第二节 第1课时　化学平衡状态 教学课件

第1课时化学平衡状态第二章

第二节课程标准1.了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。2.能描述化学平衡状态，能判断化学反应是否达到平衡状态。知识点一可逆反应的特征及其化学平衡的建立随堂演练知识点二化学平衡状态的判断课时精练内容索引索引知识点一可逆反应的特征及其化学

平衡的建立1．化学平衡研究的对象——可逆反应(1)定义在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。新知导学(2)特点双向性指可逆反应分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应双同性指正、逆反应是在同一条件下，同时进行共存性指反应物的转化率小于100%，反应物与生成物共存正反应逆反应同时小于【点拨】

可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学反应。2．化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率_____，反应物和生成物的浓度均保持不变，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”，这时的状态我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。化学平衡是一种动态平衡。相等(2)建立：以“N2＋3H2

2NH3”为例。①正反应开始进行的c-t图如图(a)②逆反应开始进行的c-t图如图(b)③反应过程中v正、v逆变化(正反应开始)以上过程可用v-t图像表示为最大逐渐减小逐渐增大(3)特征动态1．合成氨反应中，如果N2过量，则可以使H2完全消耗()2．对于可逆反应，若加入反应物，则反应先向正反应方向进行，停止后再向逆反应方向进行()3．只有可逆反应才存在平衡状态()4．化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果()5．化学反应达到化学平衡状态时反应物和生成物的浓度相等()6．化学反应达到化学平衡状态时，反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例()微自测

判断正误××√√××阅读教材中“化学平衡状态”，以反应2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)为例，交流讨论。1．恒容密闭容器中充入SO2和O2进行反应，达到平衡前，各物质的浓度怎样变化？v正、v逆怎样变化？提示：达到平衡前，SO2和O2的浓度逐渐减小，v正逐渐减小，SO3的浓度逐渐增大，v逆逐渐增大。交流研讨2．达到平衡状态时，各物质的浓度怎样变化？v正、v逆有什么关系？提示：达到平衡状态时，SO2、O2和SO3的浓度均保持不变；v正＝v逆。3．结合上述反应分析，化学平衡状态有哪些特征？提示：化学平衡状态的特征概括为“逆、等、动、定、变”。利用“极端假设法”确定可逆反应物质的取值范围在密闭容器中进行可逆反应X2(g)＋Y2(g)

2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度范围的判断是常见题型。此类题型可用极端假设法确定，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。归纳总结X2(g)＋Y2(g)

2Z(g)c(起始)/(mol·L－1)

0.1

0.3

0.2c(转化)/(mol·L－1)0.10.10.2c(终态)/(mol·L－1)00.20.4

假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)

2Z(g)c(起始)/(mol·L－1)0.10.30.2c(转化)/(mol·L－1)0.10.10.2c(终态)/(mol·L－1)0.20.40平衡体系中各物质的浓度范围为0＜c(X2)＜0.2，0.2＜c(Y2)＜0.4，0＜c(Z)＜0.4。

归纳总结1．对于可逆反应2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)

ΔH<0，在混合气体中充入一定量的18O2，经足够长的时间后，下列有关说法中正确的是A．18O只存在于O2中B．18O只存在于O2和SO3中C．某个二氧化硫分子的相对分子质量可能为66D．三氧化硫的相对分子质量均为82实践应用√2．在一定条件下，将0.3molCO2和0.2molH2通入2L密闭容器中，进行反应：CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)。下列关于该反应建立平衡的说法正确的是A．反应刚开始时，生成物浓度最大，正反应速率最小B．随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐增大C．达到平衡状态时反应体系中CO2的浓度为0mol·L－1D．该反应建立平衡过程中v-t(时间)图像为

