1、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)1可逆反应2H2O22H2O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vt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)五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
2、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v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 mol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
3、。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 molL1min10.03 molL1(2)极值法确定反应各物质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
4、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) 0.10.30.2改变浓度/(molL1) 0.10.10.2终态浓度/(molL1) 00.20.4假设反应逆向进行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g)起始浓度/(molL1) 0.10.30.2改变浓度/(molL1) 0.10.10.2终态浓度/(molL1) 0.20.40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
5、。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13，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
6、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2现象各组分的浓度不变各组分的气体体积
7、分数不变反应物的转化率不变各组分的质量(物质的量)分数不变平衡思想：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
8、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
9、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，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；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，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()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
10、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，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H
11、2、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vv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)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 molL1min1Bv(A)2 molL1min1v(C)2 molL1min1Cv(A)1 molL1min1v(B)2 molL1min1Dv(A)1 molL1min1v(C)1.5 molL1min1D根据平
12、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H2NCOONH4(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()ABCD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)可变，故可以作为依据
13、；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。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(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()ABCDC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)
14、0.25 molL1Dc(O2)0.1 molL1C2SO2(g)O2(g)2SO3(g)某时刻/(molL1)0.2 0.2 0.2极限转化/(molL1)0.4 0.3 0极限转化/(molL1) 0 0.1 0.4A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
15、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.对于密闭容器中的反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)在673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是()A点a的正反应速率比点b的大B点c处反应达到平衡Ct1时刻和t2时刻c(N2)不同Dt1时刻和t2时刻N2的转化率不相同AA对，建立平衡的过程中，反应物的浓度不断降低，正反应速率不断减小，故a点正反应速率大于b点；B错，c点表示某一时刻H2、NH3的浓度相等，此时反应并
16、没有达到平衡状态；C错，t1时刻和t2时刻反应处于同一平衡状态，N2的浓度不变；D错，同一平衡状态，N2的转化率不变。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)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)0.01 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)3103 molL1s1，v(O2)v(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，故为恒值。答案(1)b1.5103 molL1s1(2)bc
