2.2.2 化学平衡状态学案 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE1第2课时化学平衡状态【学习目标】1.认识可逆反应的限度，建立化学平衡的观点；2.理解化学平衡的特征；3.能判断化学平衡状态。【学习重难点】化学平衡状态的判断。【知识储备】高炉炼铁的主要反应为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，从炼铁炉口排出的尾气中含有一定量的CO。100多年前，人们曾认为这是由于CO与铁矿石接触间不够的缘故。为使反应进行的完全，当时曾耗巨资改建高炉，以延长CO和Fe2O3的接触时间，结果尾中CO的含量并未减少。你知道这是为什么吗？一、可逆反应的概念及其特点1.可逆反应：在条件下,既能向反应方向进行,同时又能向反应方向进行的反应。注意：可逆反应总是不能进行到底，得到的总是的混合物下列说法是否正确：（1）氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时生成氢气和氧气，H2+O2===H2O是可逆反应。（2）硫酸铜晶体加热变成白色粉末，冷却又变成蓝色，所以无水硫酸铜结合结晶水的反应是可逆反应。（3）氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是可逆反应。2.可逆反应特点（1）可逆反应的普遍性：。（2）可逆反应的特点：①②③【学生活动】以小组为单位进行P59的交流与讨论二、化学平衡状态1.化学平衡状态的定义化学平衡状态，就是指在一定条件下的反应里，正反应速率和逆反应速率，反应混合物中各组分的保持不变的状态。2.化学平衡状态的特征（1）：化学平衡的研究对象是反应；（2）：化学平衡的条件是v（正）和v（逆）；（3）：化学平衡是一种平衡，此时反应并未停止；（4）：反应混合物中各组分的保持不变，各组分的一定；（5）：改变，原平衡被，在新的条件下建立新的平衡。3.化学平衡状态的标志（1）v（正）=v（逆）（本质特征）①同一种物质：②不同的物质：（2）反应混合物中各组成成分的含量保持不变（浓度标志）：①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。③若反应前后的物质都是气体，且总体积不等，则气体的总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）均保持不变。④反应物的转化率、产物的产率保持不变。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡混合体系中各组分的含量各物质的物质的量或物质的量的分数一定各物质的质量或质量分数一定各气体的体积或体积分数一定总压强、总体积、总物质的量一定正、逆反应速率关系在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA在单位时间内消耗了nmolB的同时消耗了pmolC在单位时间内生成了nmolB的同时消耗了qmolD（均指v逆）v(A)׃v(B)׃v(C)׃v(D)==m׃n׃p׃q(v正不一定等于v逆)压强当m+n≠p+q时，总压力一定（其它条件一定）当m+n=p+q时，总压力一定（其它条件一定）混合气体平均Mr当m+n≠p+q时，Mr一定当m+n=p+q时，Mr一定【课堂反馈】1．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)2．一定条件下，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nmolZ3．下列说法中，可以证明反应N2＋3H22NH3已达到平衡状态的是()①1个N≡N键断裂的同时有3个H—H键形成②N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2③1个N≡N键断裂的同时有6个N—H键形成④N2、H2、NH3的浓度不再变化A．①④B．②③C．①③D．②④4．恒温恒容的情况下，反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到平衡状态的标志是()A．容器内气体的密度不随时间而变化B．容器内的总压强不随时间而变化C．单位时间内生成2nmolAB的同时，生成nmolB2D．A2、B2、AB的反应速率比为1∶1∶2的状态5．在两个恒容的密闭容器中分别进行下列两个可逆反应：甲：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)乙：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)现有下列状态：①混合气体平均相对分子质量不再改变②恒温时，气体压强不再改变③各气体组成浓度相等④反应体系中温度保持不变⑤断裂H—O键速率是断裂H—H键速率的2倍⑥混合气体密度不变⑦单位时间内，消耗水蒸气质量与生成氢气质量比为9∶1其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是()A．①②⑤B．③④⑥C．⑥⑦D．④⑤6．一定条件下，在恒容密闭容器中，能表示反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是()①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2②X、Y、Z的浓度不再发生变化③容器中的压强不再发生变化④单位时间内生成nmolZ，同时生成2nmolYA．①②B．①④C．②③D．③④7.在2L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＜0，n(NO)随时间的变化如下表：时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)下图中表示NO2的变化的曲线是________(填字母，下同)。用O2表示从0～2s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________。A．v(NO2)＝2v(O2)B．容器内压强保持不变C．v逆(NO)＝2v正(O2)D．容器内密度保持不变

参考答案【知识储备】上述炼铁反应进行的程度是有限的。在高温下，氧化铁能与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳；同时，铁与二氧化碳反应也能生成氧化铁和一氧化碳。该反应是可逆反应。一、可逆反应的概念及其特点1.同一正逆反应物和生成物（1）错（2）错（3）错2.（1）可逆反应广泛存在（2）①反应是双向的,同时进行的；

②速度达到平衡时是相等的且不是零；③反应物的转化率不能达到100%，所以牵涉到转化率的问题。二、化学平衡状态1.同一相等百分含量2.（1）逆可逆（2）等相等（3）动动态（4）定百分含量质量（或浓度）（5）变外界条件打破3.（1）对同一种物质，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。是是是不一定是否否否是否是否【课堂反馈】1．C【解析】达到平衡状态时正、逆反应速率相等，各组成成分的含量不变。正、逆反应速率相等是指用同一种物质来表示的反应速率。可逆反应中用各种物质表示的反应速率与化学计量数成正比，需将其转换为同一物质表示速率进行比较。2．A【解析】反应过程中原子个数守恒；消耗2nmolX与生成nmolZ是同一反应方向，也不能说明反应已达平衡；浓度之比为2∶1∶1，不能说明浓度保持不变。3．A【解析】①中有一个N≡N键断裂时，也应有3个H—H键断裂，即与3个H—H键形成是相反方向的，v正＝v逆，故能说明反应达到平衡状态；②平衡时，N2、H2、NH3的分子数之比不一定为1∶3∶2；③中一个N≡N键断裂的同时必定形成6个N—H键，也不能说明反应达到平衡；④中各物质浓度不变，是化学平衡状态的重要标志之一，反应达到平衡。4．C【解析】ρ＝eq\f(m,V)，m、V始终不变，则ρ始终不变；该反应是等体反应，所以总压强始终不变；单位时间内生成2nmolAB时消耗nmolB2(正向反应速率)，同时生成nmolB2(逆向反应速率)，正、逆反应速率相等，说明反应已达平衡；无论是否达到化学平衡，三者反应速率之比始终为1∶1∶2。5．D【解析】甲容器中，碳为固态，该可逆反应属于气体体积不相等的反应；乙容器中，反应属于等气体分子数反应，气体相对分子质量、密度、压强都始终不变，①②⑥错误；各组分浓度相等，不能判断反应是否达到平衡状态，③错误；对于任何一个可逆反应，随着反应进行，体系温度会发生变化，当温度不改变时，说明反应达到平衡状态，④正确；生成H—O键速率是断裂H—H键速率的2倍，经转化，水中H—O键断裂速率等于生成H—O键速率，达到平衡状态，⑤正确；消耗水蒸气与生成氢气是同一方向，不能判断反应是否达到平衡状态，⑦错误。6．C【解析】①X、Y、Z的物质的量之比等于其化学计量数之比，不能说明反应已达到平衡状态；④中关系说明v逆＞v正，反应没有达到平衡。7．(1)b1.5×10－3mol·L－1·s－1(2)BC【解析】(1)该反应达到平衡时，n(NO)＝0.007mol，此时n(NO2)＝0.013mol，其浓度变化量为0