第二章第二节第1课时化学平衡状态的建立

第1课时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。核心素养发展目标课时对点练内容索引一、化学平衡状态的建立二、化学平衡状态的判断方法一、化学平衡状态的建立1.可逆反应(1)概念：在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。(2)特征相同同时小于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＋3H2

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。减小减小增大增大＝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。减小减小增大增大＝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。相等浓度4.化学平衡状态的特征可逆反应相等v正＝v逆v正＝v逆≠0一定(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(

)××√√正误判断××1.一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)

2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)。达到平衡时，X、Y、Z浓度分别为

0.1mol·L－1、0.3mol·L－1和0.08mol·L－1。(1)c1∶c2＝________。(2)平衡时，Y和Z的速率之比为________。(3)反应是从正反应开始，则X、Y的转化率是否相等________(填“是”或“否”)。(4)c1的取值范围为__________________。深度思考1∶33∶2是0<c1<0.14mol·L－12.在一定条件下，可逆反应2A(g)

B(g)＋3C(g)，在下列几种状态中，达到平衡状态的是________(填序号)。①正反应速率v(A)＝2mol·L－1·min－1，逆反应速率v(A)＝2mol·L－1·min－1②正反应速率v(A)＝2mol·L－1·min－1，逆反应速率v(B)＝1mol·L－1·min－1③正反应速率v(A)＝2mol·L－1·min－1，正反应速率v(B)＝1mol·L－1·min－1④正反应速率v(A)＝2mol·L－1·min－1，逆反应速率v(C)＝2mol·L－1·min－1对比②③，对比②④分别可得出利用反应速率判断是否达到平衡状态的哪些注意事项？①②答案对比②③可得出反应速率不能全为同一方向的速率，应一正一逆；对比②④可得出不同物质表示的一正一逆速率数值不一定相等，而应是转化成同一物质表示的速率相等或不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比。1.在一定，将2molSO2和1molO2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：2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)

ΔH＝－197kJ·

mol－1，当达到化学平衡时，下列说法中正确的是A.生成SO32mol B.SO2和SO3共2molC.放出197kJ热量 D.含氧原子共8mol应用体验√解析可逆反应存在反应限度，反应物不可能完全转化为生成物，当正、逆反应速率相等时，反应达到平衡状态，所以将2molSO2和1molO2充入一定容积的密闭容器中，SO2和O2不可能完全转化为SO3，A错误；化学反应中原子守恒，所以化学平衡时SO2和SO3中硫原子的总物质的量等于反应初始时SO2的物质的量，B正确；由A项分析可知，2molSO2和1molO2不可能完全转化为2molSO3，故放出的热量小于197kJ，C错误；化学反应中原子守恒，平衡时含有的氧原子的物质的量等于初始时SO2和O2中氧原子的总物质的量6mol，D错误。2.一定条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCOCl2(g)，发生反应COCl2(g)

Cl2(g)＋CO(g)，反应过程中测得的有关数据如下表所示，下列说法不正确的是t/s02468n(Cl2)/mol00.300.390.400.40A.6s之后反应达到平衡状态，容器内的压强不再随时间而改变B.达到6s时，反应停止，不再进行C.8s时，反应容器中各物质的浓度不再发生变化D.生成Cl2的平均反应速率：v(0～2s)>v(2～4s)√返回解析6s之后氯气的物质的量不再改变，化学反应达到平衡状态，容器内气体总物质的量保持不变，因而压强不再变化，故A正确；6s时达到平衡状态，反应不会停止，仍在进行，故B错误；8s时是平衡状态，反应容器中各物质的浓度不再发生变化，故C正确；0～2s生成氯气0.30mol，2～4s生成氯气0.09mol，可知0～2s内生成Cl2的平均反应速率大，故D正确。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：该物质的生成速率等于它的消耗速率。(2)不同的物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。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)各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不变。(2)各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。(3)反应物的转化率、产物的产率保持不变。

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___________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：是不一定是不一定

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)_______(2)恒条件下，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，如是不一定不一定在恒的密闭容器中，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)一定能证明2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)达到平衡状态的是________(填序号，下同)。深度思考①③④解析混合气体的密度是混合气体的总质量与容器容积的比值，混合气体的平均相对分子质量是混合气体的总质量与总物质的量的比值，混合气体颜色的深浅与有色气体的浓度有关系。在任何时刻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。反应2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)是反应前后气体体积减小的可逆反应，因此混合气体的压强、总物质的量和平均相对分子质量不变均可以说明反应达到平衡状态。(2)一定能证明I2(g)＋H2(g)

2HI(g)达到平衡状态的是______。(3)一定能证明A(s)＋2B(g)

C(g)＋D(g)达到平衡状态的是_______。⑤②④解析反应I2(g)＋H2(g)

2HI(g)是反应前后气体体积不变的可逆反应，由于碘是有色气体，则混合气体的颜色不变可以说明反应达到平衡状态。解析反应A(s)＋2B(g)

