第二节 化学平衡 第1课时 化学平衡状态 （原卷版）高二化学高效培优讲义（人教版2019选择性必修1）

教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评第二章化学反应速率与化学平衡第二节化学平衡第1课时化学平衡状态学习目标1.掌握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.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。重点和难点重点：可逆反应及化学平衡状态的判断。难点：化学平衡状态的判断。◆知识点一可逆反应概念在____________下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应。表示方法采用“______”连接，把从左向右进行的反应称为______反应，把从右向左进行的反应称为______反应。特征①正、逆反应必须在同一条件下发生，在正反应进行的同时，逆反应也在进行。②可逆反应不能进行到底，也就是说可逆反应无论进行到何种程度，反应物和生成物均并存，即任何物质的物质的量都不可能为______。特别提醒特别提醒可逆反应的前提是正反应和逆反应的反应条件相同，若条件不同则不互为可逆反应。如电解水生成氢气和氧气与氢气和氧气点燃生成水不互为可逆反应。既学既练1．可逆反应：2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在下列物质中的()A．多余的氧气中B．生成的三氧化硫中C．氧气和二氧化硫中D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中2.在一定条件下，使SO2和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确（）A.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变C.随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变D.反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零◆知识点二化学平衡状态及其判定1.化学平衡状态（1）概念：化学平衡状态指的是在一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率______，反应混合物中各组分的浓度______的状态。特别提醒特别提醒①前提是“一定条件下的可逆反应”；②实质是“正反应速率和逆反应速率相等”；③标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不变”。（2）化学平衡状态的建立①可借助速率—时间图像来理解化学平衡状态的建立与化学反应速率之间的关系。以可逆反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)为例，若开始时只有反应物没有生成物，此时A和B的浓度最大，因此v（正）最大和v（逆）为0。随着反应的进行，反应物不断减小而生成物不断增大，则v（正）逐渐减小而v（逆）逐渐增大。当反应进行到某一时刻时，v（正）=v（逆），即达到了化学平衡状态。如下图所示：②可借助浓度——时间图像来理解化学平衡的建立与反应过程中物质浓度间的关系，如下图所示：（3）化学平衡状态的特征①逆：可逆反应；②等：正反应速率与逆反应速率相等，即v(正)=v(逆)≠0；③动：达到平衡时，化学反应始终在进行，所以是化学反应是动态平衡；④定：在一定条件下的平衡体系的混合物中，各组成成分的含量(即反应物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等)保持一定而不变。⑤变：任何化学平衡状态均是有条件的(与浓度、温度、压强等有关)。条件改变，化学平衡发生移动。2.化学平衡状态的判定（1）“两看”一看题干条件恒温恒容或恒温恒压或绝热容器二看化学反应特点（物质状态、气体计量系数）全部是气体参与，是等体积反应还是非等体积反应有固体或液体参与，是等体积反应还是非等体积反应（2）“两标志”正、逆反应速率相等同一物质表示的正、逆反应速率相等v正＝v逆，或者不同物质表示的正、逆速率(或变化的物质的量、浓度)之比等于化学计量数之比变量不变题目中的变量，指的是随着反应的进行而改变的量，（如某物质的质量、浓度、百分含量，n总(气体)、压强、气体密度、气体平均分子质量、颜色等），当“变量”不再变化（保持恒定）时，证明可逆反应达到平衡，但“定量”无法证明。（3）常见模型化学反应模型mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mA的同时也生成了mA在单位时间内消耗了nB的同时也消耗了pC(A)：(B)：(C)：(D)=m：n：p：q在单位时间内生成了nB的同时也消耗了qD，均指(逆)压强m+n≠p+q，总压强一定(其他条件一定)m+n=p+q，总压强一定(其他条件一定)混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或物质的量分数一定各物质的质量或质量分数一定各气体的体积或体积分数一定总体积、总压强、总物质的量一定混合气体的平均相对分子质量()一定，当m+n≠p+q时一定，当m+n=p+q时温度当体系温度一定时(其他条件不变)密度只有气体参加的反应，密度保持不变(恒容密闭容器中)m＋n≠p＋q时，密度保持不变(恒压容器中)③m＋n＝p＋q时，密度保持不变(恒压容器中)颜色反应体系内有色物质的颜色稳定不变既学既练1.煤的气化可获得清洁燃料，是实现煤的综合利用的一种重要途径，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。