√索引索引知识点二化学平衡状态的判断1．化学平衡状态的判定标志新知导学2．理解平衡状态判定标志(1)全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。(2)对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。(3)对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。(4)绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。(5)全部是气体的非等体积反应，恒压条件下，密度不再变化；对于有固体参与或生成的气体平衡体系，密度不再变化。总之，要抓住变化的量不变可作平衡的标志；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断是否达到平衡的标志。1．在一定温度下，恒容容器中发生：X(g)＋2Y(g)

3Z(g)。能说明反应达到平衡状态的是________(填序号)。①Z的生成速率与Z的分解速率相等②容器内的压强不再变化③单位时间内消耗amolX，同时生成3amolZ④混合气体总的物质的量不再变化⑤混合气体的密度不再变化⑥c(X)∶c(Y)∶c(Z)＝1∶2∶3⑦c(Z)不再变化交流研讨①⑦2．在一定温度下的恒容密闭容器中，可逆反应达到平衡状态时，一些宏观物理量恒定不变：a.各物质的浓度不变，b.平衡混合物中各组分的物质的量分数或质量分数不变，c.容器内气体压强不变，d.容器内气体密度不变，e.容器内气体颜色不变。(1)能说明反应N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)达到平衡状态的有________(填字母，下同)。abc(2)能说明反应H2(g)＋I2(g)

2HI(g)达到平衡状态的有________。(3)能说明反应2NO2(g)

N2O4(g)达到平衡状态的有________。abeabce由于在恒容条件下发生反应，反应(1)(2)(3)在反应前后气体的质量不变，因此不能用气体的密度变化来判断反应是否处于化学平衡状态。反应(2)是一个气体体积不变的反应，反应前后气体的压强保持不变，也不能用压强的变化来判断反应是否处于平衡状态。(1)中无有色气体，因此不能用气体的颜色变化来判断反应是否处于平衡状态。1．某温度下，体积固定的密闭容器中发生CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)的反应，不能标志此可逆反应已达到平衡状态的是A．混合气体的压强不再变化B．CO的物质的量浓度不再变化C．混合气体的颜色不再变化D．NO2的转化率不再变化实践应用√2．在一定温度下，将2molNO2气体通入恒容密闭容器中，发生如下反应：2NO2(g)

N2O4(g)。下列不能说明反应达到平衡的是A．N2O4浓度不再改变B．NO2的消耗速率等于N2O4的生成速率C．混合气体的颜色不变D．混合气体中NO2百分含量不变√索引索引随堂演练1．一定温度下，将2molSO2和1molO2充入2L密闭容器中，在催化剂存在下进行下列反应2SO2＋O2

2SO3，下列说法中正确的是A．达到平衡时，生成2molSO3B．达到平衡时2v正(SO2)＝v逆(O2)C．达到平衡时SO2、O2、SO3的分子数之比一定为2∶1∶2D．当SO3物质的量不再改变时达到平衡状态√A.该反应为可逆反应，达平衡时生成三氧化硫的物质的量小于2mol，故A错误；B.化学反应速率与化学计量数成正比，则达到平衡时v正(SO2)＝2v逆(O2)，故B错误；C.达到平衡时SO2、O2、SO3的浓度不再变化，但其分子数之比不一定为2∶1∶2，故C错误；D.当SO3物质的量不再改变时，表明正、逆反应速率相等，该反应已经达到平衡状态，故D正确。2．可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，500℃时，将2molN2和3molH2充入容积为10L的密闭容器中进行反应，达到平衡时，NH3的浓度不可能达到的值是A．0.1mol·L－1 B．0.02mol·L－1C．0.05mol·L－1 D．0.2mol·L－1依据极值法计算分析，若N2和H2全部反应，则根据化学方程式计算可知N2过量，3molH2全部反应生成NH3的物质的量为2mol，物质的量浓度为：

＝0.2mol/L，由于反应是可逆反应，不可能进行到底，所以反应过程中生成的NH3浓度小于0.2mol/L，故选项中A、B、C有可能生成，D不可能达到。√3．在一定温度下，容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1molFe3O4√A.反应3Fe(s)＋4H2O(g)