C(g)＋D(g)是反应前后气体体积不变，但气体质量增加的可逆反应，因此混合气体的密度、混合气体的平均相对分子质量不变可以说明反应达到平衡状态。1.在一定，容积一定的密闭容器中发生反应A(s)＋2B(g)

C(g)＋D(g)，当下列物理量不再发生变化时，表明反应已达平衡的是①混合气体的密度②混合气体的压强③B的物质的量浓度④混合气体的总物质的量A.①②

B.②③

C.①③

D.①④应用体验√解析①该容器的体积保持不变，根据质量守恒定律知，反应前后混合气体的质量会变，所以容器内气体的密度会变，当容器中气体的密度不再发生变化时，能表明达到化学平衡状态，故正确；②该反应是反应前后气体体积没有变化的反应，容器中的压强始终不发生变化，所以压强不变不能证明达到了平衡状态，故错误；③B的物质的量浓度不变是平衡状态的特征之一，此时能证明达到了平衡状态，故正确；④该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应，无论该反应是否达到平衡状态，混合气体的总物质的量都不变，所以不能据此判断反应是否达到平衡状态，故错误。2.已知：N2O4(g)

2NO2(g)

ΔH＞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√解析B项，对于一个特定反应，ΔH固定不变，不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据；C项，在t1时刻，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，反应达到平衡状态。返回课时对点练题组一可逆反应概念的理解1.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D.可逆反应中反应物和生成物同时存在12345678910111213141516对点训练解析C项中两个反应是在不同的条件下进行的，故不能称为可逆反应，C项不正确。√2.(2020·福州调研)在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g)

2Z2(g)，若X2、Y2、Z2的初始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，当反应达到平衡后，各物质的浓度可能是①X2为0.2mol·L－1

②Y2为0.1mol·L－1③Z2为0.3mol·L－1

④Y2为0.6mol·L－1A.①②

B.②③

C.③④

D.①④√12345678910111213141516解析在可逆反应中，反应物不可能完全转化为生成物，平衡时不可能出现某物质的浓度为零的情况。①X2为0.2mol·L－1，表明Z2全部转化为X2和Y2，①错误；同理，④错误。3.14CO2与碳在高下发生反应：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√12345678910111213141516解析当可逆反应达到平衡状态时，反应并没停止，是一种动态平衡，所以14C在三种物质中都有。题组二化学平衡状态的含义4.(2020·广东佛山一中、珠海一中、金山中学期中联考)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123456789101112131415√16解析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，如氨气溶于水与水反应就是容的可逆反应，B错误；当化学反应达到反应限度时，正、逆反应速率相等，但反应没有停止，只不过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，则平衡可能发生某著名企业，即化学反应的限度可以通过改变条件而改变，D正确。123456789101112131415165.在1273K、100.0kPa条件下，乙烷生成乙烯的反应C2H6(g)

C2H4(g)＋H2(g)达到平衡后A.C2H6的浓度保持不变B.C2H6仍在不断分解，其浓度不断减少C.C2H6的分解速率大于生成速率D.C2H4仍在不断生成，其浓度不断增加√12345678910111213141516解析达到平衡后，正、逆反应速率相等，各物质的浓度不再变化，但各种物质仍在反应。1234567891011121314156.在一定，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，下列表述正确的是A.化学方程式：2M

NB.t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡C.t3时，正反应速率大于逆反应速率D.t1时，N的浓度是M的浓度的2倍√16123456789101112131415解析由图像可知N为反应物，M为生成物，然后找出在相同时间内变化的M、N的物质的量之比(与是否达到平衡无关)以确定M、N在化学方程式中的化学计量数之比，即该反应的化学方程式是2N

M，A错误；16t2时，M、N的物质的量相等，但此时M、N的物质的量仍在发生变化，反应未达到平衡状态，因此正反应速率不等于逆反应速率，B错误；t3时及t3时之后，M、N的物质的量不再改变，证明已达平衡状态，此时正、逆反应速率相等，C错误；123456789101112131415t1时，N的物质的量为6mol，M的物质的量为3mol，在相同体积下，N的浓度为M的浓度的2倍，D正确。16题组三化学平衡状态的判断7.(2020·安徽屯溪一中高二期中)对于反应2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)，判断下列说法正确的是①单位时间内生成2molSO2，同时生成1molO2，则处于化学平衡状态②SO2的生成速率等于SO2的消耗速率，则处于化学平衡状态③SO2、O2、SO3的体积分数不再发生变化，则处于化学平衡状态④SO2、O2、SO3的分子数之比为2∶1∶2，则处于化学平衡状态A.①③ B.②④C.②③

D.③④√12345678910111213141516解析①生成2molSO2、生成1molO2均代表逆反应方向，错误；②正、逆反应速率相等，则处于平衡状态，正确；③SO2、O2、SO3的体积分数不再发生变化，即各组分的浓度保持不变，处于平衡状态，正确；④SO2、O2、SO3的分子数之比为2∶1∶2，并不能说明各组分的浓度保持不变，不一定处于平衡状态，错误。123456789101112131415168.可逆反应：2NO2(g)

