2018_2019版高中化学 化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡第1课时化学平衡状态学案新人教版选修.docx

第1课时化学平衡状态学习目标定位1.通过溶解和结晶过程的分析，了解化学反应的可逆性。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，理解并会判断化学平衡状态的标志。一、化学平衡状态的建立与特征1.在一定条件下，把1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中，在一定条件下发生反应。根据要求填表：N23H22NH3反应物浓度v正生成物浓度v逆开始时c(N2)最大c(H2)最大最大00进行中c(N2)减小c(H2)减小减小增大增大平衡时c(N2)不变c(H2)不变不变不变不变2.用速率时间(vt)图像表示出以上过程：(1)化学平衡状态的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，称为化学平衡状态，简称化学平衡。(2)化学平衡的特征化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：逆：研究的对象是可逆反应。等：化学平衡的条件是v正和v逆相等。动：化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一定值。变：若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。例1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)只有可逆反应才存在平衡状态()(2)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()(3)化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应的速率都为0()(4)化学反应达到化学平衡状态时反应物和生成物的浓度相等()(5)化学反应达到化学平衡状态时反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例()答案(1)(2)(3)(4) (5)考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的概念与特征二、化学平衡状态的判断依据与方法1.可逆反应达到化学平衡状态时的特征之一是v正v逆0。在一定温度下，可逆反应A(g)3B(g)2C(g)达到平衡的标志是。单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol BC的生成速率与C的分解速率相等3v正(A)v逆(B)单位时间内生成n mol A，同时生成2n mol C2.可逆反应达到化学平衡状态时的另一特征是反应混合物中各组分的百分含量保持不变。一定温度下，在容积恒定的密闭容器中进行如下反应：A(s)2B(g)C(g)D(g)。当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是。混合气体的总物质的量B的物质的量浓度容器内气体的压强混合气体的密度化学平衡状态的判断依据(1)正反应速率与逆反应速率相等，v正v逆。对同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率；对不同物质，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)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。例2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()A.1个NN键断裂的同时，有3个HH键形成B.1个NN键断裂的同时，有3个HH键断裂C.3个HH键形成的同时，有6个NH键断裂D.1个NN键断裂的同时，有6个NH键形成答案A解析B项，指的是正反应速率；C项，指的是逆反应速率；D项，指的是正反应速率。考点化学平衡状态及其判断题点由化学反应速率判断化学平衡状态例3一定温度下，在某固定容积的密闭容器中发生可逆反应A(s)3B(g)3C(g)，该反应达到平衡状态的标志是()A.密闭容器内物质的总质量不再改变B.密闭容器内气体的压强不再改变C.密闭容器内混合气体的总物质的量不再改变D.密闭容器内混合气体的质量不再改变答案D解析A项，根据质量守恒定律知，反应前后物质的总质量相等，故A项不能作为反应达到平衡状态的标志；B、C项，该反应是气体分子数相等的反应，反应过程中混合气体的总物质的量始终不变，密闭容器内气体的压强也不变，故B、C项不能作为反应达到平衡状态的标志；D项，由于有固体物质参加反应，所以达到平衡前混合气体的质量是不断变化的，若混合气体的质量不再变化，则说明反应达到了平衡状态。考点化学平衡状态及其判断题点由“变量”到“恒量”判断化学平衡状态例4一定条件下，将NO2与SO2以体积比12置于恒压容器中发生反应：NO2(g)SO2(g) SO3(g)NO(g)H41.8 kJmol，下列不能说明反应达到平衡状态的是()A.气体的密度保持不变B.混合气体颜色保持不变C.SO3和NO2的体积比保持不变D.每消耗1 mol SO3的同时消耗1 mol NO2答案A解析由于该反应中各物质均为气体且前后气体体积相等，故恒压容器的体积始终保持不变，根据质量守恒，气体的密度始终保持不变，故不能判断反应是否达到平衡状态；建立平衡过程中，混合气体颜色、SO3与NO的体积比一直变化，当它们不变时即达到了平衡状态；消耗SO3和消耗NO2的物质的量相同时，说明正、逆反应速率相等，达到了平衡状态。考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的综合判断1.下列关于化学平衡状态的理解正确的是()A.所有反应都存在平衡状态B.反应物与生成物的浓度相等C.正反应与逆反应停止进行D.