L) 1.9 0.95 0.1 t130 min浓度(mol/L) 0.12 0.06 1.88 t240 min浓度(mol/L) 0.12 0.06 1.88 t3讨论以下问题：(1)t1时逆反应发生了吗？(2)与t1相比，t2时v(正)如何变化？v(逆)如何变化？(3)以上四个状态，哪个已达到平衡状态？解析：(1)该反应的逆反应即指SO3分解生成
5、SO2和O2的反应，因为t1时c(SO3)0，所以逆反应已经发生了。(2)t2与t1相比，c(SO2)、c(O2)在减小，c(SO3)在增大，所以v(正)减小、v(逆)增大。(3)t2、t3已达到平衡状态，因为反应体系中各物质浓度保持恒定。答案：(1)逆反应已经发生了(2)v(正)减小，v(逆)增大(3)t2、t3已达平衡主题1：当可逆反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)进行到一定程度后，向体系中充入一定量的18O2，一段时间后，18O可能存在于哪些物质中？甲生成物SO3中一定存在18O，因为含18O的氧气与SO2发生反应生成了SO3乙反应物SO2中也存在18O，因为该反应是可逆反应，
6、含18O的SO3分解生成的SO2中也会存在18O丙SO2、O2、SO3中均含有18O主题2：一定温度下，密闭容器中进行的可逆反应：A(s)2B(g)C(g)D(g)的哪些物理量不再改变时，表明该反应处于平衡状态？甲除A外的各组分(B、C、D)的百分含量、浓度、物质的量不变时，表明反应处于平衡状态乙气体的压强不变，气体的物质的量不变，不能判断反应是否处于平衡状态，原因是该反应前后气体的物质的量不变丙混合气体的密度，混合气体的平均相对分子质量不变时，表明反应处于平衡状态可逆反应的判断例1下列各组两个反应互为可逆反应的是()2H2O22H2O与2H2O2H2O2H2SO4(浓)2HBr=2H2OBr
7、2SO2与Br2SO22H2O=2HBrH2SO42NO2=N2O4与N2O4=2NO22SO2O22SO3与2SO32SO2O2ABC D解析可逆反应必须是在同一条件下，同时向正、逆反应方向进行的反应，中的反应条件不同，中H2SO4的浓度不同，性质不同。答案C判断一个反应是否是可逆反应的关键是反应必须在同一条件下进行，且反应物、生成物共存于同一体系中。如反应尽管表面看是可逆反应，但反应条件不同，不具备可逆反应的特征。1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 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/
8、L。当反应达到平衡时，可能存在的数据是()AN2为0.2 mol/L，H2为0.6 mol/LBN2为0.15 mol/LCN2、H2均为0.18 mol/LDNH3为0.4 mol/L解析：反应为可逆反应，反应体系中任何一种物质的转化率都小于100%，所以A、D错误；从题给量的关系知无论反应进行到什么程度，c(N2)c(H2)13，因此两者不可能同时均为0.18 mol/L。答案：B化学平衡状态的判断例2(2011山东高考)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 kJ/mol，下列能说明反应达到平衡状态的是()
9、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解析由于该反应为前后气体体积相等的反应，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，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为同一方向的反应，D错误。答案B判断可逆反应是否达到平衡状态的方法可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要的特征：一是正反应速率和逆反应速率相等；二是反应混合物中各组分的百分含量保持不变。这两个特征就是判断可逆反应是否达到化学平衡状态的核心依据。(1)根本标志：v正v逆0：有两层含义：对于同一物质而言
10、，该物质的生成速率等于它的消耗速率；对于不同的物质而言，速率之比等于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。反应物的转化率保持不变。产物的产率保持不变。平衡体系的颜色保持不变。绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。某化学键的破坏速率和生成速率相等。(4)“特殊”标志：指所表述的内容并不能适用所有反应，只是适用于某些反应达到化学平衡状态。体系中气体物质的总质量保持不变。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。体系中气体物质的平均相对分子质量保
