2018高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡 第三节 化学平衡（第1课时）导学案 新人教版选修4

1、第三节化学平衡第1课时化学平衡状态学习目标定位1.通过溶解和结晶过程的分析，了解化学反应的可逆性。2.通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态的标志。一化学平衡状态的建立与特征1.根据化学反应进行的程度，可分为可逆反应和不可逆反应。判断下列反应，属于可逆反应的是。二氧化硫的催化氧化氮气和氢气的化合水的电解可燃物的燃烧氨气溶于水氯气溶于水二氧化硫和水的反应三氧化硫和水的反应铁置换硫酸铜溶液中的铜2.在一定条件下，把1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中，在一定条件下发生反应。根据要求填表：N23H22NH3反应物浓度v正生成物浓度v逆开始时c(

2、N2)最大c(H2)最大最大00进行中c(N2)减小c(H2)减小减小增大增大平衡时c(N2)不变c(H2)不变不变不变不变3.请用速率时间(vt)图像表示出以上过程：。归纳总结1.化学平衡状态的概念在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。2.化学平衡的特征化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：(1)逆：研究的对象是可逆反应。(2)等：化学平衡的条件是v正和v逆相等。(3)动：化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。(4)定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一定

3、值。(5)变：若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。1.在200 时，将1 mol H2(g)和2 mol I2(g)充入到体积为V L 的密闭容器中，发生反应：I2(g)H2(g)2HI(g)Hc kJmol1(1)反应刚开始时，由于c(H2) ，c(I2) ，而c(HI) ，所以化学反应速率 最大，而 最小(为零)。(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2) ，c(I2) ，而c(HI) ，从而化学反应速率v正 ，而v逆 。(以上均填“增大”、“减小”或“不变”)(3)当反应进行到v正与v逆 时，此可逆反应就达到了平衡。若保持外界条件不变时，反

4、应混合物的总物质的量为 mol。此时放出的热量Q (填“”、“”或“”)c kJ。答案(1) molL1 molL10v正v逆(2)减小减小增大减小增大(3)相等3解析(1)根据c即可求出各自的浓度。(3)该反应为等体积反应，反应前后物质的量不变，所以混合物总物质的量仍为3 mol。因为该反应为可逆反应，不可能进行完全，所以放出的热量小于c kJ。二化学平衡状态的判断依据与方法1.可逆反应达到化学平衡状态时的特征之一是v正v逆0。在一定温度下，可逆反应A(g)3B(g)2C(g)达到平衡的标志是。单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol B生成C的速率与C分解的速率相等3v正(A)v

5、逆(B)单位时间内生成n mol A，同时生成2n mol C2.可逆反应达到化学平衡状态时的另一特征是反应混合物中各组分的百分含量保持不变。一定温度下，在容积恒定的密闭容器中进行如下反应：A(s)2B(g)C(g)D(g)。当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是。混合气体的总物质的量B的物质的量浓度容器内气体的压强混合气体的密度归纳总结1.化学平衡状态的判断依据(1)正反应速率与逆反应速率相等，v正v逆。对同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率；对不同物质，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。(2)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。2.化学

6、平衡状态的判断方法(1)对于纯气体反应，如mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)：若mnpq，恒温恒容下气体的总物质的量不变、总压强不变、平均相对分子质量不变和恒温恒压下气体的密度不变都可以说明反应达到了平衡状态；若mnpq，不管是否达到平衡状态，气体总体积、总压强、总物质的量始终保持不变，从而平均摩尔质量(相对分子质量)、气体密度均保持不变(rm/n，m/V)，因此这五项都不能作为判断反应是否达到平衡的依据。(2)对于有固体或液体物质参与的反应，如aA(s)bB(g)cC(g)dD(g)：气体质量不变达到平衡；若bcd，则n气、气、p总、不变均说明已达到平衡；若bcd，则n气、p总不变不能

7、判断是否达到平衡状态，气、不变能说明已达到平衡。(3)对于有色物质参加的反应，体系的颜色保持不变，说明已达到平衡状态。(4)对于隔热反应，体系温度保持不变，说明已达到平衡状态。2.可逆反应：2NO22NOO2在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是()单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为221的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A. B.C. D.全部答案A解析依据v正v逆0判

8、断：单位时间内生成n mol O2的同时必消耗2n mol NO2，能说明反应已达平衡；描述均是正方向，无法判断；无论反应是否达平衡，均有此关系；NO2为红棕色的气体，颜色不变能说明反应体系中NO2浓度一定，已达到平衡；因，反应前后，m、V均不变，也不变，不能说明反应达到平衡；这是一个不等体反应，均能说明反应已达平衡状态。3.能证明反应：H2(g)I2(g)2HI(g)已经达到平衡状态的是()c(H2)c(I2)c(HI)112单位时间内生成n mol H2的同时消耗n mol I2反应速率2v(H2)2v(I2)v(HI)温度和体积一定时，容器内的压强不再变化温度和压强一定时，混合气体的密度