正反应和逆反应的速率相等考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的概念与特征答案D2.14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有()A.14CO2 B.14CO2、14COC.14CO2、14CO、14C D.14CO考点可逆反应题点可逆反应的特征及其应用答案C解析14CO2与C反应生成14CO(正反应)的同时，逆反应14CO的分解(生成14CO2和14C)也在进行，故平衡混合物中含14C的粒子有：14CO2、14CO、14C。3.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()A.3v正(N2)v正(H2) B.v正(N2)v逆(NH3)C.2v正(H2)3v逆(NH3) D.v正(N2)3v逆(H2)考点化学平衡状态及其判断题点由化学反应速率判断化学平衡答案C4.工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，下列选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是()A.单位时间内消耗2 mol的CO同时生成2 mol的CO2B.两个HO键断裂的同时有一个HH键断裂C.反应容器内的压强不再发生变化D.混合气体的相对分子质量不发生变化考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的综合判断答案B解析A项描述的反应速率都是v正，无法判断是否达到平衡；B项说明H2O的分解速率(v正)与H2的消耗速率(v逆)相等，即v正(H2O)v逆(H2)，能判断反应达到平衡；C项，由于该反应前后气体的物质的量不变，故压强始终不变，不能说明可逆反应达到平衡；D项，混合气体的质量不变，物质的量不变，反应前后混合气体的相对分子质量不变，故不能说明反应达到平衡状态。5.已知N2O4(g)2NO2(g)H0，现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是()考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的综合判断答案B解析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。6.在固定容积的密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，已知反应过程某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2 molL1、0.1 molL1、0.2 molL1，达到平衡时浓度可能正确的是()A.SO2、O2分别为0.4 molL1、0.2 molL1B.SO2为0.25 molL1C.SO2、SO3均为0.15 molL1D.SO2为0.24 molL1，SO3为0.14 molL1考点可逆反应题点可逆反应的特征及其应用答案B解析本题可用极限法。可逆反应不可能进行到底，假设反应由正反应或逆反应开始建立。A项，0.2 molL1 SO3全部转化时，SO2和O2浓度才是0.4 molL1,0.2 molL1；B项，SO2的浓度应在00.4 molL1之间；根据S元素守恒，SO2和SO3浓度之和应为0.4 molL1，二者浓度不可能均为0.15 molL1，C、D两项都不正确。对点训练题组一可逆反应1.下列反应中，属于可逆反应的是()N23H22NH3,2NH33H2N22NaHCO3Na2CO3H2OCO2，Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3CH3CH2OHCH2=CH2H2O，CH2=CH2HOHCH3CH2OH2NaCl22NaCl,2NaCl2NaCl2A.只有 B.C. D.考点可逆反应题点可逆反应的概念与判断答案A解析可逆反应是指在同一条件下既向正反应方向进行，又向逆反应方向进行的反应，符合此条件的只有。2.(2017郑州高二月考)可逆反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在下列物质中的()A.多余的氧气中B.生成的三氧化硫中C.氧气和二氧化硫中D.二氧化硫、氧气和三氧化硫中考点可逆反应题点可逆反应的特征及其应用答案D解析 18O2的加入定会与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。3.(2017武汉高二测试)可逆反应N23H22NH3，在容积为10 L的密闭容器中进行，开始时加入2 mol N2和3 mol H2，达平衡时，NH3的浓度不可能达到()A.0.1 molL1 B.0.2 molL1C.0.05 molL1 D.0.15 molL1考点可逆反应题点可逆反应的特征及其应用答案B解析2 mol N2和3 mol H2反应，假设反应能够进行到底，则3 mol H2完全反应，生成2 mol NH3，此时NH3浓度为0.2 molL1，但由于反应是可逆反应，不能完全反应，所以NH3浓度达不到0.2 molL1。题组二化学平衡状态的建立与特征4.在一定条件下，某容器中发生反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，以下叙述错误的是()A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零C.随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定D.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的概念与特征答案B解析化学平衡建立过程中，反应物浓度逐渐减小，故正反应速率逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，故逆反应速率逐渐增大，当二者相等时达到平衡状态，但都不为零。5.N23H22NH3在密闭容器中反应一段时间后，达到平衡状态。则下列说法中正确的是()A.N2、H2不再化合B.N2、H2、NH3浓度不再变化C.N2、H2、NH3的质量相等D.改变条件，N2、H2、NH3的浓度也不再变化考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的概念与特征答案B解析化学平衡是动态平衡，若条件变化时平衡发生移动，N2、H2、NH3的浓度会随之改变。