11、持不变。气体的总压强不再发生改变。体系中气体的密度不再发生改变。以上五项中，对于n0的可逆反应，除外均是判断平衡的标志；但对于n0的可逆反应，此五项均不能作为判断平衡的标志。2一定条件下，在密闭容器中，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 YA BC D解析：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
12、变化，容器中的压强不再发生变化，但X、Y、Z的物质的量之比不一定等于化学计量数之比。答案：C随堂基础巩固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：一定条件下，当同一种物质的正、逆反应速率相等时，表明可逆反应处于平衡状态。答案：D2分析各选项中的各组反应，其中互为可逆反应的是()A2KHCO3K2CO3H2OCO2K2CO3H2OCO2=2KHCO3BCO2H2O=H2CO3H2CO3=CO2H2OCNH3HCl=NH4ClNH4ClNH3HClD2NaCl2NaCl22NaCl22NaCl解析：可逆反应是指同一条件下
13、进行的反应，而选项A、C、D中的两反应的反应条件不同，均不属于可逆反应。答案：B3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：如果v(正)与v(逆)的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。答案：C4在容器中进行如下反应：X2(g)Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，在一定条件下，
14、当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()AZ为0.3 mol/L BY2为0.4 mol/LCX2为0.2 mol/L DZ为0.4 mol/L解析：本题可用“一边倒”法来判断：X2Y22Z全部为反应物 0.2 0.4 0最多的生成物 0 0.2 0.4即可得各物质浓度的取值范围：0c(X2)0.2 molL1；02 molL1c(Y2)0.4 molL1；0c(Z)0。反应中CO2的浓度随时间变化情况如图：(1)根据上图数据，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C
15、O、H2O、CO2、H2的浓度都相等CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化正、逆反应速率都为零解析：(1)由图可知10 min时达到平衡，v(CO)v(CO2)0.03 molL110 min0.003 molL1min1。由化学方程式得c(H2)c(CO2)0.03 molL1。(2)达到平衡的标志是各物质的百分组成不变，浓度不变，正、逆反应速率相等且不为零。CO减少的化学反应速率是正反应速率，CO2减少的化学反应速率是逆反应速率。所以可作为判断反应达到平衡的依据。答案：(1)0.003 molL1min10.03 molL1(2)课时跟踪训练(时间45分钟满分60分)一、选择题(本
16、题包括7小题，每小题3分，共21分)1下列有关可逆反应的说法不正确的是()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是可逆反应CCaCO3CaOCO2是可逆反应D存在平衡的不一定是化学反应解析：存在平衡的不一定是化学反应，如溶解平衡，D正确；CaCO3分解与CaO与CO2反应的条件不同，二者不互为可逆反应。答案：C2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
17、率为零解析：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，最后达平衡时，v正v逆0。答案：A3(2012长沙高二检测)一定条件下，可逆反应2A(g)B(g)3C(g)，在下列四种状态中处于平衡状态的是()正反应速率逆反应速率Av(A)2 mol/(Lmin)v(B)2 mol/ (Lmin)Bv(A)2 mol/(Lmin)v(C)2 mol/ (Lmin)Cv(A)1 mol/(Lmin)v(B)2 mol/ (Lmin)Dv(A)1 mol/(Lmin)v(C)1.5 mol/ (Lmin)解析：根据平衡状态的判断依据v(正)v(逆)知，v(A)v(B)v(C)213
18、，即D中的反应达到平衡。答案：D4(2012三明模拟)对可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，下列叙述正确的是()A达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大B若单位时间内生成x mol N2的同时，消耗2x mol NH3，则反应达到平衡状态C达到化学平衡时，2v正(H2)3v逆(NH3)D加入催化剂，正反应速率增大，逆反应速率不变解析：若增加容器体积，压强减小，正逆反应速率都减小，A错；生成x mol N2的同时，消耗2x mol NH3，均为逆反应方向，不能据此判断反应达平衡状态，B错；达到化学平衡时，正逆反应速率相等，v正(H2)v