Fe3O4(s)＋4H2(g)是气体质量减少的反应，反应过程中体积不变，则密度一直减小，当容器内混合气体的密度不再变化时，反应达到平衡，故A正确；B.断裂2molO—H的同时形成1molH—H都表示的是正反应速率，不能说明反应达到平衡，故B错误；C.反应3Fe(s)＋4H2O(g)

Fe3O4(s)＋4H2(g)是气体体积不变的反应，反应过程中压强一直不变，容器内混合气体的压强不再变化时不能说明反应达到平衡，故C错误；D.消耗3molFe的同时生成1molFe3O4都表示的是正反应速率，不能说明反应达到平衡，故D错误。4.

汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，某新型催化剂能促使NO、CO转化为2种无毒气体。T

℃时，将0.8molNO和0.6molCO充入容积为2L的密闭容器中，模拟尾气转化，容器中NO物质的量随时间变化如图。(1)将NO、CO转化为2种无毒气体的化学方程式是___________________________________。2NO＋2CON2＋2CO2将NO、CO转化为2种无毒气体，可知产物应为氮气和二氧化碳，反应方程式为：2NO＋2CO

N2＋2CO2；(2)反应开始至10min，v(NO)＝____mol/(L·min)。反应至10min时，NO的物质的量由0.8mol减少至0.4mol，v(NO)＝

＝0.02mol/(L·min)；0.02(3)下列说法正确的是________(填字母)。a．新型催化剂可以加快NO、CO的转化b．该反应进行到10min时达到化学平衡状态c．平衡时CO的浓度是0.4mol/La.新型催化剂可以加快NO、CO的反应速率，故a正确；b.由题图可知该反应进行到10min时NO的物质的量保持恒定，反应达到化学平衡状态，故b正确；c.10min时反应达到平衡状态，NO消耗0.4mol，结合反应可知CO消耗也为0.4mol，则平衡时CO剩余量为0.2mol，浓度是0.1mol/L，故c错误；ab(4)反应达到平衡状态的依据________(填字母)。a．单位时间内消耗1molCO，同时生成1molNOb．CO的浓度与NO浓度均不再变化c．NO的浓度与CO浓度相等d．总的物质的量不再改变a.单位时间内消耗1molCO，同时生成1molNO，可知正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，故a正确；b.各组分浓度不再变化是平衡的特征，故b正确；c.NO的浓度与CO浓度相等，并不能说明各组分浓度不变或者正逆反应速率相等，不能判断平衡状态，故c错误；d.反应前后气体分子数不相等，当总的物质的量不再改变时反应达到平衡状态，故d正确。abd索引索引课时精练题组一可逆反应概念的理解1．(2022·北京东城高二期末)下列反应属于可逆反应的是A．NH4Cl固体在加热条件下生成NH3和HCl，常温下NH3和HCl反应生成NH4ClB．CuSO4吸水形成蓝矾晶体与蓝矾加热失水生成CuSO4C．Cl2溶于水D．Na2O溶于水基础达标√A.两反应的条件不同，故不是可逆反应，A不选；B.两个反应不是在同一条件下进行的，不属于可逆反应，B不选；C.同一条件下，Cl2与水反应生成HCl和HClO，同时HCl和HClO反应生成Cl2和水，属于可逆反应，C选；D.反应能进行到底，不属于可逆反应，D不选；答案选C。2．14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2＋C

2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有A．14CO2 B．14CO2、14COC．14CO2、14CO、14C D．14CO√当可逆反应达到平衡状态时，反应并没有停止，是一种动态平衡，所以14C在三种物质中都有。3．一定条件下，对于反应X(g)＋3Y(g)

