高中化学 第二章 化学反应速率与化学平衡 重难点六 化学平衡的建立（含解析）新人教版选修

系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。重难点六 化学平衡的建立一、化学反应的可逆性1定义：可逆反应：在同一条件下，同时向正、反两个方向进行的化学反应称为可逆反应前提：反应物和产物必须同时存在于同一反应体系中，而且在相同条件下，正、逆反应都能自动进行正反应：从左向右进行的反应；逆反应：从右向左进行的反应速率含义与浓度关系V正单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加决定于反应物浓度V逆单位时间反应物浓度的增加或生成物浓度的减少决定于反应物浓度不可逆反应：在一定条件下，几乎只能向一定方向(向生成物方向)进行的反应2可逆反应的特点二同：a、正逆反应在相同条件下进行；b、正逆反应同时进行一小：可逆反应不可能进行到底，反应物与生成物同时存在，任何一组分的转化率都小于100%3表示：在方程式中用“”表示。【重难点点睛】对于该考点需要注意以下几点：正反应和逆反应的含义；可逆反应的正反应和逆反应需要在同一条件下进行；可逆反应是不能进行到底的，反应物和生成物同时存在；可逆反应中的反应热表示的转化率为100%时放出的热量。二、化学平衡状态1化学平衡状态： 化学平衡状态指的是在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态如图所示(以起始生成物浓度为0为例)：理解化学平衡状态应注意以下三点：前提：“一定条件下的可逆反应”，“一定条件”通常是指一定的温度和压强实质：v正=v逆0标志：“反应混合物中各组分的浓度保持不变”浓度没有变化，并不是各种物质的浓度相同对于一种物质来说，由于单位时间内的生成量与消耗量相等，就表现出物质的多少不再随时间的改变而改变2化学平衡状态的标志：逆：可逆反应；等：v正=v逆动：动态平衡；定：反应混合物中各组分的浓度保持一定，各组分的百分含量保持不变；变：外界条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡题型一：化学反应达到平衡的过程典例1：在一定条件下，使N2和H2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是（）A反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零B随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零C随著反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变D随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变分析：A、反应开始反应物浓度最大，生成物浓度为0；B、N2和H2反应是可逆反应，是动态平衡，最后正逆速率相等不为0；C、生成物浓度增大，逆反应速率逐渐增大，到达平衡速率不变；D、反应物浓度减小，正反应速率逐渐减小，到达平衡速率不变解答：A、反应开始反应物浓度最大，所以正反应速率最大，生成物浓度为0，所以逆反应速率为零，故A正确；B、N2和H2反应是可逆反应，反应物不能完全转化，最后正逆速率相等不为0，故B错误；C、随反应的进行，生成物浓度增大，所以逆反应速率逐渐增大，到达平衡速率不变，故C正确；D、随反应的进行，反应物浓度减小，正反应速率逐渐减小，到达平衡速率不变，故D正确故选B点评：本题考查化学平衡建立的过程，难度不大，理解随反应进行浓度的变化与反应速率关系题型二：化学平衡状态的标志典例2：哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖现向一密闭容器中充入1molN2和3molH2，在一定条件下发生反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g），下列有关说法正确的是（）A达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3 B达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度比为1：3：2C达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化 