第08讲化学平衡状态（学生版）高二化学讲义（人教2019选择性必修1）

第08讲第08讲化学平衡状态知识导航知识导航课前引入（（1）写出SO2转化为SO3、工业合成氨、形成氯水的三个化学方程式。（2）观察上述方程式，有何共同的特点？知识精讲知识精讲一、可逆反应1．定义：在__________下，既能向__________方向进行，同时又能向__________方向进行的反应。2．表示：书写可逆反应的方程式不用“”，而用“”连接。3．特点：及时小练下列属于可逆反应的是下列属于可逆反应的是___________。A．氯化钠溶解与结晶析出B．氯气溶于水C．电解水生成H2、O2与H2在O2中燃烧生成H2OD．反应物和生成物相反的反应E．SO2被氧气氧化成SO3F．H2和I2在高温下边化合边分解G．品红溶液通入SO2褪色，加热后又恢复红色H．Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2OI．SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr与2HBr+H2SO4(浓)===Br2+SO2↑+2H2O思考与交流在恒温恒容的条件下，往容器中充入在恒温恒容的条件下，往容器中充入1molN2和3molH2，发生反应N2+3H22NH3（1）该可逆反应的v正、v逆取决于什么因素？（2）反应刚开始时，v正、v逆的大小比较？（3）随着反应的进行，v正、v逆的大小如何变化？为什么？（4）v正、v逆的变化将导致二者出现什么结果？二、化学平衡状态1．化学平衡状态的概念在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正、逆反应的速率相等，反应物和生成物的浓度保持不变，即体系的组成不随时间而改变，物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。2．化学平衡状态的建立过程加入反应物，从正反应方向开始加入生成物，从逆反应方向开始3．化学平衡的基本特征明辨是非（（1）平衡状态是一种静止的状态，反应物和生成物的浓度已经不再改变（）（2）化学平衡状态时，所有物质的速率都相等（）（3）化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且等于零（）（4）化学平衡状态时，反应物与生成物的浓度/含量保持不变（）（5）化学平衡状态时，各物质的浓度之比等于化学计量数之比（）（6）当一个可逆反应达到平衡状态时，体系中只存在生成物（）（7）化学反应的限度不可以通过改变条件而改变（）（8）一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度（）三、化学平衡状态的判断1．速率相等：①同种物质——v正(A)=v逆(A)②不同物质——v正(A):v逆(B)=a:b（化学计量数之比）2．变量不变：①各组分的物质的量、质量、浓度、百分含量等保持不变。②总压强、总物质的量、混合气体的Mr、体系的密度、颜色等，根据具体情况分析。对点训练对点训练【例1】下列反应属于可逆反应的是()A．Na溶于水的反应B．NH3溶于水的反应C．可充电电池的反应，如H2O＋Zn＋Ag2OZn(OH)2＋2AgD．电解水生成H2和O2，点燃H2和O2的混合物生成水【例2】在下列反应CO+H2O⇌CO2+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【变2】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题型二：化学平衡状态的特征【例3】在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是A．t1时刻，反应逆向进行B．t2时刻，正反应速率大于逆反应速率C．t3时刻，达到反应进行的限度D．t4时刻，反应处于平衡状态，反应停止题型三：化学平衡状态的判断【例4】在一定温度下，可逆反应2NO2(g)=2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，反应达到平衡状态的标志是①单位时间内生成nmolO2，同进生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2，同进生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1④混合气体的密度不再改变⑤混合气体的颜色不再改变⑥混合气体平均相对分子质量保持不变A．①⑤⑥ B．①③⑤ C．②④⑤ D．以上全部【变41】在一定温度下的定容容器中发生反应：2A(g)+B(s)C(g)+D(g)，下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是①单位时间内生成nmolC，同时生成nmolD②气体的密度保持不变③C(g)的物质的量浓度不变④容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2：1：1⑤v(A)：v(C)：v(D)=2：1：1A．