2Z(g)，若起始时X、Y、Z的浓度分别为c1mol·L－1、c2mol·L－1、c3mol·L－1(均不为零)。达平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1和0.08mol·L－1，则下列判断错误的是A．c1∶c2＝1∶3B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C．平衡时消耗的X和Z的物质的量之比为1∶2D．c1的取值范围为0<c1<0.14√反应化学方程式中反应物X、Y的化学计量数之比为1∶3，所以反应中X和Y必然以物质的量之比为1∶3消耗，因为达平衡时X和Y的浓度之比为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A项正确；平衡时Y和Z的生成速率之比和化学方程式中二者的化学计量数之比相等，故Y和Z的生成速率之比为3∶2，B项错误；平衡时消耗的X和Z的物质的量之比和化学方程式中二者的化学计量数之比相等，故平衡时消耗的X和Z的物质的量之比为1∶2，C项正确；运用极限法，假设起始时Z的浓度为0mol·L－1，则c1的最大值为0.14，而c1>0，反应又是可逆的，D项正确。题组二化学平衡状态的含义4．(2022·浙江湖州高二期末)下列对化学反应限度的叙述中，不正确的是A．任何可逆反应在给定的条件下的进程都有一定的限度，不同反应的限度不同B．可逆反应的最大转化率不能达到100%，所以可逆反应不容易发生C．化学反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度均不再改变，但物质间的转化仍在进行D．改变反应条件，化学反应限度可能改变√任何可逆反应都有一定的限度，但化学反应不同，限度不同，A正确；可逆反应不可能完全转化，反应物的转化率不可能达到100%，但有些可逆反应容易发生，如氨气溶于水与水反应就是容易发生的可逆反应，B错误；当化学反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，但反应没有停止，生成与消耗的同种物质的物质的量相等，C正确；化学反应限度是在一定条件下的平衡状态，当外界条件发生改变时，正、逆反应速率可能不相等，则平衡可能发生移动，即化学反应的限度可以通过改变条件而改变，D正确。5.100℃时，把0.5molN2O4通入体积为5L的真空密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2s时，NO2的浓度为0.02mol·L－1。60s时，体系已达到平衡状态，此时容器内的压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是A．0～2s内用N2O4的浓度变化表示的反应速率为0.01mol·L－1·s－1B．在2s时容器内的压强为开始时的1.1倍C．平衡时，n(N2O4)＝0.25molD．平衡时，c(NO2)＝0.6mol·L－1√N2O4和NO2之间存在转化关系：

N2O4(g)

2NO2(g)起始量(mol)0.50变化量(mol)0.050.02×52s时量(mol)0.5－0.050.02×5v(N2O4)＝

＝0.005mol·L－1s－1，A项错误；B.2s时气体总的物质的量为0.5mol－0.05mol＋0.02mol·L－1×5L＝0.55mol，则2s时容器内的压强与开始时容器内的压强之比为p2s∶p始＝0.55∶0.5＝11∶10，B项正确；C.达到平衡状态时，设有xmolN2O4参与反应，则N2O4(g)

2NO2(g)起始量(mol)0.50变化量(mol)x2x平衡时量(mol)0.5－x2x达到平衡状态时，气体总的物质的量为0.5mol－xmol＋2xmol＝(0.5＋x)mol，则