一定条件下，在容积不变的密闭容器中进行如下反应：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。关于该反应达到化学平衡状态的叙述正确的是A．H2O完全转化为CO和H2 B．H2的浓度保持不变C．正、逆反应速率相等且均为零 D．H2O、CO的物质的量之比为1∶12.一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行反应，当下列物理量不发生变化时，能说明该反应已达到平衡状态的是①混合气体的平均摩尔质量；②容器内气体的压强；③混合气体总物质的量；④B物质的量浓度A．①④ B．只有②③ C．②③④ D．只有④一、化学平衡的标志1.速率标志正、逆反应速率相等(即v正=v逆≠0)时，达到化学平衡状态。v正=v逆的具体含义有两个方面（1）用同一种物质表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等；（2）用不同种物质表示反应速率时，速率不一定相等，但必须符合两个条件：一是表示两个不同的反应方向；二是速率之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比。2.含量标志混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度百分含量(体积分数、质量分数)、转化率或产率等不随时间变化而变化时达到化学平衡状态。3.特殊标志（1）混合气体的平均相对分子质量。反应物与生成物均为气体时,若反应前后气体的物质的量不相等,平均相对分子质量不再发生变化时达到平衡状态。若有固体或液体纯物质参与,无论反应前后气体的物质的量是否相等,只要其平均相对分子质量不再发生变化即达到平衡状态(只有一种气体参与反应的除外)（2）混合气体的密度。等温等压下,反应前后各成分均为气体,反应前后物质的量不等,当密度不变时达到平衡状态。有固体或液体纯物质参与,无论等温等容还是等温等压,当密度不变时达到平衡状态。（4）总物质的量。反应前后物质的量发生变化的反应当总物质的量不变时达到平衡状态。（5）体系的颜色。对于有颜色变化的体系,颜色不再发生变化时达到平衡状态实践应用1.可逆反应：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是()A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3)C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2)2.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)⇌2NH3(g)＋CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是()A．2v(NH3)＝v(CO2) B．密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中氨气的体积分数不变考点一对可逆反应的理解【例1】对于可逆反应M+NQ达到平衡时，下列说法正确的是A．M、N、Q三种物质的量浓度一定相等 B．M、N全部变成了QC．反应混合物各成分的百分含量不再变化 D．反应已经停止解题要点解题要点对可逆反应的理解①双向：向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行。②双同：由正反应和逆反应2个反应组成，分别用v(正)和v(逆)来衡量各自反应进行的快慢，并同时进行。③共存：反应不能进行到底，反应物和生成物同时存在。④相反：正反应和逆反应的热效应相反。⑤限度：若条件保持一定，最终都会建立一个化学平衡状态，即可逆反应在一定条件下有限度，任一组分的转化率都小于100%，即不能全部转化。【变式1-1】在一密闭容器中进行反应：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0.1mol/L、0.05mol/L、0.3mol/L。当反应达到平衡时，可能存在的数据是A．SO2为0.4mol/L，O2为0.2mol/L B．SO2、SO3均为0.8mol/LC．SO3为0.4mol/L D．SO2为0.35mol/L考点二化学平衡状态的判定【例2】在恒温，体积为2L的密闭容器中加入1molCO2和3molH2，发生如下的反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)

△H<0.能判断反应已经达到平衡状态的是A．容器中CO、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1：3：1：1B．容器内混合气体密度保持不变C．v正(H2)=3v逆(H2O)D．CH3OH(g)和H2O(g)体积分数之比保持不变解题要点解题要点判定化学平衡状态的标志：（1）动态标志：v正＝v逆≠0①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bB⇌cC＋dD，eq\f(v正A,v逆B)＝eq\f(a,b)时，反应达到平衡状态。（2）静态标志：各种“量”不变①各物质的质量、物质的量或浓度不变。②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。③压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。④绝热容器中温度不变。⑤密度不变(注意容器中的气体质量或体积变化)。⑥平均相对分子质量不变(注意气体质量或气体物质的量变化)。