9、不再变化温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化A. B. C. D.答案B解析本题考查了化学平衡状态的判断，意在考查学生对化学平衡相关概念的理解与应用能力。达到平衡时，各物质的浓度之比与反应开始时加入的物质的量有关，因此各物质的浓度之比不能作为反应达到平衡状态的标志，错；H2和I2均为反应物，且化学计量数相同，故正确；中的速率关系在任何时刻都成立，与反应是否达到平衡无关；该反应是反应前后气体分子数不变的反应，温度和体积一定时，容器内的压强始终不变，温度和压强一定时，容器内混合气体的密度始终不变，因此压强和混合气体的密度不能作为该反应达到平衡状态的标志，和错；碘蒸气的多少决定了混合气体颜色的深

10、浅，颜色不再变化，说明已达平衡状态，正确。1.可逆反应达到化学平衡的条件是()A.逆反应停止进行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答案D2.一定条件下，将A、B、C三种物质各1 mol通入一个密闭容器中发生反应：2AB2C，达到平衡时，B的物质的量可能是()A.1.5 mol B.1 mol C.0.5 mol D.0答案B解析可逆反应不能进行彻底，若反应正向进行彻底，则剩余B 0.5 mol；若反应逆向进行彻底，则剩余B1.5 mol。故平衡时，0.5 moln(B)1.5 mol。3.一定温度下，在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)

11、Y(g)Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是()A.混合气体的密度不再变化B.反应容器中Y的质量分数不变C.X的分解速率与Y的消耗速率相等D.单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X答案C解析X的分解速率与Y的消耗速率之比为21时，才能说明反应达到平衡状态，故C项说明反应未达到平衡状态。4.在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A(s)2B(g)C(g)D(g)，当下列物理量不再变化时，能够表明该反应已达平衡状态的是()A.混合气体的压强B.混合气体的平均相对分子质量C.A的物质的量浓度D.气体的总物质的量答案B解析因反应前后气体分子数不变，故无论反应是否平衡，混合气体的压

12、强和气体的总物质的量都不改变；A为固态，其物质的量浓度为常数；若反应正向移动，混合气体的质量增加，则混合气体的平均相对分子质量变大，反之变小，故混合气体的平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡状态。5.(1)在一定条件下，可逆反应达到平衡状态的本质特征是 ，下列关系中能说明反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)已经达到平衡状态的是 (填字母序号)。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)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

13、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。能说明反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的有 ；能说明反应H2(g)I2(g)2HI(g)达到平衡状态的有 ；能说明反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的有 。(3)已知N2O4(g)2NO2(g)H0，现将1 mol N2O4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 。答案(1)正反应速率与逆反应速率相等C(2)abcabeabce(3)B解析(2)由于在恒容条件下发生反应，反应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

14、是否处于化学平衡状态。反应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。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。(3)B项，对于一个特定反应，H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。40分钟课时作业经典基础题题组1可逆反应、化学平衡状态的建立与特征1.下列反应中，属于可逆反应的是()N23H22NH3,2NH33H2N22NaHCO3Na2CO3H2OCO2，Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3CH3CH2OHCH2=CH2H2O

15、，CH2=CH2HOHCH3CH2OH2NaCl22NaCl,2NaCl2NaCl2A.只有 B.C. D.答案A解析可逆反应是指在同一条件下既向正反应方向进行，又向逆反应方向进行的反应，符合此条件的只有。2.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答案B解析化学平衡建立过程中，反应物浓度逐渐减小，故正反应速率逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，故逆反应

16、速率逐渐增大，当二者相等时达平衡状态，但都不为零。3.14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2C2CO，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答案C解析14CO2与C反应生成14CO(正反应)的同时，逆反应14CO的分解(生成14CO2和14C)也在进行，故平衡混合物中含14C的粒子有：14CO2、14CO、14C。题组2化学平衡状态的标志4.对可逆反应4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)，下列叙述正确的是()A.达到化学平衡时，4v正(O2)5v逆(NO)B.若单位时间内生成

17、x mol NO的同时，消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态C.达到化学平衡时，若增大容器容积，则正反应速率减小，逆反应速率增大D.化学反应速率关系：2v正(NH3)3v正(H2O)答案A解析A项，表明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态；B项，任何情况下消耗x mol NH3，必生成x mol NO；C项，减压时，正、逆反应速率均减小；D项，反应速率关系应为3v正(NH3)2v正(H2O)。5.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)，下面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2 mol的CO同

18、时生成2 mol的CO2B.两个HO键断裂的同时有一个HH键断裂C.反应容器内的压强不再发生变化D.混合气体的相对分子质量不发生变化答案B解析A项描述的反应速率都是v正，无法判断是否达到平衡；B项说明H2O的分解速率(v正)与H2的消耗速率(v逆)相等，即v正(H2O)v逆(H2O)，能判断反应达到平衡；C项，由于该反应前后气体的物质的量不变，故压强始终不变，不能说明可逆反应达到平衡；D项，混合气体的质量不变，物质的量不变，反应前后混合气体的相对分子质量不变，故不能说明反应达到平衡状态。6.下列说法中，可以证明反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是()A.1个NN键断裂的同