D达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零分析：该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化，得到平衡时，正逆反应速率相等，但不为0，各物质的浓度不再发生改变，以此解答该题解答：A反应为可逆反应，N2不可能完全转化为NH3，故A错误；B向一密闭容器中充入1molN2和3molH2，由于转化率不能确定，则不能确定氨气与氮气和氢气的物质的量的关系，但N2、H2的物质的量浓度比为1：3，故B错误；C达到化学平衡时，正逆反应速率相等，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化，故C正确；D达到化学平衡时，正逆反应速率相等，但不为零，故D错误故选C点评：本题考查化学平衡状态的含义，题目难度不大，注意把握可逆反应的特点以及平衡状态的标志对于该考点，需要注意以下几点：（1）反应达到平衡的过程是（以起始生成物浓度为0为例）：开始：反应物浓度最大，生成物浓度为0，正反应速率最大，逆反应速率为0；过程中：反应物浓度不断减小，生成物浓度不断增大，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大；平衡时：反应物浓度和生成物浓度都达到平衡，保持不变，正逆反应速率也保持不变（2）化学平衡研究的对象是可逆反应，因此不可能完全转化；达到化学平衡时，正逆反应速率相等，但不为零【重难点指数】【重难点考向一】 可逆的反应的定义【例1】下列不可能属于可逆反应的是()A氯气与水反应生成盐酸与次氯酸 BN2与H2在一定条件下可以生成NH3，同时NH3又可分解为N2和H2C电解水生成H2和O2，氢气和氧气转化成H2O DSO2溶于水和H2SO3分解【答案】C 【解析】A氯气与水反应生成盐酸和弱酸次氯酸，反应是可逆反应，故A不符合；B氮气和氢气合成氨同时氨气分解为氮气和氢气，故反应是可逆反应，故B不符合；C电解水生成氢气和氧气通过通电反应，氢气和氧气点燃反应生成水，反应条件不同不是可逆反应，故C符合；D二氧化硫和水反应生成的亚硫酸是弱酸存在电离平衡，所以反应是可逆反应，故D不符合；故选C。【名师点睛】考查可逆反应概念，可逆反应指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应的方向进行的反应注意条件相同，同时向正逆两个方向进行。【重难点考向二】 可逆反应的特点【例2】在密闭容器中进行如下反应：X2(g)+Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol/L，0.3mol/L，0.2mol/L，在一定的条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()AZ为0.3mol/L BY2为0.4mol/L CX2为0.2mol/L DZ为0.4mol/L【答案】A【解析】若反应向正反应进行到达平衡，X2、Y2的浓度最小，Z的浓度最大，假定完全反应，则：根据方程式X2(气)+Y2(气)2Z(气)，开始(mol/L)：0.1 0.3 0.2变化(mol/L)：0.1 0.1 0.2 平衡(mol/L)：0 0.2 0.4若反应向逆反应进行到达平衡，X2、Y2的浓度最大，Z的浓度最小，假定完全反应，则：根据方程式X2(气)+Y2(气)2Z(气)，开始(mol/L)：0.1 0.3 0.2变化(mol/L)：0.1 0.1 0.2 平衡(mol/L)：0.2 0.4 0由于为可能反应，物质不能完全转化所以平衡时浓度范围为0c(X2)0.2，0.2c(Y2)0.4，0c(Z)0.4，故A正确、BCD错误。【名师点睛】考查了化学平衡的建立，关键是利用可逆反应的不完全性，运用极限假设法解答，化学平衡的建立，既可以从正反应开始，也可以从逆反应开始，或者从正逆反应开始，不论从哪个方向开始，物质都不能完全反应，利用极限法假设完全反应，计算出相应物质的浓度变化量，实际变化量小于极限值，据此判断分析。【重难点考向三】 化学反应达到平衡的过程【例3】在一定条件下，使N2和H2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是()A反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零B随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零C随著反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变D随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变【答案】B【名师点睛】考查化学平衡建立的过程，理解随反应进行浓度的变化与反应速率关系，具体分析：A反应开始反应物浓度最大，生成物浓度为0；BN2和H2反应是可逆反应，是动态平衡，最后正逆速率相等不为0；C生成物浓度增大，逆反应速率逐渐增大，到达平衡速率不变；D反应物浓度减小，正反应速率逐渐减小，到达平衡速率不变。