1、高中化学专题化学反应速率与化学平衡化学反应的方向和限度第2课时化学平衡状态教学案第二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可逆反应在相同条件下，既可以向正反应方向进行，又可以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
2、，一般认为这些反应不可逆。例如，H2的燃烧、酸碱中和等。3可逆反应的特点(1)“三性”(2)实例下列反应都是可逆反应：N23H22NH3、Cl2H2O HClHClO、2SO2O22SO3。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=2
3、H2OBr2SO2与Br2SO22H2O=2HBrH2SO42NO2=N2O4与N2O4=2NO22SO2O22SO3与2SO32SO2O2A BC 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化学平衡状态的建立(1)建立过程(以N23H2 2NH3为例)物质浓度反应速率反应物生成物正反应逆反应开始时最大0最大0进行中减小增大减小增大平衡时不变不变v(正反应)v(逆反应)(2)浓度时间图像和速率时间图像分别为2化学平衡状态的概念可逆反应在一定条件下进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，反应达到化学平衡状态。
4、3五大特征特别提醒(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) 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)3
5、2，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，不能表示已经达到了化学平衡状态，错误。2在一定温度下，反应A2(g)B2(g) 2AB(g)达到平衡状态的标志是_。A单位时间内生成n mol A2的同时生成n mol ABB容器内的总压强不随时间变化C单位时间内生成2n mol AB的同时生成n mol B2D单位时间内生成n mol A2的同时生成n mol B2E容器内A2、B2、AB的物质的量之比是112
6、时的状态F容器中c(A2)c(B2)c(AB)时的状态解析：A项，根据化学方程式中的化学计量数之比，可知生成n mol AB必消耗 mol A2，即单位时间内生成 mol A2的同时生成n mol AB，反应未达到平衡状态；B项，由于此反应是反应前后气体分子数不变的反应，达到平衡或未达到平衡时压强都不随时间变化，因此不能用压强不变来说明反应是否达到平衡状态；C项，单位时间内生成2n mol AB时，消耗了n mol A2和n mol B2，说明反应处于平衡状态；D项，只知道单位时间生成n mol A2和n mol B2，却不知道同时消耗多少A2和多少B2，不能确定反应是否达到平衡；E项、F项，
7、由于达到化学平衡状态时，反应混合物中各物质的浓度保持不变，并不是相等，其物质的量之比不一定等于其化学方程式中各物质的化学计量数之比，所以E、F两项均不符合题意。答案：C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
8、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下列各组反应中，属于可逆反应的一组是()ACuCl2CuCl2，CuCl2CuCl2BNH3CO2H2O=NH4HCO3，NH4HCO3NH3CO2H2OCH2与I2在加热时生成HI，同时HI又分解出H2和I2D2AgBr22AgBr,2AgBr2AgBr2解析：选C可逆反应必须在相同
9、条件，同时进行。2一定条件下在密闭容器中能表示可逆反应2SO2O2 2SO3一定达到平衡状态的是()消耗2 mol SO2的同时生成2 mol SO3SO2、O2与SO3的物质的量之比为212反应混合物中SO3的浓度不再改变A BC只有 D只有解析：选C不论是否平衡状态，始终存在；平衡状态时各物质的物质的量与化学方程式中的化学计量数无关，不一定是平衡状态；一定是平衡状态。3已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)2CO(g) N2(g)2CO2(g)。下列说法不正确的是()A达到化学平衡时正、逆反应速率都为0B使用高效催化剂可有效提高正反应速率C反应达到平衡后，NO的反应速率保持恒定D单位时间
10、内消耗CO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡解析：选A化学平衡是动态平衡，反应并未停止，A项错误，B项正确；反应达到平衡后，正反应速率和逆反应速率相等，C、D项正确。4(1)下列方法可以证明H2(g)I2(g) 2HI(g)已达平衡状态的是_(填序号)。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键断裂百分含量w(HI)w(I2)反应速率v(H2)v(I2)v(HI)c(HI)c(H2)c(I2)211温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化温度和体积一定时，容器内压强不再变化条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化温度和体积一定时，混合气体
11、的颜色不再变化温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化(2)在上述的说法中能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是_。解析：(1)H2(g)I2(g) 2HI(g)是一气体体积不变的反应：v(正)v(逆)；v(正)v(逆)；w(HI)w(I2)只是反应过程中的一个特殊状态，不能作为判断是否达到平衡的依据；因反应速率之比等于化学计量数之比，故任何时刻都有v(H2)v(I2)v(HI)；c(HI)c(H2)c(I2)211也是反应过程中的特殊状态，不能作为判断是否达到平衡的依据；生成物浓度不再发生变化，则说明已达平衡；因该反应为体积不变的反应，压强始终不变；Mr，三种物质均为气体，故总
12、质量不变，气体总物质的量不变，故混合气体的平均相对分子质量不变；混合气体颜色不变，说明c(I2)不变，已达平衡；，总质量不变，气体总体积不变，则不变。(2)2NO2(g) N2O4(g)是一体积可变的反应，浓度不变，说明反应已达平衡；压强不变，说明各组分的含量不变，也已达平衡；M，m总不变，若M不变，说明n总不变，则各组分含量不变，已达平衡；，恒温恒压下，m总不变，若不变，则V总不变，说明n总不变，已达平衡。答案：(1)(2)1下列对可逆反应的认识正确的是()ASO2Br22H2O=H2SO42HBr与2HBrH2SO4(浓)=Br2SO22H2O互为可逆反应B既能向正反应方向进行，又能向逆反
13、应方向进行的反应叫可逆反应C在同一条件下，同时向正、逆两个方向进行的反应叫可逆反应DH2Cl22HCl与2HClH2Cl2互为可逆反应解析：选CA、D两项中的两组反应中的条件不同，不是可逆反应；B项没有指明是相同条件下。2在一定温度下某容积不变的密闭容器中，建立下列化学平衡：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)。不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不论反应达到平衡，还是未达到平衡，生成n mol CO的同时
