第15讲 化学平衡状态（教师版）

第15讲第15讲化学平衡状态知识导航知识导航课前引入（1）（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1molN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。思考与交流：判断下列条件能否说明该反应已达化学平衡？1．在体积固定的密闭容器中发生可逆反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)（1）单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2（）（2）单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO（）（3）用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态（）（4）单位时间内消耗2nmolNO2的同时，生成2nmolNO2（）（5）单位时间内断开nmolNO中的N—O键的同时生成2nmolO＝O键（）（6）NO2减少的化学反应速率和NO减少的化学反应速率相等（）2．在两个恒容容器中各发生如下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H2(g)+I2(g)2HI(g)①气体的总物质的量不变②气体的总质量不变③气体的总压强不变④气体的密度不变⑤气体的平均相对分子质量不变⑥混合气体的颜色不变⑦体系的温度不变思考与交流：若H2(g)+I2(g)2HI(g)变成H2(g)+I2(s)2HI(g)，上述的各种描述，能否说明该反应已达平衡？易错提醒——注意状态在反应速率、平衡状态的判定、以及后面所要学习的平衡常数的计算里，务必在反应速率、平衡状态的判定、以及后面所要学习的平衡常数的计算里，务必看清物质的集聚状态——固态（s）。对点训练对点训练题型一：可逆反应判断与特点【例1】（2020·河口瑶族自治县高级中学高二期末）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【变2】（2020·眉县槐芽中学高二期中）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4-3】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4-4】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·L-1·min-1C．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5-2】（2020·民勤县第一中学高二月考）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使用催化剂提分特训提分特训【题1】（2021·山西太原市·）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】（2020·江苏南通市·高二月考）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】（2021·河北沧州市一中）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】（2020·张家口市第一中学高二月考）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·L-1·min-1【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】（2021·内蒙古包头市·高三开学考试）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】（2020·邯郸市永年区第一中学高二月考）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】（2020·四川雅安市·）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】（2020·邯郸市永年区第一中学高二月考）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】（2021·山东聊城市·高一期末）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】（2020·揭西县河婆中学高二月考）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】（2021·全国高二课时练习）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单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO②单位时间内NO2、NO、O2的物质的量浓度变化量之比为2︰2︰1③混合气体的颜色不再改变④混合气体的密度不再改变⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变⑥混合体系中c(NO)保持不变A．1个 B．2个 C．3个 D．4个【练7】（2021·峨山彝族自治县第一中学高二期中）某温度时，在一个容积为2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，下列有关说法错误的是A．该反应的化学方程式为X＋3Y2ZB．2min时，反应达最大限度，但化学反应仍在进行C．反应开始至2min，Z的反应速率为0.05mol·L-1·min-1D．反应达到平衡时，压强是开始时的0.9倍【练8】（2021·全国高二课时练习）(1)一定温度下，在容积为2L的密闭容器中进行反应：⇌，M、N、P的物质的量随时间的变化曲线如图所示。①化学方程式中a：b：_______。②1～3min内以M的浓度变化表示的平均反应速率为_______。③下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是_______。