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2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2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√12345678910111213141516解析依据v正＝v逆≠0判断：①单位时间内生成nmolO2的同时生成

2n

molNO2，能说明反应已达平衡；②描述的均是正反应速率，无法判断；③无论反应是否达到平衡，均有此关系；④NO2为有颜色的气体(红棕色)，颜色不变能说明反应体系中NO2的浓度一定，已达到平衡；⑤因ρ＝

，反应前后，m、V均不变，ρ也不变，不能说明反应达到平衡；此反应是一个不等体反应，⑥、⑦均能说明反应已达平衡。123456789101112131415169.(2020·陕西延安一中高二期中)将一定量纯净的氨基甲酸铵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)，在恒定使其达到分解平衡：H2NCOONH4(s)

2NH3(g)＋CO2(g)。下列各项：①2v(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.②③⑤

B.②③④C.①④

D.全部√12345678910111213141516解析

2v(NH3)＝v(CO2)，没有说明是正反应速率，还是逆反应速率，也不符合化学计量数的比例关系，①错误；该反应是气体体积增大、压强增大的反应，密闭容器中总压强不变，能说明反应达到平衡，②正确；根据ρ＝

，气体质量增加，容器体积不变，密闭容器中混合气体的密度不变，能说明反应达到平衡，③正确；NH3(g)、CO2(g)的量始终是以2∶1增加，因此密闭容器中氨气的体积分数始终不变，不能说明反应达到平衡，④错误；密闭容器中c(NH3)不变，各物质的浓度不再改变能作为反应达到平衡状态的标志，⑤正确。1234567891011121314151610.下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是12345678910111213141516√解析如果刚开始加入氢气和氮气的物质的量之比为3∶1或开始加入的是氨气，反应的任何时刻氢气和氮气的物质的量之比始终是3∶1，因此氢气和氮气的物质的量之比为3∶1时，反应不一定达到平衡。1234567891011121314151611.(2020·江西上饶“山江湖”协作体高二期中)在一个绝热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(s)，当m、n、p、q为任意整数时，一定可以作为反应达到平衡状态的标志是①体系的压强不再改变②体系的再改变③体系的密度不再变化④各组分质量分数不再改变A.①②③

B.①②③④C.②③④

D.③④123456789101112131415√16解析无法判断反应前后气体体积的关系，则无法确定压强是否为变量，无法根据体系的压强判断平衡状态，①错误；在一个绝热的固定容积的密闭容器中，体系的变量，再改变，说明正、逆反应速率相等，能据此判断反应达到平衡状态，②正确；D为固态，混合气体的质量为变量，容器容积为定值，则密度为变量，当混合气体密度不变时，说明反应达到平衡状态，③正确；各组分的质量分数不再改变，表明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，④正确。1234567891011121314151612.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，体系复至起始，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.3 C.4 D.5解析体系复至起始，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。√12345678910111213141516综合强化13.一定条件下，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√12345678910111213141516解析A项，反应过程中X与Y的变化量之比是1∶3，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，反应速率也不变，正确；12345678910111213141516D项，

X(g)＋

3Y(g)

2Z(g)起始/mol

0.30.3

0变化/mol

x

3x2x变后/mol0.3－x

0.3－3x

2x12345678910111213141516X的体积分数始终保持不变，不能说明反应已达到平衡，错误。12345678910111213141514.(2020·深圳科学高中高二入学考试)某体积可变的密闭容器，盛有适量的A和B的混合气体，在一定条件下发生反应：A(g)＋3B(g)

2C(g)。若维持压强不变，当达到平衡时容器的体积为VL，其中C气体的体积占10%。下列推断正确的是①原混合气体的体积为1.2VL②原混合气体的体积为1.1VL③反应达到平衡时气体A消耗掉0.05VL④反应达到平衡时气体B消耗掉0.05VLA.②③ B.②④ C.①③

D.①④16√12345678910111213141516解析根据反应A(g)＋3B(g)

2C(g)，各物质体积变化量为0.05V、0.15V、0.1V，则生成C的体积等于反应混合气体减少的总体积，即为0.1V，气体A所消耗的体积等于混合气体减少的总体积的一半，气体B所消耗的体积等于混合气体减少的总体积的1.5倍，由于平衡时总体积减少10%VL，则原混合气体的体积应为VL＋10%VL＝1.1VL，建立平衡时气体A的消耗为0.5×10%VL＝0.05VL，气体B的消耗为1.5×10%VL＝0.15VL。15.在698K时，向某VL的密闭容器中充入2molH2(g)和2molI2(g)，发生反应：H2(g)＋I2(g)

2HI(g)

ΔH＝－26.5kJ·mol－1，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。123456789101112131415解析由图知初始反应时，c(H2)＝c(I2)＝1mol·L－1，而加入的H2和I2的物质的量均为2mol，所以V＝2L。162(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)＝________________。1234567891011