【重难点考向四】化学平衡状态的标志【例4】哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖现向一密闭容器中充入1molN2和3molH2，在一定条件下发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，下列有关说法正确的是()A达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3 B达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度比为1：3：2C达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化 D达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零【答案】C【解析】A反应为可逆反应，N2不可能完全转化为NH3，故A错误；B向一密闭容器中充入1molN2和3molH2，由于转化率不能确定，则不能确定氨气与氮气和氢气的物质的量的关系，但N2、H2的物质的量浓度比为1：3，故B错误；C达到化学平衡时，正逆反应速率相等，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化，故C正确；D达到化学平衡时，正逆反应速率相等，但不为零，故D错误；故选C。【名师点睛】考查化学平衡状态的含义，注意把握可逆反应的特点以及平衡状态的标志，该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化，得到平衡时，正逆反应速率相等，但不为0，各物质的浓度不再发生改变，以此解答该题。1下列关于可逆反应的说法中正确的是()A可逆反应就是既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的化学反应 B在催化剂的作用下，二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫的同时，三氧化硫又分解生成二氧化硫和氧气，因此该反应是可逆反应 C对于合成氨的反应，如果调控好反应条件，可使一种反应物的转化率达到100% D碳酸钙在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙和二氧化碳在常温下生成碳酸钙，因此这两个反应是可逆反应 【答案】B【名师点睛】考查可逆反应的定义，化学平衡的特点，注意知识的梳理和归纳是关键，可逆反应是指在相同条件下，能同时向正、逆反应方向进行的反应，其反应物的转化率不可能达到100%，据此回答。2已知热化学方程式：SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)H=-98.32kJ/mol在容器中充入2mol SO2和1mol O2充分反应，最终放出的热量为()A196.64kJ B196.64kJ/mol C196.64kJ D196.64kJ【答案】C 【解析】根据热化学方程式SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)H=-98.32kJ/mol的含义，可知SO2和O2反应生成1molSO3时放出的热量为98.32kJ，所以生成2molSO3时放出的热量为196.64kJ，由于是可逆反应，2molSO2和1molO2不能完全反应，所以放出的热量小于196.64kJ；故选C。【名师点睛】以反应热的计算为载体，考查可逆反应的不完全性，根据热化学方程式得出生成1molSO3时放出的热量，利用极限法计算出2molSO2和1molO2反应生成SO3的物质的量，计算放出的热量，由于可逆反应的不完全性，所以放出的热量小于按极限法计算放出的热量。3可逆反应在一定条件下达到化学平衡时，下列说法正确的是()A正反应速率等于逆反应速率，且都为零 B反应物和生成物浓度相等 C反应体系中混合物的组成保持不变 D断开化学键吸收的能量等于形成化学键所放出的能量 【答案】C4对于可逆反应M+NQ达到平衡时，下列说法正确的是()AM、N、Q三种物质的浓度一定相等 BM、N全部变成了Q C反应物和生成物的浓度都保持不变 D反应已经停止 【答案】C【解析】A反应平衡时各物质的浓度是否相等取决于起始时各物质的量的关系和转化的程度，所以不能作为判断是否达到平衡的依据，故A错误；B该反应是可逆反应，所以反应物不可能完全转化为生成物，存在反应限度，故B错误；C反应混合物各成分的百分组成不再变化是化学平衡状态的判断依据，故C正确；D反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，但反应不停止，故D错误；故选C。【名师点睛】考查了化学平衡状态的判断，根据化学平衡状态的特征分析，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，但反应不停止，各物质的浓度、质量、体积分数以及百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化；可逆反应，所以反应物不可能完全转化为生成物，存在反应限度。5在一定温度下，将一定量的气体通入体积为2L的密闭容器中，使其发生反应，有关物质X、Y、Z的物质的量的变化如图所示则下列有关推断正确的是()A该反应的化学方程式为：3Z3X+2Y Bt0时，X、Y、Z的质量不再改变 Ct0时，Z的浓度为1.2 mol/L Dt0时，反应停止，反应速率为0 【答案】B【解析】A由图可知，X、Y的物质的量增大，为生成物，Z物质的量减小，为反应物，到平衡后，X生成1.8mol，Y生成1.2mol，Z反应