第07讲 化学平衡状态的建立（学生版）【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

第07讲化学平衡状态的建立1.变化观念与平衡思想：从可逆反应化学平衡状态的建立过程，认识化学平衡是一种动态平衡。2.证据推理与模型认知：熟知化学平衡状态的特征，建立化学平衡状态判断方法的思维模型。一、化学平衡状态的建立1．可逆反应(1)概念：在相同条件下，既能向方向进行，又能向方向进行的反应。(2)特征2．化学平衡状态的建立在一定条件下的容积不变的密闭容器中，合成氨反应如下：N2＋3H2eq\o(\s\up14(高温、高压),,\s\do10(催化剂))2NH3如图1所示，N2与H2发生反应。随着反应的进行，体系中N2和H2的浓度逐渐，v正逐渐，而NH3的浓度逐渐，v逆逐渐，t1时刻，它们的浓度不再改变，v正v逆，反应达到平衡。如图2所示，NH3发生分解反应。随着反应的进行，体系中NH3的浓度逐渐，v逆逐渐，而N2和H2的浓度逐渐，v正逐渐，t2时刻起，它们的浓度不再改变，v正v逆，反应达到平衡。通过上述两例说明，平衡的建立与建立的途径无关。3．化学平衡状态的概念在一定条件下的可逆反应，当正、逆反应的速率时，反应物和生成物的均保持不变，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”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。4．化学平衡状态的特征二、化学平衡状态的判断方法1．用本质特征判断判断依据：正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆。(1)同一种物质：该物质的速率等于它的速率。(2)不同的物质：速率之比等于化学方程式中各物质的之比，但必须是方向的速率。2．用宏观特征判断判断依据：反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变。(1)各组成成分的、、、体积(气体)、均保持不变。(2)各组成成分的、、气体的体积分数均保持不变。(3)反应物的、产物的保持不变。3．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(1)恒温恒容条件下，用“总压强、平均摩尔质量”判断平衡状态时，要特别关注反应前后气体分子总数的变化，如：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)是否平衡压强当m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定)当m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定)混合气体的eq\x\to(M)当m＋n≠p＋q时，eq\x\to(M)一定当m＋n＝p＋q时，eq\x\to(M)一定(2)恒温恒容条件下，用“混合气体的密度”判断平衡状态时，要特别关注反应前后是否有非气态物质参与反应，如关注各物质的状态是否平衡密度C(s)＋CO2(g)2CO(g)(ρ一定)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(ρ一定)H2(g)＋I2(g)2HI(g)(ρ一定)考点01可逆反应的理解【例1】下列反应属于可逆反应的是A．盐酸与溶液的中和反应B．吸水形成晶体蓝矾的反应与蓝矾受热失去水分生成的反应C．溶于水D．溶于水【变式1-1】对于反应，下列有关说法错误的是A．该反应同时向生成HI和生成的方向进行B．该反应的与HI不可能同时存在同一个反应体系中C．该反应中生成HI的反应与生成的反应的条件相同D．该反应中不可能全部转化为H1【变式1-2】对SO2、NOx、CO2和CO进行回收利用是节能减排的重要课题。某温度下，向恒容密闭容器中充入NO2、SO2发生反应：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。向容器中充入S18O2和NO2，证明NO2、SO2的反应是可逆反应的是A．每消耗1molNO2同时消耗1molSO2B．一段时间后容器中存在S18O3C．一段时间后容器中存在N18O2D．一段时间后SO3的浓度保持不变考点02化学平衡状态的含义【例2】下列说法中不正确的是（

）A．当一个可逆反应达到平衡状态时，就是这个反应在该条件下所能达到的限度B．当一个可逆反应达到平衡状态时，这个反应的正反应速率和逆反应速率相等C．可以通过控制反应条件，使2molSO2与1molO2反应生成2molSO3D．化学反应的限度可以通过改变条件来改变【变式2-1】可逆反应达到平衡的重要特征是（）A．反应停止了B．正、逆反应的速率均为零C．正、逆反应都还在继续进行D．正、逆反应的速率相等【变式2-2】下列理解不正确的是A．化学平衡是一个动态平衡B．化学平衡研究的对象主要是可逆反应C．化学反应速率是研究化学反应进行的快慢问题，化学平衡是研究化学反应进行的限度问题D．化学反应达到平衡时，正反应和逆反应速率相等，是对反应中不同物质而言考点03化学平衡状态的判断【例3】可逆反应N2+3H2⇌2NH3在密闭容器中进行一段时间后，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的速率之比为1：3：2D．改变条件，N2、H2、NH3的浓度也不再变化【变式3-1】在密闭容器里发生反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qQ(g)，当m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是①体系的压强不再改变