②③ B．②③④ C．②⑤ D．②③④⑤【变42】一定条件下，NO2与SO2反应生成SO3和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO2、SO2气体置于密闭容器中发生上述反应，下列不能说明反应达到平衡状态的是A．混合气体颜色保持不变 B．体系的平均相对分子质量保持不变C．NO2和SO2的体积比保持不变 D．每消耗1molSO2的同时生成1molNO2【变43】一定温度下，在恒容的密闭容器中。该反应A(g)+3B(g)=2C(g)达到平衡状态的标志有①B的生成速率与C的消耗速率之比为3：2②容器中的压强不再发生变化③容器内混合气体的密度不变化④混合气体的平均相对分子质量不变⑤C的物质的量浓度不再变化⑥密闭容器中n(A)：n(B)：n(C)=1：3：2A．①④⑤ B．②③⑤ C．②④⑥ D．②④⑤【变44】在一定温度下的恒容密闭容器中，当下列条件不再改变时，表明反应已达到平衡状态的是(1)单位时间内生成amolA和2amolB(2)混合气体的平均摩尔质量不再变化(3)A的浓度不再变化(4)混合气体的密度不再变化(5)容器内气体的压强不变(6)混合气体质量A．1个 B．2 C．3个 D．4个【变45】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)。能判断该反应已经达到化学平衡的是①v(NH3)正=2v(CO2)逆②密闭容器中总压强不变③密闭容器中混合气体的密度不变④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变⑥密闭容器中CO2的体积分数不变⑦混合气体总质量不变A．①②⑤⑦ B．①②③⑤⑦ C．①②③⑤⑥ D．全部题型四：化学反应速率与化学平衡【例5】一定温度下，在容积为1L的密闭容器中进行某一反应，容器内M、N两种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是A．该反应的化学方程式为N(g)2M(g)B．t1～t2时间内，v(N)=mol·L1·min1C．t2时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态D．平衡时，物质N的转化率为75%【变51】向容积为2.0L的密闭容器中通入一定量的N2O4(无色气体)和NO2的混合气体，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，反应吸热，体系中各物质的物质的量随时间变化如图所示。下列有关说法正确的是A．64s时，反应达到化学平衡状态B．到达化学平衡前，混合气体的颜色逐渐变深C．若该容器与外界无热传递，则反应达到平衡前容器内气体的温度逐渐升高D．前100s内，用NO2浓度的变化表示的化学反应速率是0.008mol·L1·s1【变52】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该条件下，混合气体的密度不再发生变化③该条件下，混合气体的压强不再发生变化④该条件下，单位时间内消耗2molN的同时，生成1molM(5)能加快反应速率的措施是___。①升高温度②容器体积不变，充入惰性气体Ar③容器压强不变，充入惰性气体Ar④使用催化剂【变53】Ⅰ.在2L密闭容器内，800℃时反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：时间(s)012345n(NO)(mol)0.0200.0100.0080.0070.0070.007（1）下图中表示NO2的变化的曲线是___________(填字母)；（2）800℃，反应达到平衡时，NO的转化率是___________；（3）用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=___________。Ⅱ．将一定量纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH4)置于特制的密闭真空容器中(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：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。（4）下列不能判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是___________(填选项)；A．v正(NH3)=2v逆(CO2)B．密闭容器中氨气的物质的量不变C．容器中CO2与NH3的物质的量之比保持不变D．密闭容器中总压强保持不变E．形成6个NH键的同时有2个C=O键断裂F．气体平均相对分子质量不变（5）能使该反应的反应速率增大的是___________(填选项)；A．及时分离出CO2气体 B．适当升高温度C．加入少量NH2COONH4(s) D．保持容器体积不变，充入N2（6）如图所示，上述反应中断开反应物中化学键吸收的能量___________形成生成物中化学键放出的能量(填写“大于”“等于”“小于”)。