可逆反应化学平衡状态(原卷版)

2.2.1可逆反应化学平衡状态学习目标重难点1．了解可逆反应的含义及其特点。2．了解化学平衡的建立过程，掌握化学平衡状态的特征。3．学会平衡状态的判断方法。重点：化学平衡的概念及特征。难点：化学平衡状态的判断。知识01可逆反应1．定义在同一条件下既可以向________方向进行，同时又可以向________方向进行的化学反应。2．特点(1)二同：①相同________下；②正、逆反应________进行。(2)一小：反应物与生成物同时存在，任一组分的转化率都小于________。3．表示在方程式中反应符号用“”表示。可逆反应特点(1)二同：①相同条件下；②正、逆反应同时进行。(2)一小：反应物与生成物同时存在，任一组分的转化率都小于100%。1．可逆反应等同于可逆过程吗?答：2．有以下两组反应：(1)2H2＋O22H2O；2H2O2H2↑＋O2↑。(2)NH3＋HCl=NH4Cl；NH4ClNH3↑＋HCl↑。这两组反应互为逆反应吗？为什么？答：3．一定条件下，2molN2与3molH2充分反应，所得体系中含有哪些气体成分？答：4．过量的KI溶液与少量FeCl3溶液充分反应，萃取分离出I2后向溶液中加KSCN溶液，溶液仍为红色。写出该反应的离子方程式。答：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)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)电解水是氢气在氧气中燃烧的逆反应()(5)CuSO4吸水形成晶体蓝矾的反应与蓝矾受热失去水分生成CuSO4的反应()知识02化学平衡状态1．化学平衡状态的概念在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率________时，反应物和生成物的浓度均________________，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时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。(1)逆：研究的对象是________反应。(2)等：化学平衡的条件是v正和v逆________。(3)动：化学平衡是一种________平衡，此时反应并未停止。(4)定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一________。(5)变：若外界条件改变，平衡可能发生________，并在新条件下建立新的平衡。1．当可逆反应达到平衡时，反应停止了吗?答：2．化学平衡如何建立的？答：3．化学平衡有哪些特征？答：4．化学平衡状态有哪些主要标志？答：5．用“总压强、混合气体的密度、平均摩尔质量”判断平衡状态的注意事项答：判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)所有的化学反应都存在化学平衡状态()(2)平衡时反应已经达到最大限度，反应停止了()(3)平衡时各组分的浓度相等()(4)化学平衡状态是一种动态平衡()(5)3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1，一定达平衡状态()(6)2NO2(g)N2O4(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变，一定达平衡状态()(7)CaCO3(s)O2(g)＋CaO(s)恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变，一定达平衡状态()(8)H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变，一定达平衡状态()题型一可逆反应【典例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0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.08mol·L-1。下列判断正确的是()。A．c1∶c2=3∶1B．达到平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C．X、Y的转化率不相等D．c1的取值范围为0<c1<0.14mol·L-1【答案】D【解析】平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比也为1∶3，故c1∶c2=1∶3，A、C两项不正确；速率之比等于化学计量数之比，达到平衡时，vY(生成)∶vZ(生成)=3∶2，B项不正确；由可逆反应的特点可知0<c1<0.14mol·L-1，D项正确。【变式1】在一密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是()A．SO2为0.4mol/L、O2为0.2mol/L B．SO2、SO3均为0.15mol/LC．SO3为0.25mol/L D．SO3为0.4mol/L化学平衡状态具有的“五大特征”(1)逆：指化学平衡状态只适用于可逆反应，同一可逆反应，在同一条件下，无论反应从正反应方向开始还是从逆反应方向开始，或同时从正、逆反应方向开始，以一定的配比投入反应物或生成物，则可以达到相同的平衡状态。(2)动：指动态平衡，即化学反应处于平衡状态时，正、逆反应并未停止，仍在进行，只是正、逆反应速率相等。(3)等：指“v正＝v逆≠0”。即某一物质在单位时间内消耗的物质的量浓度和生成的物质的量浓度相等，也可以用不同物质的化学反应速率表示该反应的正、逆反应速率相等。(4)定：指参加反应的各组分的含量保持不变，即各组分的浓度、质量分数、体积分数(有气体参加的可逆反应)、反应物的转化率等均保持不变。(5)变：指平衡移动。可逆反应的平衡状态是相对的、暂时的，当外界某一条件改变时，原平衡被破坏，化学平衡向着减弱这种改变的方向移动，在新的条件下达到新的平衡状态。题型二化学平衡状态的判断【典例2】一定温度下的定容密闭容器中发生反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，能说明该反应达到平衡状态的是()A．v(B)∶v(C)∶v(D)＝2∶1∶1B．Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝1∶2∶1∶1C．混合气体的平均相对分子质量不再改变D．混合气体总物质的量不再改变【答案】C【解析】在反应的任意状态总有v(B)∶v(C)∶v(D)＝2∶1∶1，故用不同物质的化学反应速率判断平衡时，不能只注意化学反应速率之比等于化学计量数之比，还要考虑化学反应速率的方向，故A、B项错误；本题易忽略固体A的质量，仅考虑到公式eq\x\to(M)＝eq\f(m总,n总)中气体的n总不变就认为eq\x\to(M)始终不变，实际上气体的m总在变化，当m总不变时反应达到平衡，故C项正确，D项错误。