14、都会生成n mol H2。 3一定条件下，将A、B、C三种物质各1 mol通入一个密闭容器中发生反应：2AB 2C，达到平衡时，B的物质的量可能是()A1.5 mol B1 molC0.5 mol D0解析：选B若A完全反应，达平衡时B的物质的量为0.5 mol，若C完全反应，达平衡时B为1.5 mol，但反应为可逆反应，不能进行到底，故0.5 moln平(B)1.5 mol。4可逆反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系式中能说明反应已达到平衡状态的是()A3v正(N2)v正(H2) Bv正(N2)v逆(NH3)C2v正(H2
15、)3v逆(NH3) Dv正(N2)3v逆(H2)解析：选C达到平衡状态时，正、逆反应速率相等。利用速率判断，要观察速率的数值和反应方向两个方面，当速率之比等于化学计量数之比且方向相反时，就达到了平衡状态。5在一定温度下，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图所示，下列表述正确的是()A反应的化学方程式为2M NBt2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，n(N)2n(M)，反应的化学方程式应为2N M，A不正确；横坐标t2对应纵坐标数值为4，纵
16、坐标是物质的量，不是速率，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。6在温度不变的条件下，密闭容器中发生如下反应：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)，下列叙述能够说明反应已经达到平衡状态的是()A容器中SO2、O2、SO3共存BSO2与SO3的浓度相等C容器中SO2、O2、SO3的物质的量之比为212D反应容器中压强不随时间变化解析：选D反应达到平衡状态时，SO2、O2、SO3的浓度保持不变，并不一定相等，也不一定等于化学计量数之比，B、C错误；而反应物、生成物共存则是
17、可逆反应的特点，A错误；对于反应前后气体物质化学计量数之和不等的反应，可以利用压强来判断反应是否达到平衡，D正确。7可以充分说明反应P(g)Q(g) R(g)S(g)在恒温下已达到平衡的是()A反应容器内的压强不随时间改变B反应容器内P、Q、R、S四者共存CP的生成速率和S的生成速率相等D反应容器内的气体总物质的量不随时间变化解析：选C该反应是反应前后气体体积不变的反应，体系中气体总物质的量和压强不随时间而改变，故A、D不能作为反应是否达到平衡的标准；因为是可逆反应，反应物和生成物一定共存，B项无法确定是否已达到平衡；P的生成速率和S的生成速率相等，说明v(正)v(逆)，反应达到平衡。8一定温
18、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，而不是平衡的标志，错误。9在200 ，
19、将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入到体积为V L的密闭容器中，发生反应：I2(g)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_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)_，c(I2)_，而c(HI)_，从而化学反应速率v(正)_，而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都将_。解析：由题意可知，反应刚开始时，c
20、(H2)和c(I2)最大，分别为 molL1、 molL1，而c(HI)为0，故v(正)最大，v(逆)0；随着反应的进行，H2和I2不断消耗，其浓度逐渐减小，故v(正)减小，而HI的浓度逐渐增大，v(逆)增大，当v(正)v(逆)时即达平衡状态，外界条件不变，则平衡不移动，题中各种量都将保持不变。答案：(1) molL1 molL10v(正)v(逆)(2)减小减小增大减小增大(3)相等保持不变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，此时剩余1.2 mol B，并测得C
21、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 0.4 1.2平衡/(molL1)0.2 0.6 1.2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，压强均不会变化；B项，气体的密
22、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，1
23、8O存在于NO、O2、NO2中。2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 ZA BC 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
24、正和v逆的关系，故不能说明反应已达平衡状态。3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 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()AZ为0.3 molL1BY2为0.4 molL1CX2为0.2 molL1DZ为0.4 molL1解析：选A本题可用“一边倒”法来判断：X2Y2 2Z最多的生成物/molL1 00.20.4全部为反应物/molL1 0.20.4 0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
25、)0.4 molL1。4一个容积固定的密闭容器中进行反应N23H2 2NH3，一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对可逆反应4NH3(g)5O2(g) 4NO(g)6H2O(g)，则下列叙述中正确的是()A
26、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)
27、2v正(H2O)，错误。6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没有指明正、逆反应速率，不能判断是否达到平衡，错误；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；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；反应混合气体只有氨气与二氧
28、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。7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 B C D解析：选B由于反应物、生成物全部是气体，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。8一定温度下，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 m