6.密闭的烧瓶里盛放气体A，在25 时建立平衡：2A(g)B(g)H0，把烧瓶置于100 的沸水中，在建立新平衡的过程中，烧瓶内混合气体的物理量始终不变的是()A.平均相对分子质量 B.密度C.容器内的压强 D.物质的量考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的概念与特征答案B解析若反应未达到平衡，则气体的物质的量就会发生变化，容器内的压强也会发生变化；由于总质量不变，则气体的平均摩尔质量会发生变化，所以平均相对分子质量也会发生变化，A、C、D错误；由于反应混合物都是气体，在任何时刻气体的质量不变，由于烧瓶的容积不变，则根据气体的密度计算公式可知气体的密度不变，故B正确。题组三化学平衡状态的判断7.(2017厦门高二月考)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 molL1min1考点化学平衡状态及其判断题点由化学反应速率判断化学平衡状态答案D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，即D中的反应达到平衡。8.可逆反应H2(g)I2(g)2HI(g)达到平衡的标志是()A.混合气体密度恒定不变B.混合气体的质量不再改变C.H2、I2、HI的浓度相等D.I2在混合气体中体积分数不变考点化学平衡状态及其判断题点由“变量”到“恒量”判断化学平衡状态答案D9.一定温度下，在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是()A.混合气体的密度不再变化B.反应容器中Y的质量分数不变C.X的分解速率与Y的消耗速率相等D.单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的综合判断答案C解析X的分解速率与Y的消耗速率之比为21时，才能说明反应达到平衡状态，故C项说明反应未达到平衡状态。10.298 K时，将20 mL 3x molL1 Na3AsO3、20 mL 3x molL1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)I2(aq)2OH(aq)AsO(aq)2I(aq)H2O(l)，溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。下列不能判断反应达到平衡的是()A.溶液的pH不再变化B.v(I)2v(AsO)C.c(AsO)/c(AsO)不再变化D.c(I)2y molL1答案B考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的综合判断解析溶液pH不变时，则c(OH)也保持不变，反应达到平衡状态；同一个化学反应，速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡，都存在v(I)2v(AsO)；c(AsO)/c(AsO)不再变化，可说明各物质的浓度不再变化，反应达到平衡状态；由图可知，当c(AsO)y molL1时，浓度不再发生变化，则达到平衡状态，由方程式可知此时c(I)2y molL1，达到平衡状态。11.在一个绝热的固定容积的密闭容器中，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A. B.C. D.考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的综合判断答案C解析由于m、n、p、q的关系未知，所以压强不变不能作为平衡的标志；在整个平衡建立过程中，速率之比均等于化学计量数之比。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()A.x1B.2 min内A的反应速率为0.3 molL1min1C.B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考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的综合考查答案C解析3A(g)B(g)xC(g)2D(g)起始(mol) 3 1 0 0转化(mol) 3a a xa 2a平衡(mol) 33a 1a xa 2a由题意得：2a0.8 mol，a0.4 mol。0.2 molL1，x1，A正确；B项，v(A)0.3 molL1min1，B正确；C项，(B)100%40%，C错误；D项，由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，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。综合强化13.一定温度下，在2 L的恒容密闭容器内发生的反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：(1)该反应的化学方程式为_。(2)在t2时刻存在的等量关系是_，此时反应是否达到化学平衡状态？_(填“是”或“否”)。(3)在t3时刻v正_(填“”“”或“”)v逆，理由是_。考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的综合考查答案(1)2NM(2)n(M)n(N)否(3)M和N的物质的量不再发生变化，所以反应已达到平衡状态，故v正v逆解析(1)当N减少4 mol时，M增加2 mol，所以化学方程式为2NM。(2)t2时刻，n(M)n(N)4 mol，t2时刻后，N物质的量继续减小，M物质的量继续增加，故仍未达到平衡。(3)t3时刻，M和N的物质的量均不再发生变化，所以反应已达到平衡状态。14.一定温度下，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_ mol 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考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的综合考查答案(1)30.03 molL1min1(2)0.3 molL160%(3)6.5(4)解析v(SO2)0.03 molL1min