【变式2】在恒温下的密闭容器中，有可逆反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH＜0，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“两步法”突破化学平衡状态标志的判断第一步:审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压;审反应特点:①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应;②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。第二步:看“变量”，所用标志必须随着反应的进行在改变，当“变量”不变了，也就是变量一定了，说明达到了平衡。【基础巩固】1．下列反应中，属于可逆反应的是()①N2+3H22NH3，2NH33H2+N2②2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑，Na2CO3+H2O+CO2=HCO3③CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O，CH2=CH2+H2OCH3CH2OH④2Na+Cl22NaCl，2NaCl2Na+Cl2↑A．① B．①②③C．①②③④ D．①③④2．在已经处于化学平衡的体系中，如果下列物理量发生变化，其中一定能表明平衡移动的是()A．反应混合物的浓度B．反应物的转化率C．正、逆反应速率D．反应混合物的压强3．在下列反应CO+H2OCO2+H2中，加入C18O后，则18O存在于()A．只存在于CO和CO2中 B．存在于CO、H2O、CO2中C．只存在于CO中 D．存在于CO、H2O、CO2、H2中7．在一定温度下，固定的容积中，对反应A(s)+2B(g)3C(g)，不能说明该反应已达到平衡的是()A．C生成的速率与C分解的速率相等B．单位时间内消耗amolA，同时生成3amolCC．容器内的压强不再变化D．混合气体的密度不再变化3．在一定温度下，向aL密闭容器中加入1molO2和2molNO，发生如下反应：O2(g)＋2NO(g)2NO2(g)，此反应不一定达平衡的是()A．容器内压强不随时间变化B．容器内各物质的浓度不随时间变化C．容器内O2、NO、NO2的浓度之比为1∶2∶2D．单位时间内生成1molO=O，同时生成2molNO23．可逆反应N2+3H22NH3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，下列各关系中能说明反应已达到最大限度(即化学平衡)的是()A．N2将完全转化为NH3 B．N2、H2和NH3的物质的量浓度相等C．N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化 D．正反应和逆反应的速率都为零5．一定条件下，在体积为1L的密闭容器中，1molX和1molY进行反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)，下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是()A．X的百分含量不再发生变化 B．c(X)∶c(Y)∶c(Z)＝2∶1∶1C．容器内原子总数不再发生变化D．同一时间内消耗2nmolX的同时生成nmolZ6．在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应mA(气)＋nB(气)pC(气)＋qD(气)当m、n、p、q为任意整数时，不能作为达到平衡的标志是()A．体系的压强不再改变B．体系的温度不再改变C．各组分的浓度不再改变D．各组分的质量分数不再改变6．在地壳内，SiO2和HF存在以下平衡：SiO2(s)+4HF(g)SiF4(g)+2H2O(g)ΔH=+148．9kJ·mol-1。如果上述反应在密闭容器中发生，当反应达到平衡状态时，下列说法正确的是()A．2v正(HF)=v逆(H2O)B．v(H2O)=v(SiF4)C．SiO2的质量保持不变D．反应物不再转化为生成物7．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的真空密闭容器中(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：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)下列不能判断该分解反应已经达到平衡状态的是()A．v正(NH3)=2v逆(CO2)B．密闭容器中总压强不变C．密闭容器中氨气的体积分数不变D．密闭容器中混合气体的密度不变8．在一定温度下，在恒定容积的密闭容器中进行的可逆反应A2(g)+B2(g)2AB(g)达到化学平衡的标志是()A．容器内的总压强不随时间而变化B．反应速率v(A2)=v(B2)=v(AB)C．单位时间内有nmolA2生成的同时就有2nmolAB生成D．容器内混合气体的密度不随时间而变化9．在一密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是()A．SO2为0.4mol/L、O2为0.2mol/L B．SO2、SO3均为0.15mol/LC．SO3为0.25mol/L D．SO3为0.4mol/L10．表示反应X(g)4Y(g)＋Z(g)，在某温度时X的浓度随时间变化的曲线。下列有关该反应的描述正确的是()A．第6min后，反应停止B．当反应达到一定的反应限度时，X的物质的量减少了0.85molC．当达到平衡时，Z的浓度增加了0.85mol·L－1D．若降低温度，v(正)减小，v(逆)增大【培优竞赛】11．一定温度下，在2L的密闭容器中，M、N两种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：(1)反应的化学方程式为_____________________。(2)反应达到最大限度的时间是___min，该时间内的平均反应速率v(N)=____________，v(M)=____________。(3)反应达到平衡状态时，放出6QkJ的热量，当容器中充入1molN，反应放出的热量为____________。①等于QkJ②小于QkJ③大于QkJ④等于2QkJ(4)判断该反应达到平衡状态的依据是____________。①该条件下，正逆反应速率都为零②该条件