19、逆(NH3)32，C对；加入催化剂，正逆反应速率都增大，D错。答案：C5双选题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C1个NN键断裂的同时，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：NN、HH键断裂、NH键形成都代表正反应，B、D项不能判断反应是否达到平衡，NN键断裂代表正反应，NH键断裂、HH键形成代表逆反应，而且正、逆反应速率符合化学计量数之比，A、C项可以证明该反应已达到平衡状态。答案：AC6双选题500时，在一个容积为10 L的密闭容器中进行可逆
20、反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)，开始时加入2 mol N2和2 mol H2，则达到平衡时，NH3的浓度不可能达到()A0.04 molL1 B0.08 molL1C0.16 molL1 D0.20 molL1解析：开始时N2、H2的物质的量浓度都为0.2 molL1，而该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化，故反应后NH3的浓度最大也应小于 molL1。答案：CD7某反应进行过程中，各物质物质的量的变化情况如图所示。下列说法正确的是()AC、D是生成物B反应的方程式：2AB2CC2 min后各物质的物质的量不再变化D该反应不是可逆反应解析：D在反应前后物质的量不变，在反应中起催化剂
21、的作用，反应中，A、B的物质的量减少，C的物质的量增多，故A、B是反应物，C为生成物。其中n(A)n(B)n(C)212，反应进行到2分钟时，A、B、C的物质的量恒定，表明反应处于平衡状态，故该反应为可逆反应。即反应方程式为：2AB2C。答案：C二、非选择题(本题包括4小题，共39分)8(5分)自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。地壳内每加深1 km，压强增大约2500030000 kPa。在地壳内SiO2和HF存在以下平衡：SiO2(s)4HF(g)SiF4(g)2H2O(g)H148.9 kJ/mol如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，_(选填编号)。A
22、2v正(HF)v逆(H2O)Bv正(H2O)2v逆(SiF4)CSiO2的质量保持不变D反应物仍在转化为生成物解析：反应在体积不变的密闭容器中进行，因速率之比等于化学计量数之比，故A项错误，B项正确。SiO2的质量保持不变，说明单位时间内生成SiO2的量与消耗SiO2的量相等，即反应处于平衡状态，C项正确。可逆反应达到平衡为动态平衡，D项正确。答案：BCD9(10分)将2 mol SO2和1 mol O2充入体积为2 L的密闭容器中，在一定条件下发生反应O2(g)2SO2(g)2SO3(g)。经过10 s达到平衡状态，此时c(SO3)0.4 mol/L。(1)在达到平衡的过程中v(SO2)_。
23、(2)有同学认为平衡是在一定条件下成立的，改变条件时平衡会发生变化，所以可以通过改变条件使SO3的平衡浓度变为1 mol/L，你认为这种说法正确吗？_(填“正确”或“不正确”)。解析：(1)平衡时c(SO3)0.4 mol/L，则转化的c(SO2)0.4 mol/L，v(SO2)0.04 mol/(Ls)。(2)2SO2O22SO3是可逆反应，改变任何条件都不可能使之进行到底，所以该说法不正确。答案：(1)0.04 mol/(Ls)(2)不正确10(12分)实验室中配制碘水，往往是将I2溶于KI溶液中，这样就可以得到浓度较大的碘水，主要是因为发生了反应：I2(aq)II，上述平衡体系中，I的物
24、质的量浓度c(I)与温度T的关系如图所示(曲线上的任意一点都表示平衡状态)。(1)在T1、D状态时，v(正)_v(逆)(填“”、“”或“”)。(2)若在T1时某状态c(I)/c(I)1/100，_平衡状态(填“是”“不是”或“不一定是”)。解析：(1)T1、D状态时，c(I)未达最大值，故反应还未达到平衡，而可逆反应最终都要达到平衡状态，所以必须增大c(I)才能达到平衡状态，即反应正向进行，v(正)v(逆)。(2)，并不能说明c(I)、c(I)是否不变，即不能说明反应是否达到平衡状态。答案：(1)(2)不一定是11(12分)在2 L密闭容器内，800时反应2NO(g)O2(g)=2NO2(g)
25、体系中，n(NO)随时间的变化如下表：时间(s)012345n(NO)(mol)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 mol(Ls)1(2)bc