总结：若给出的标志由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若给出的标志为“不变量”，则不能作为平衡标志。【变式2-1】在一定温度下的定容容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已达到平衡状态①混合气体的压强②混合气体的密度③B的物质的量浓度④混合气体的总物质的量⑤混合气体的平均相对分子质量⑥v(C)与v(D)的比值⑦混合气体的总质量⑧混合气体的总体积⑨C、D的分子数之比为1：1A．①③④⑤ B．③④⑤⑧⑨ C．②③⑤⑦ D．②③④⑤⑥【变式2-2】一定温度下，反应N2O4(g)⇌2NO2(g)的焓变为。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是A．①② B．②④ C．③④ D．①④基础达标1.下列关于化学平衡状态的理解正确的是()A．所有反应都存在平衡状态B．反应物与生成物的浓度相等C．正反应与逆反应停止进行D．正反应和逆反应的速率相等2.下列有关可逆反应的说法不正确的是()A．可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应B．2HIH2＋I2是可逆反应C．2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2O与2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑互为可逆反应D．可逆反应中反应物和生成物同时存在3.有关化学平衡状态的特征，下列说法正确的是()A．所有的化学反应都存在化学平衡状态B．平衡时反应已达到最大限度，反应停止了C．平衡时各组分的浓度相等D．化学平衡状态是一种动态平衡4.在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成NH3，以下叙述错误的是()A．开始反应时，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，最后减小为零C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定5.在一定条件下，气体参与的某正反应方向ΔH＜0的可逆反应达到化学平衡时，下列说法不正确的是()A．反应物的浓度一定等于生成物的浓度B．反应体系中压强恒定C．反应体系中混合物的组成保持不变D．反应体系中温度不变6.一定条件下，向密闭容器中充入1molNO和1molCO进行反应：NO(g)＋CO(g)eq\f(1,2)N2(g)＋CO2(g)，测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示，其中处于化学平衡状态的点是()A．d点B．b点C．c点D．a点7.在固定容积的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浓度分别为0.2mol·L－1、0.1mol·L－1、0.2mol·L－1，达到平衡时浓度可能是()A．SO2、O2分别为0.4mol·L－1、0.2mol·L－1B．SO2为0.25mol·L－1C．SO2、SO3均为0.15mol·L－1D．SO2为0.24mol·L－1，SO3为0.14mol·L－18．(2024·黄山高二质检)在一定温度下的恒容密闭容器中，以下说法能表明反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达平衡的是()A．混合气体的压强不变B．混合气体的密度不变C．每消耗2molB，同时生成1molCD．C和D的浓度比不变9．一定条件下，将NO2与SO2以体积比为1∶2置于密闭容器中，发生反应：NO2(g)＋SO2(g⇌SO3(g)＋NO(g)ΔH＝－41.8kJ·mol－1，下列能说明反应达到平衡状态的是()A．体系压强保持不变B．混合气体颜色保持不变C．SO3和NO的体积比保持不变D．每消耗1molSO3的同时生成1molNO210．工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)，下列选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是()A．单位时间内消耗1molH2O的同时生成1mol的H2B．两个H—O断裂的同时有两个CO断裂C．反应容器内的气体密度不再发生变化D．混合气体的平均相对分子质量不发生变化11.一定温度下在一容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：当下列物理量不再发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是（ ）①容器内混合气体的密度 ②容器内混合气体的压强 ③容器内混合气体的总物质的量C ④容器内物质的物质的量浓度A.①和④ B.②和③ C.②③④ D.只有④综合应用12.在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和，在一定条件下发生反应：。下列不能说明该反应已达到平衡状态的是A．反应速率B．容器内压强不再随时间变化而发生变化C．容器内气体的平均相对分子质量不再改变D．容器内13.在一定温度下，某反应⇌体系中，随反应时间的变化如下表：该反应处于平衡状态的时间区域为A． B． C． D．14.可逆反应：在恒容密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是①单位时间内生成的同时生成②单位时间内生成的同时生成③用表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部15.可逆反应，在容积恒定的密闭容器中反应，下列说法