A．M与N的物质的量相等B．P的质量不随时间的变化而变化C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化D．单位时间内每消耗amolN，同时消耗bmolME.混合气体的压强不随时间的变化而变化F.M的物质的量浓度保持不变(2)将等物质的量A、B混合于2L的密闭容器中，发生反应：3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g)，经5min后测得D的浓度为∶5，C的平均反应速率是0.1mol·L-1·min-1。①经5min后A的浓度为_______。②反应开始前充入容器中的B的物质的量为_______。③B的平均反应速率为_______。④x的值为_______。第15讲第15讲化学平衡状态知识导航知识导航课前引入（1）（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？【答案】SO2+O22SO3N2+3H22NH3Cl2+H2OHClO+HCl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：【答案】同一条件正反应逆反应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【答案】BEF思考与交流在恒温恒容的条件下，往容器中充入1molN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？【答案】（1）v正取决于反应物浓度；、v逆取决于生成物浓度。（2）反应开始时：反应物浓度最大，v正最大；生成物浓度为零，v逆为零；v正＞v逆。（3）随着反应的进行，反应物减少，v正逐渐减小；生成物由无到有逐渐增大，v逆从0开始逐渐增大；（4）反应进行到一定程度时，v正=v逆，反应物与生成物浓度不再变化，反应达到最大限度，即化学平衡状态。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【答案】可逆＝≠保持不变明辨是非（（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（）【答案】（1）~（4）×××√（5）~（8）×××√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。思考与交流：判断下列条件能否说明该反应已达化学平衡？1．在体积固定的密闭容器中发生可逆反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)（1）单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2（）（2）单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO（）（3）用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态（）（4）单位时间内消耗2nmolNO2的同时，生成2nmolNO2（）（5）单位时间内断开nmolNO中的N—O键的同时生成2nmolO＝O键（）（6）NO2减少的化学反应速率和NO减少的化学反应速率相等（）【答案】（1）√；（2）×；（3）×；（4）√；（5）×；（6）√2．在两个恒容容器中各发生如下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H2(g)+I2(g)2HI(g)①气体的总物质的量不变②气体的总质量不变③气体的总压强不变④气体的密度不变⑤气体的平均相对分子质量不变⑥混合气体的颜色不变⑦体系的温度不变【答案】√，×，√，×，√，×，√×，×，×，×，×，√，√思考与交流：若H2(g)+I2(g)2HI(g)变成H2(g)+I2(s)2HI(g)，上述的各种描述，能否说明该反应已达平衡？√，√，√，√，√，×，√易错提醒——注意状态在反应速率、平衡状态的判定、以及后面所要学习的平衡常数的计算里，务必在反应速率、平衡状态的判定、以及后面所要学习的平衡常数的计算里，务必看清物质的集聚状态——固态（s）。对点训练对点训练题型一：可逆反应判断与特点【例1】（2020·河口瑶族自治县高级中学高二期末）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【答案】B【分析】根据题中属于可逆反应可知，本题考查可逆反应的判断，运用可逆反应是指在同一条件下，既能向生成物方向进行，同时又能向反应物方向进行的反应分析。【详解】A．Na溶于水会与水反应，2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，不属于可逆反应，故A不选；

B．氨气溶解于水，NH3+H2O⇌NH3•H2O⇌NH4++OH-，属于可逆反应，故选B；

C．可充电电池的反应中向两个方向反应的条件不同，为不可逆反应，故C不选；

D．水电解生成H2和O2，条件是通电电解，H2在O2中燃烧生成水的反应条件为点燃，两者反应条件不一样，不属于可逆反应，故D不选；

答案选B。【点睛】可逆反应是指在同一条件下，既能向生成物方向进行，同时又能向反应物方向进行的反应，特别注意条件相同，同时向正逆两个方向进行。【变2】（2020·眉县槐芽中学高二期中）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【答案】C【详解】假设该反应完全转化，列三段式则SO2的浓度范围为0<c(SO2)<0.4，O2的为0<c(SO2)<0.2，SO3的为0<c(SO3)<0.4，A．SO2和O2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若SO3完全反应，则SO2和O2的浓度浓度分别为0.4mol/L、0.2mol/L，三氧化硫不可能完全转化，故A错误；

B．反应物、生产物的浓度不可能同时减小，只能一个减小，另一个增大，故B错误；C．SO2为0.25mol/L，SO2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若SO3完全反应，则SO2的浓度浓度为0.4mol/L，实际浓度为0.25mol/L小于0.4mol/L，故C正确；