②体系的温度不再改变

③各组分的浓度不再改变④各组分的质量分数不再改变

⑤反应速率A：B：C：D=m：n：p：q⑥单位时间内mmolA断键反应，同时pmolC也断键反应A．③④⑤⑥ B．②③④⑥ C．①③④⑤ D．①③④⑥【变式3-2】已知，下列能作为反应达到平衡状态标志的是A．恒温恒容时，体系的压强不再变化B．消耗2molB的同时生成3molCC．D．B、C的物质的量浓度之比等于2∶31．反应进行到一定程度时，存在于A．和中 B．中C．中 D．中2．下列反应不是可逆反应的是A．CO2＋H2O=H2CO3和H2CO3=CO2＋H2OB．2H2O2H2↑＋O2↑和2H2+O22H2OC．2SO2＋O22SO3和2SO32SO2＋O2D．H2＋I22HI和2HIH2＋I23．汽车尾气污染已成为突出的环境问题。反应2NO+2CO2CO2+N2可用于净化汽车尾气。一定条件下，该反应进行一段时间后，各物质的浓度均不再变化，此时A．反应完全停止 B．反应达到了平衡状态C．反应物消耗完全 D．正反应速率大于逆反应速率4．在一定温度下，反应A2(g)+B2(g)⇌2AB(g)达到平衡的标志是A．单位时间内生成nmolA2同时生成nmolABB．容器内气体的总物质的量不随时间而变化C．单位时间内生成nmolA2的同时生成nmolB2D．单位时间内生成2nmolAB的同时生成nmolB25．某可逆反应达到平衡状态时，下列说法不正确的是A．化学平衡是一种动态平衡，v正＝v逆≠0B．一定条件下，可逆反应都能达到平衡状态C．平衡状态时，反应混合物中各组分含量保持不变D．平衡状态时，反应混合物中各物质的浓度一定相同6．在一恒温、恒容密闭容器中，发生反应：，下列能表明已达到平衡状态的是①混合气体的密度不变

②单位时间内生成，同时消耗了

③混合气体的平均相对分子质量不变

④C的物质的量浓度不变

⑤混合气体的压强不变A．①②③ B．③④⑤ C．②③④ D．①②⑤7．在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应：。下列叙述中，能说明反应已达到化学平衡状态的是A．Z的生成速率与Z的分解速率相等B．单位时间内消耗amolX，同时生成3amolZC．容器内的压强不再变化D．混合气体总的物质的量不再变化8．对于X(g)+3Y(g)2Z(g)，当生成2mol的Z时，该反应放出akJ能量，一定条件下，将1molX和3molY通入2L的恒容密闭容器中，反应10min，测得Y的物质的量为2.4mol。下列说法正确的是A．10min内，Y的平均反应速率为0.06mol/(L·min)B．第10min时，X的反应速率为0.01mol/(L·min)C．10min内，X和Y反应放出的热量为akJD．达到化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，且两者速率均大于零9．可逆反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在恒容密闭容器中进行：①单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO③用NO2、NO和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1④混合气体的颜色不再改变⑤混合气体的密度不再改变⑥混合气体的压强不再改变⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变可说明该反应达到化学平衡状态的是A．①④⑥⑦ B．②③④⑥C．①④⑤⑦ D．①②⑥⑦10．下列能说明恒温恒容密闭容器中的反应：已达到平衡状态的是A．反应容器内压强不随时间变化B．反应容器内气体的总物质的量不随时间变化C．和的生成速率相等D．容器内、、、的物质的量浓度之比为11．汽车尾气系统中的催化转化器，可有效降低尾气中的CO、NO和NO2等向大气的排放。在催化转化器的前半部发生的反应为2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)。下列有关叙述正确的是A．反应达平衡时，正、逆反应速率均为零B．使用合适的催化剂，反应速率会加快C．升高温度，反应速率可能减慢D．反应达平衡时，尾气中CO2、N2的浓度之比为2：112．在一定温度下，体积一定的密闭容器中可逆反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)达到平衡的标志是（

）A．容器内混合气体的密度不再变化B．断裂2molO-H的同时形成1molH-HC．容器内混合气体的压强不再变化D．消耗3molFe的同时生成1molFe3O413．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g)⇌2Z(g)，其中X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L-1、0.4mol·L-1、0.2mol·L-1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是A．c(Z)＝0.4mol·L-1 B．c(Y2)＝0.1mol·L-1C．c(X2)＝0.2mol·L-1 D．c(X2)＝0.05mol·L-1且c(Z)＝0.3mol·L-114．一定条件下，在容积为10L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，反应过程如下图。下列说法正确的是A．t1min时，正、逆反应速率相等B．曲线X表示NH3的物质的量随时间变化的关系C．0~8min，H2的化学反应速率v(H2)=0.75mol·L-1·min-1D．10~12min，N2的化学反应速率v(N2)=0.25mol·L-1·min-115．CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。在容积为1L的恒容密闭容器中，充入1.00molCO2(g)和3.00molH2(g)，一定条件下发生反应得到CH3OH(g)和H2O(g)，测得反应物X和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。(1)0~3min内，v(CH3OH)=(保留三位有效数字)mol·L-1·min-1。(2)该反应的化学方程式为。(3)X代表的物质为