高中化学：06化学平衡状态

课题06：化学平衡状态

一、学习目标：班级姓名

1.知道化学平衡状态的概念和特征

2.会判断一个可逆反应是否处于化学平衡状态

二、学习过程

1.化学平衡的建立

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+3H2篝船2NH3,图为向容器

t浓度

中充入Nz和H2时浓度随时间变化的图像：r

S—；—S

NH.3

Oht

图1

思考：1.画出向容器中充入N%时浓度随时间变化的图像？

2.画出上述平衡建立过程中的正逆反应速率随时间变化的图像？

vA

2.化学平衡状态

在一定条件下的可逆反应体系中，当_____________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“”，这时的状态称之为化学平衡状态，

简称化学平衡。

3.化学平衡的特征（逆、等、动、定、变）

【例1】正误判断：（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化学平衡状态（）

（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，各组分的浓度一定与方程式中对应物质的化学计量数成比例（）

【例2】在一定温度下，将2moiSCh和1molCh充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生如下反

应：2SC）2（g）+O2（g）-2sCh（g）△”=-197kJ-moL,当达到化学平衡时，下列说法中正确的是（）

A.生成SO32moiB.SO2和SO3共2moiC.放出197kJ热量D.含氧原子共8moi

【例3】在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述

正确是（）

A.化学方程式：2M—N

B.“时，正、逆反应速率相等，达到平衡

C.七时，正反应速率大于逆反应速率

D.人时，N的浓度是M的浓度的2倍

4.化学平衡状态的判断方法

（1）用本质特征判断：正反应速率与逆反应速率相等，即

（2）用宏观特征判断：变量不变

判断依据：反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变。

各组成成分的质量(质量分数)、物质的量(物质的量分数)、分子数、气体的体积(体积分数)、物

质的量浓度、反应物的转化率、产物的产率均保持不变。

【例3】一定条件下，在体积为1L的密闭容器中,lmolX和ImolY进行反应:2X(g)+Y(g)一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的体积分数不再发生变化B.c(X)：c(Y)：c(Z)=2：1：1

C.容器内原子总数不再发生变化D.同一时间内消耗2mnolX的同时生成nmolZ

【变式1】在例4中，Y的体积分数不再发生变化，能否说明反应达到化学平衡状态？Y的质量分数不再

发生变化，能否说明反应达到化学平衡状态？

【例4】在恒温恒容的密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密

度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生

成物的反应速率之比都等于化学计量数之比。

(1)能证明2sO2(g)+O2(g)=2soMg)达到平衡状态的是(填序号，下同)。

(2)能证明b(g)+H2(g)12Hl(g)达到平衡状态的是。

(3)能证明A(s)+2B(g)=C(g)+D(g)达到平衡状态的是。

【变式2】在恒温恒压的密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的

密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量

能证明2sCh(g)+02(g)12so3(g)达到平衡状态的是。

【变式3】在绝热恒容的密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的

密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量⑤温度不变

能证明2so2(g)+O2(g)5==±2SC)3(g)达到平衡状态的是。

三.课后限时作业

1.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

2.一定条件下，反应N2+3H2一2N%达到平衡的标志是()

A.一个N三N键断裂的同时，有六个N—H键形成

B.一个N三N键断裂的同时，有三个H-H键断裂

C.三个H-H键断裂的同时，有六个N-H键断裂

D.三个H—H键断裂的同时，有六个N-H键形成

3.已知：N2O4(g)^2NO2(g)AH>0,现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图不能说明反

应达到平衡状态的是()

4.对于反应2so2(g)+O2(g)=02SC)3(g)，判断下列说法正确的是()

①单位时间内生成2moiSO?，同时生成ImolCh，则处于化学平衡状态②SO2的生成速率等于SCh的

消耗速率，则处于化学平衡状态③S02、。2、S03的体积分数不再发生变化，则处于化学平衡状态

④S02、。2、S03的分子数之比为2：1：2,则处于化学平衡状态

A.①③B.②④C.②③D.③④

5.恒温恒容下，向密闭容器按n(CO2)：n(H2)=l：1通入气体,发生反应CC)2(g)+3H2(g)=CH30H值)+比。值),

能判断反应处于平衡状态的是

A.va(CO2)=3v)E(H2)B.体系内气体密度保持不变

C.断裂3moiH—H键的同时生成3moiH—0键D.CO2的体积分数保持不变

6.可逆反应：2NCh(g)一2NO(g)+O2(g)在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是()

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2〃molNO；

③用NO?、NO、O2表示的反应速率的比为2：2：1；④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

A.①④⑥⑦B.②③⑤⑦C.①③④⑤D.全部

7.将一定量纯净的氨基甲酸镂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)+CC)2(g)。下列各项：®2u(NH3)=v(CO2)；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密闭容器中氨气的体积分数不变；⑤密

闭容器中C(NH3)不变。能判断该反应已经达到化学平衡状态的是()

A.②③⑤B.②③④C.①④D.全部

8.一定条件下，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)AH

=—akJmol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1：1

B.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

9.密闭容器中的反应：N2(g)+3HKg)-2NH3(g)△H<0,在673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间变

化的关系如图所示。下列叙述正确的是()丁

A.a点的正反应速率比b点的大Ka

B.c点处反应达到平衡状态\,皿

4NH,

C.d点时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不一样/名：比

D.d点时，n(N3)：n(H2)=l：3-------；诘

10.rc,在容积不变的密闭容器中发生反应：2sO2(g)+O2(g)一2so3(g),实验测得SO2(g)的物质的量浓

度c(S02)(单位：mol.L")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.U~t2时间内用S02表示的平均反应速率v(SCh)=7^^mol-L'-min-1

B.a点与b点的正反应速率：v正(a)<v逆(b)

C.b点的反应速率：VLV逆

D.c点对应的容器中：c(SO2)一定等于c(SCh)

0/ih6/4

11.恒温下，将amolN?与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：

N2+3H：1=^2NH3。

iSKyr.

(1)反应进行到某时刻t时,nt(N2)=13mol,nt(NHs)=6mol,则a=。

(2)反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L(标准状况)，其中N%的含量(体积分数)为25%,平

衡时NH3的物质的量为。

(3)原混合气体与平衡时混合气体的总物质的量之比n(始):n(平尸(写出最简整数比，下同)。

(4)达到平衡时，N2和H2的转化率之比a(N2)：a(H2)=。

12.在698K时,向某VL的密闭容器中充入2molH2(g)和2mol12(g),发生反应:H2(g)+I2(g)U2HI(g)

AH=-26.5kJmol测得各物质的物质的量浓度与时间变化的关系如图所示。

请回答下列问题：

(1)V=L«

(2)该反应达到最大限度的时间是,该时间内平均反应速率v(HI)=。

(3)该反应达到平衡状态时，(填“吸收”或“放出”)的热量为kJ。

13.800℃时在2L密闭容器内反应：2N0(g)+02(g)=2NC>2(g)体系中，n(NO)随时间的变化

如表：

时间/S012345

«(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007

(1)达平衡时NO的转化率o

(2)下图中表示N02的变化的曲线是，用02表示从0〜2s内该反应的平均速率v(O2)=

(3)能说