D．SO3为0.4mol/L，SO3的浓度增大，说明该反应向正反应方向进行建立平衡，若二氧化硫和氧气完全反应，SO3的浓度的浓度为0.4mol/L，达到平衡的实际浓度应该小于0.4mol/L，故D错误；故选：C。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【答案】B【详解】A．t1时刻，υ(正)>υ(逆)，反应正向进行，故A错误；B．t2时刻，υ(正)>υ(逆)，故B正确；C．t3时刻，υ(正)>υ(逆)，反应没有达到最大限度，即平衡状态，故C错误；D．t4时刻，υ(正)=υ(逆)，反应达到平衡状态，但υ(正)=υ(逆)0，反应没有停止，故D错误。本题答案B。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【答案】A【详解】①单位时间内生成nmolO2，同进生成2nmolNO2，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡；②单位时间内生成nmolO2，同进生成2nmolNO，描述的都是正反应，不能说明反应已达平衡；③化学反应速率之比=计量数之比，用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比始终为2∶2∶1，不能说明反应已达平衡；④容器体积和气体质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能说明反应已达平衡；⑤混合气体的颜色不再改变，说明NO2浓度不变，反应已达平衡；⑥反应前后气体的化学计量数之和不相等，当达到平衡时，气体的物质的量不变，则混合气体的平均摩尔质量不再改变综上所述，可作为平衡标志的有①⑤⑥，A正确；选A。【变4-3】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【答案】D【详解】①B的生成速率与C的消耗速率均表示逆反应速率，故不能说明正逆反应速率相等，故不能说明反应达到平衡状态；②容器容积不变，混合气体物质的量随反应的进行发生变化，则容器内压强为变化的量，故容器中的压强不再发生变化，能说明反应达到平衡状态；③混合气体质量不变，容器容积不变，则容器内混合气体的密度始终不变，则当容器内混合气体的密度不变化时，不能说明反应达到平衡状态；④混合气体质量不变，混合气体物质的量随反应的进行发生变化，则混合气体的平均相对分子质量是一个变化的量，当混合气体的平均相对分子质量不变时，能说明反应达到平衡状态；⑤C的物质的量浓度不再变化，说明正逆反应速率相等，能说明反应达到平衡状态；⑥密闭容器中n(A)：n(B)：n(C)=1：3：2，，故不能说明反应达到平衡状态；综上所述，②④⑤能说明反应达到平衡状态，故D正确；故选D。【变4-4】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【答案】C【详解】(1)无论是否达到平衡状态均有单位时间内生成amolA和2amolB，因此不能判断是否达到平衡状态；(2)反应后混合气体的平均分子质量增大，当混合气体的平均分子质量不再变化，正逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态；(3)A为固体，浓度为定值，A的浓度不再变化时，不能说明反应是否达到平衡状态；(4)反应后混合气体密度增大，当混合气体的密度不再变化时，正逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态；(5)容器中的压强始终不变，所以压强不变不能说明反应是否达到平衡状态；(6)反应后混合气体的总质量增大，当混合气体的总质量不再变化时正逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态；综上所述，能说明反应已达平衡状态的有3个；选C。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·L-1·min-1C．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%【答案】D【详解】A．达到平衡时N减少8mol－2mol＝6mol，M增加5mol－2mol＝3mol，根据变化量之比是化学计量数之比可知该反应的化学方程式为2N(g)M(g)，A错误；B．t1～t2时间内N减少6mol－4mol＝2mol，浓度是2mol/L，则v(N)=mol·L-1·min-1，B错误；C．t2时M和N的物质的量仍然在变化，正、逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，C错误；D．达到平衡时N减少8mol－2mol＝6mol，则平衡时，物质N的转化率为×100%＝75%，D正确；答案选D。【变5-2】（2020·民勤县第一中学高二月考）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【答案】2NM60.5mol/(L·min)0.25mol/(L·min)②③①④【详解】(1)反应进行到6min时N减少了8mol-2mol=6mol，N为反应物，M增加了5mol-2mol=3mol，M为生成物，二者化学计量数之比为：6mol∶3mol=2∶1，因此反应的化学方程式为：2NM；(2)根据题图可知，反应进行到6min时各物质的物质的量不再发生变化，因此反应达到最大限度的时间是6min；该时间内的平均反应速率v(N)==0.5mol/(L·min)，v(M)=v(N)=0.25mol/(L·min)；(3)反应达到平衡时消耗6molN，放出6QkJ的热量，当容器中充入1molN，若N完全反应，则放出QkJ的热量，但该反应是可逆反应，反应不能进行到底，所以反应放出的热量小于QkJ，答案为：②；(4)①．达到平衡状态时，正、逆反应速率相等但不能为零，①不选；②．密度是混合气体的质量和容器容积的比值，在反应过程中气体质量和容器的容积始终是不变的，因此该条件下混合气体的密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，②不选；③．