提分特训提分特训【题1】下列反应属于可逆反应的是A．二氧化碳与水反应 B．铜与浓硫酸反应C．盐酸与氢氧化钠反应 D．氢气在氯气中燃烧【题2】已知热化学方程式2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH1＝－571.6kJ∙mol−1，则关于热化学方程式2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）ΔH2的说法中不正确的是A．方程式中物质前的系数表示物质的量 B．该反应ΔH2>0C．该反应ΔH2＝+571.6kJ·mol－1 D．该反应与上述反应属于可逆反应【题3】化学反应在硫酸工业中有重要应用。关于该反应的叙述正确的是A．无限延长化学反应的时间能改变化学反应的限度B．、、的物质的量比1：2：2时达到平衡状态C．该反应达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且等于零D．若开始加入和，达到化学平衡时核素存在于三种物质中【题4】2molNH3和3molO2在2L密闭容器中发生反应，2min后达到平衡，生成1.5molNO。下列有关说法正确的是A．达到平衡时，4v正(O2)=5v逆(NO)B．若单位时间内生成xmolNO，同时消耗xmolNH3，则反应达到平衡状态C．达到平衡时，若增加容器体积，则v正减小，v逆增大D．2min内用NH3表示的反应速率为v(NH3)=0.75mol·L1·min1【题5】在恒温恒容的密闭容器中,有可逆反应2NO2⇌N2O4,下列能说明反应达到了平衡状态的是①NO2生成N2O4的速率与N2O4分解生成NO2速率相等时②C(NO2)=C(N2O4)时③N2O4处于不再分解时④NO2的分子数与N2O4分子数比为2:1时⑤体系颜色深浅不再发生改变时⑥反应器中压强不再随时间变化时⑦混合气体的平均分子量保持不变时⑧混合气体的密度保持不变时A．①③⑤⑧ B．②④⑥⑧ C．③⑤⑦ D．⑤⑥⑦【题6】下列说法正确的是A．，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变B．，碳的质量不再改变说明反应已达平衡C．若压强不再随时间变化能说明反应已达平衡，则A、C不能同时是气体D．和反应达到平衡时转化率为，放出的热量为；在相同温度和压强下，当分解为和的转化率为时，吸收的热量为，不等于【题7】如图表示800℃时A、B、C三种气体物质的浓度随时间变化的情况，t是到达平衡状态的时间。试回答：（1）该反应的反应物是___。（2）该反应的化学反应方程式为____。（3）若达到平衡状态的时间是2min，A物质的平均反应速率为___。（4）假设该反应在体积固定的密闭容器中进行，下列能做为判断该反应达到化学平衡状态的标志的是___。A．每有3molA消耗，就会有3molC消耗 B．B的体积分数保持不变C．气体的密度保持不变 D．B和C的浓度之比1：3（5）达到平衡时，A的体积分数是___。提分作业提分作业【练1】下列反应属于可逆反应的是（）A．Cl2与水的反应B．氮气和氧气的反应C．电解水生成H2和O2，点燃H2和O2的混合物生成H2OD．甲烷和氯气光照发生的反应【练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SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.2mol/L、0.2mol/L，当反应达到反应限度时可能的数据是（）A．c(SO3)=0.4mol/L B．c(SO2)=c(SO3)=0.15mol/LC．c(O2)=0.35mol/L D．c(SO2)+c(SO3)=0.4mol/L【练3】在100℃条件下，发生CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)能说明该反应达到平衡状态的是A．压强不再变化 B．生成H2O的速率和消耗H2速率相等时C．混合气体的密度不变 D．H2的质量不再变化【练4】在一定条件下的恒容密闭容器中发生可逆反应2X(g)⇌Y(g)+Z(s)，下列不能说明该反应达到化学平衡状态的是A．2v正(X)=v逆(Y) B．反应容器中Y的质量分数不变C．体系压强不再变化 D．混合气体的密度不再变化【练5】100℃时，将0.1molN2O4置于1L密闭的烧瓶中，然后将烧瓶放入100℃的恒温槽中，烧瓶内的气体逐渐变为红棕色：N2O4(g)2NO2(g)。下列结论不能说明上述反应在该条件下已经达到平衡状态的是①烧瓶内气体的颜色不再加深，②N2O4的消耗速率与NO2的生成速率之比为1∶2，③NO2的生成速率与NO2消耗速率相等，④NO2的物质的量浓度不变，⑤烧瓶内气体的质量不再变化，⑥烧瓶内气体的压强不再变化，⑦烧瓶内气体的密度不再变化，⑧烧瓶内气体的平均相对分子质量不再变化A．②⑤⑦ B．①③④⑥⑧ C．只有③ D．只有⑤【练6】在恒容密闭容器中发生2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，下列说法能够判断该反应达到化学平衡状态的个数是①单位时间