19、时，有3个HH键形成B.1个NN键断裂的同时，有3个HH键断裂C.3个HH键形成的同时，有6个NH键断裂D.1个NN键断裂的同时，有6个NH键形成答案A解析B项，指的是正反应速率；C项，指的是逆反应速率；D项，指的是正反应速率。7.可逆反应aA(g)bB(g)cC(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。下列各关系式中能说明反应已达到平衡状态的是()A.av正(A)bv正(B)B.bv正(A)av逆(B)C.av正(C)cv正(A)D.av正(A)bv逆(B)答案B解析当正反应速率等于逆反应速率时，可逆反应达到平衡状态。正、逆反应速率相等有以下几种表现形式：若用同一物质表示：

20、v正v逆；若用不同物质表示v逆v正化学方程式中的化学计量数之比。根据化学方程式中A、B、C间的计量关系，可知上述四个选项中，只有bv正(A)av逆(B)表示正、逆反应速率相等。8.在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qQ(g)(m、n、p、q为任意整数)达到平衡时的标志是()体系的压强不再改变体系的温度不再改变各组分的浓度不再改变各组分的质量分数不再改变反应速率vAvBvCvQmnpq单位时间内m mol A断键的同时有p mol C也断键A. B.C. D.答案C解析由于m、n、p、q的关系未知，所以压强不变不能作为平衡的标志；在整个平衡建立过程中，速率

21、之比均等于化学计量数之比。9.一定条件下，在恒容密闭容器中，能表示反应X(g)2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是()X、Y、Z的物质的量之比为122X、Y、Z的浓度不再发生变化容器中的压强不再发生变化单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol YA. B. C. D.答案C解析X、Y、Z的物质的量之比等于其化学计量数之比，不能说明反应已达到平衡状态；中关系说明v逆v正，反应没有达到平衡。10.在一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)B(g)xC(g)2D(g)。2 min末该反应达到平衡，生成0.8 m

22、ol D，并测得C的浓度为0.2 molL1。下列判断错误的是()A.x1B.2 min内A的反应速率为0.3 molL1min1C.B的转化率为50%D.若混合气体的平均相对分子质量不变，则表明该反应达到平衡状态答案C解析3A(g)B(g)xC(g)2D(g)起始(mol) 3 1 0 0转化(mol) 3a a xa 2a平衡(mol) 33a 1a xa 2a由题意得：2a0.8 mol，a0.4 mol。0.2 molL1，x1，A正确；B项，v(A)0.3 molL1min1；C项，(B)100%40%；D项，由于气体的总物质的量只有在平衡时才保持不变，所以平均相对分子质量不变能说明

23、该反应达到平衡状态。能力提升题11.在地壳中SiO2和HF存在以下平衡：SiO2(s)4HF(g)SiF4(g)2H2O(g)H148.9 kJmol1(1)如果该反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时 (填字母)。a.2v正(HF)v逆(H2O)b.v(H2O)2v(SiF4)c.SiO2的质量保持不变d.反应物不再转化为生成物(2)若反应容器容积为2.0 L，反应时间8.0 min，容器内气体的密度增大了0.12 gL1，在这段时间内HF的平均反应速率为 。答案(1)bc(2)0.001 0 molL1min1解析(1)平衡时，a项，v正(HF)2v逆(H2O)，错误；d项，反应

24、继续进行，只是转化的生成物与分解的生成物相等，并不是不再转化，错误。(2)密度增大了0.12 gL1，说明质量增加了0.24 g，根据差量法可知增加的质量相当于SiO2的质量，即为0.24 g SiO2，其物质的量为0.004 mol，则转化的HF为0.016 mol，HF的反应速率为0.001 0 molL1min1。12.在2 L密闭容器内，800 时反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)H0，n(NO)随时间的变化如下表：时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)下图中表示NO2的变化的曲线是 。用O2表示从02 s内该反应

25、的平均速率v 。(2)能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母)。A.v(NO2)2v(O2)B.容器内压强保持不变C.v逆(NO)2v正(O2)D.容器内密度保持不变答案(1)b1.5103 molL1s1(2)BC解析(1)该反应达到平衡时，n(NO)0.007 mol，此时n(NO2)0.013 mol，其浓度变化量为0.006 5 molL1，所以表示NO2的变化曲线是b；02 s内v(NO)0.003 molL1s1，则v(O2)v(NO)0.003 molL1s11.5103 molL1s1。(2)中A表示的是同一方向的速率，在任何时候都成立，而D中容器的体积及气体的总质量都不变，

26、气体的密度也始终不变。13.698 K时，向V L的密闭容器中充入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，发生反应：H2(g)I2(g)2HI(g)H26.5 kJmol1，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 。(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)下列说法中可以说明反应2HI(g)H2(g)I2(g)已达到平衡状态的是 。A.单位时间内生成n mol H2的同时生成2n mol HIB.温度和体积一定时，容器内压强不再变化C.条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化D.温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化(4)该反应达到平衡状态时， (填“吸收”或“放出”)的热量为 。答案(1)2(2)5 s0.316 molL1s1(3)A(4)放出41.87 kJ解析(1)由图知初始反应时，c(H2)c(I2)1 molL1，而