该反应为反应前后气体物质的量不相等的可逆反应，该条件下混合气体的压强不再发生变化能说明反应达到平衡状态，③选；④．该条件下，单位时间内消耗2molN的同时，生成1molM，均表示正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，④不选；故答案为：③；(5)①．升高温度，反应速率加快，①符合题意；②．容器容积不变，充入惰性气体Ar，参加反应的物质浓度不变，反应速率不变，②不符合题意；③．容器压强不变，充入惰性气体Ar，容器容积增大，参加反应的物质浓度减小，反应速率减慢，③不符合题意；④．使用催化剂，反应速率加快，④符合题意；故答案为：①④。提分特训提分特训【题1】（2021·山西太原市·）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【答案】A【分析】可逆反应是在相同条件下，既可以向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。【详解】A．二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸不稳定，同时又可以分解为二氧化碳和水，故是可逆反应，故A选；B．铜和浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，硫酸铜、二氧化硫和水不能反应生成铜和硫酸，反应不可逆，故B不选；C．盐酸与氢氧化钠发生酸碱中和反应，生成的NaCl和水不能反应生成盐酸和氢氧化钠，反应不可逆，故C不选；D．氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，氯化氢很稳定，不会在点燃条件下分解为氢气和氯气，故D不选；故选A。【点睛】可以记住一些典型的可逆反应，如二氧化碳和水反应、二氧化硫和水反应、氨和水反应、氯气和水反应、工业合成氨、二氧化硫催化氧化生成三氧化硫等。【题2】（2020·江苏南通市·高二月考）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【答案】D【详解】A.热化学方程式中物质前的系数表示物质的量，故A正确，但不符合题意；B.2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH1＝－571.6kJ∙mol−1是放热反应，则2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）为吸热反应，所以ΔH2>0，故B正确，但不符合题意；C.2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH1＝－571.6kJ∙mol−1，则2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）ΔH2＝+571.6kJ·mol－1，故C正确，但不符合题意；D.该反应与上述反应不属于可逆反应，可逆反应是相同条件，这两者反应条件不同，前者为点燃，后者是电解，故D错误,符合题意；故选：D。【题3】（2021·河北沧州市一中）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【答案】D【详解】A．化学反应的限度和反应时间无关，A错误；B．、、的物质的量不再发生改变时，达到平衡状态，B错误；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，化学平衡为动态平衡，化学反应速率不为零，C错误；D．若开始加入和，根据化学平衡的特点可知道平衡时核素存在于三种物质中，D正确；答案为：D。【题4】（2020·张家口市第一中学高二月考）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·L-1·min-1【答案】A【详解】A．达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，即4v正(O2)=5v逆(NO)，A正确；B．单位时间内生成xmolNO，同时消耗xmolNH3，描述的都是正反应速率，不能说明反应达到平衡，B错误；C．增加容器体积，反应物和生成物浓度均减小，v正、v逆均减小，C错误；D．2min后生成1.5molNO，则NH3减小1.5mol，用NH3表示的反应速率为v(NH3)==0.375mol·L-1·min-1，D错误；选A。【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【答案】D【分析】可逆反应2NO2N2O4为气体体积缩小的反应，该反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断。【详解】①NO2生成N2O4的速率与N2O4分解生成NO2速率相等，反应速率之比与化学计量数之比不等，则正逆反应速率不等，说明此时没有达到平衡状态，故①错误；②平衡时各物质的浓度关系取决于物质的起始物质的量和转化率，故c(NO2)=c(N2O4)时无法判断各组分的浓度是否继续变化，则不能说明反应达到平衡状态，故②错误；③该反应为可逆反应，N2O4分解的同时也有N2O4的生成，不存在N2O4不再分解的情况，故③错误；④平衡时各物质的分子数之比取决于物质的起始物质的量和转化率，故NO2的分子数与N2O4分子数比为2：1时不能说明反应达到平衡状态，故④错误；⑤NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体，则体系颜色深浅不再发生改变时，说明各组分的浓度不再变化，该反应已经达到平衡状态，故⑤正确；⑥反应前后气体的体积不等，若反应器中压强不再随时间变化时能说明反应达到平衡状态，故⑥正确；⑦平均分子量=，反应前后气体总质量不变，而总物质的量发生变化，若混合气体的平均分子量保持不变时，能说明反应达到平衡状态，故⑦正确；⑧ρ=，气体的总质量不变，容器容积不变，则混合气体的密度始终不变，不能根据密度判断平衡状态，故⑧错误；综上所述，能说明反应达到平衡状态的是⑤⑥⑦，故选D。