＝1.6，解得x＝0.3，平衡体系中含0.2molN2O4，C项错误；D.平衡时，c(NO2)＝

＝0.12mol·L－1，D项错误。6．(2022·广西桂林高二期末)T

℃，在容积不变的密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，实验测得SO2(g)的物质的量浓度c(SO2)(单位：mol·L－1)随反应时间t(单位：min)的关系如图所示。下列说法正确的是A．t1～t2时间内用SO2表示的平均反应速率v(SO2)＝mol·L－1·min－1B．a点与b点的正反应速率：v正(a)＜v正(b)C．d点的反应速率：v正≠v逆D．c点对应的容器中：c(SO2)一定等于c(SO3)√由图像可知t1～t2时间内SO2的浓度从x降低为y，反应在t3时达到平衡，各种组分的含量不再改变。A.由图像可知t1～t2时间内SO2的浓度从x降低为y，即浓度减小了(x－y)mol/L，故平均反应速率v(SO2)＝mol·L－1·min－1，故A正确；B.反应从正反应方向建立平衡，正反应速率逐渐减小，故v正(a)>v正(b)，故B错误；C.d点达到了化学平衡，故v正＝v逆，故C错误；D.不知道平衡时反应物的转化率，无法计算反应物和生成物的浓度是否相等，故D错误。题组三化学平衡状态的判断7．(2022·吉林高二期中)一定温度下，0.1molN2和0.3molH2在恒容的密闭容器中发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，下列说法不正确的是A．达到平衡状态时，v正(NH3)∶v逆(N2)＝2∶1B．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2时，说明反应已达到平衡状态C．容器内的压强不再变化时，说明反应已达到平衡状态D．升高温度时，v正(NH3)增大，v逆(NH3)增大√A.达到平衡时，v正(NH3)向正反应方向进行，v逆(N2)向逆反应方向进行，且

，故A说法正确；B.浓度的比值，不能说明反应是否达到平衡，故B说法错误；C.容器为恒容状态，压强之比等于物质的量之比，反应前后气体化学计量数之和不相等，压强不再改变时，说明反应达到平衡，故C说法正确；D.升高温度，正、逆反应速率都增大，故D说法正确。8．在一定体积的密闭容器中放入3L气体R和5L(相同条件下)气体Q，在一定条件下发生反应：2R(g)＋5Q(g)

4X(g)＋nY(g)。反应完全后，体系温度恢复至起始温度，混合气体的压强是原来的90%，则化学方程式中的n值可能是A．2 B．3C．4 D．5√能力提升体系温度恢复至起始温度，混合气体的压强是原来的90%，说明反应后气体的总物质的量减小，则化学方程式中反应物的化学计量数之和大于生成物的化学计量数之和，即2＋5>4＋n，n<3。9．一定条件下，0.3molX(g)与0.3molY(g)在容积固定的密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)

2Z(g)

ΔH＝－akJ·mol－1，下列说法正确的是A．反应一段时间后，X与Y的物质的量之比仍为1∶1B．达到平衡时，反应放出0.1akJ的热量C．达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，Z的正反应速率将不发生变化D．X的体积分数保持不变，说明反应已达到平衡√A项，反应过程中X与Y的变化量之比是1∶3，反应中X和Y的化学计量数不相等，则反应一段时间后，X与Y的物质的量之比不可能仍为1∶1，错误；B项，达到平衡时，因可逆反应不能反应完全，则反应的X小于0.1mol，反应放出的热量小于0.1akJ，错误；C项，恒容条件下，达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，不影响反应物和生成物的浓度，反应速率不变，正确；D项，X(g)＋3Y(g)

2Z(g)起始/mol

0.3

0.3

0变化/molx3x2x变后/mol0.3－x0.3－3x2xX的体积分数为×100%＝50%，X的体积分数始终保持不变，不能说明反应已达到平衡，错误。10．乙酸和乙醇可以发生酯化反应：CH3COOH＋C2H5OH

CH3COOC2H5＋H2O。(1)对于上述可逆反应，若乙酸分子中的氧都是18O，乙醇分子中的氧都是16O，一段时间后，分子中含有18O的物质有_____(填字母，下同)。A．1种 B．2种

C．3种 D．4种(2)在上述条件下，生成物中水的相对分子质量为_____。A．16 B．18C．20 D．22CC(3)下列描述能说明乙酸和乙醇的酯化反应已达到平衡状态的有__________(填序号)。①单位时间内，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol水②单位时间内，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol乙酸③单位时间内，消耗1mol乙醇，同时消耗1mol乙酸④正反应速率与逆反应速率相等⑤混合