【题6】（2021·内蒙古包头市·高三开学考试）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【答案】B【详解】A．压强越大，有气体参加或生成的可逆反应正逆反应速率都增大，缩小容器体积相当于增大压强，增大单位体积内活化分子个数，正逆反应速率都增大，故A错误；B．可逆反应达到平衡状态时，各物质的质量不再发生变化，该反应中C的质量不变时说明该反应已经达到平衡状态，故B正确；C．如果A、C都是气体，当压强不变时，该反应达到平衡状态，所以A、C可以同时都是气体，故C错误；D．相同温度、相同压强下，将2mol氨气完全转化为氮气和氢气，也是1molN2和3molH2，所以二者为等效平衡，设生成氨气的反应热为+Q，氨气分解生成氮气和氢气的反应热为-Q，即有3molH2消耗放出Q热量，消耗氢气为3mol×10%=0.3mol，放出的热量为Q1=0.1Q，消耗2mol氨气生成氮气和氢气时吸收Q热量，则消耗氨气为2mol×10%=0.2mol时吸收热量为Q2=0.1Q，所以Q2等于Q1，故D错误；故选B。【题7】（2020·邯郸市永年区第一中学高二月考）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___。【答案】（1）A（2）3A(g)B(g)+3C(g)（3）0.6mol/(L·min)（4）AB（5）42.9%【分析】（1）由A的物质的量浓度不断减小，可以判断A为反应物；（2）A为反应物，B、C为生成物，又根据反应的系数之比等于反应的物质的量之比，可得反应的方程式为3A(g)B(g)+3C(g)；（3）A的反应速率==0.6mol/(L·min)；（4）A.每有3molA消耗是正反应方向，3molC消耗是逆反应方向，正逆反应速率相等，达到了平衡，正确；B.B的体积分数保持不变，即B的量不再变化，达到了平衡，正确；C.气体的容积和质量恒定，即密度恒定，故密度保持不变，不一定平衡，错误；D.B和C的浓度之比1：3，不一定平衡，错误；故选AB。（5）达平衡时，A的体积分数=×100%≈42.9%.提分作业提分作业【练1】（2020·四川雅安市·）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【答案】A【分析】可逆反应指的是在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时，又能向逆反应方向进行的反应。【详解】A．氯气与水生成盐酸和次氯酸，是可逆反应，故A正确；B．氮气和氧气在放电条件下反应生成一氧化氮是不可逆反应，故B错误；C．电解水生成H2和O2需要通电，H2在O2中燃烧生成H2O，需要点燃，反应条件不同，不是可逆反应，故C错误；D．甲烷和氯气光照发生取代反应，不是可逆反应，故D错误；答案选A。【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【答案】D【练3】（2020·邯郸市永年区第一中学高二月考）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【答案】D【详解】A．反应前后的物质的量不变，故反应前后的压强也一直不变，故压强不再变化不一定达到了平衡，不符合题意；B．生成H2O的速率为逆反应方向和消耗H2速率也为逆反应方向，故速率相等不一定达到了平衡，不符合题意；C．混合气体的质量、体积都恒定不变，故密度一直不变，故密度不变不一定达到了平衡，不符合题意；D．H2的质量不再变化即生成的氢气与反应的氢气量相等，即正逆反应速率相等，故达到了平衡，符合题意；故选D。【练4】（2021·山东聊城市·高一期末）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【答案】A【分析】此题要注意的是Z为固态、不是气体。【详解】A．平衡时应有v逆(X)＝2v正(Y)＝v正(X)，故A错误；B．反应容器中Y的质量分数不变，说明各种气体的物质的量不变，反应达平衡状态，故B正确；C．体系压强不再变化，说明气体的物质的量不变，正逆反应速率相等，反应达平衡状态，故C正确；D．混合气体的密度不再变化，说明气体的质量不变，反应达平衡状态，故D正确；故选A。【练5】（2020·揭西县河婆中学高二月考）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【答案】A【详解】①烧瓶内气体的颜色不再加深，说明正逆反应速率相等，已经达到平衡状态；②N2O4的消耗速率与NO2的生成速率之比为1：2，描述的是正反应，从反应方程式可得，从发生到平衡一直是1：2，不能说明已达平衡状态；③NO2生成速率与NO2消耗速率相等，正逆反应速率相等，说明已达平衡状态；④NO2的物质的量浓度不再改变，说明正逆反应速率相等，已经达到平衡状态；⑤根据质量守恒定律烧瓶内气体的质量始终不变，不能说明已达平衡状态；⑥该反应左右两边气体分子数不相等，只要不平衡压强就会变化，烧瓶内气体的压强不再变化，说明正逆反应速率相等，已经达到平衡状态；⑦密度=质量÷体积，气体质量不变，气体体积不变，所以密度始终不变，不能说明已达平衡状态；⑧该反应左右两边气体分子数不相等，只要不平衡烧瓶内气体的平均相对分子质量就会变化，当烧瓶内气体的平均相对分子质量不再变化时，说明正逆反应速率相等，已经达到平衡状态。综上，②⑤⑦符合题意，故选A。【练6】（2021·全国高二课时练习）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单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO②单位时间内NO2、NO、O2的物质的量浓度变化量之比为2︰2︰1③混合气体的颜色不再改变④混合气体的密度不再改变⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变⑥混合体系中c(NO)保持不变A．1个 B．2个 C．3个 D．4个【答案】C【分析】2NO2(g)2NO(g)+O2(g)为气体体积增大的可逆反应，该反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