高中化学 2.3.1化学平衡状态时 导学案(新人教版选修4)

第三节 化学平衡 第1课时 化学平衡状态

[目标要求] 1.知道什么是可逆反应。2.知道化学平衡状态的概念和特征。3.会判断一个可逆反应是否处于化学平衡状态。

一、可逆反应 1．概念

N2＋3H22NH3。 在一定条件下，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。如：2．特点

(1)同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。 (2)反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。

(3)反应体系中，与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。 (4)反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 二、化学平衡状态 1．含义

在一定条件下，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可以保持恒定。

2．特征

①逆：可逆反应 ②等：v正＝v逆 ③定：物质恒定 ④动：动态平衡，反应没停止 ⑤变：条件变，平衡移动 三、化学平衡状态的判断 1．看v(正)与v(逆)是否相等。 2．看体系中的各物质是否保持恒定。

知识点一 可逆反应

1．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0.1 mol·L

－1

－1－1 ( ) 、0.3 mol·L、0.2 mol·L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是

A．Z为0.3 mol·L1

－

B．X2为0.2 mol·L1

－

C．Y2为0.4 mol·L1

－

D．c(X2)＋c(Y2)＋c(Z)＝0.55 mol·L1

－

答案 A

解析 可逆反应中，反应体系中各物质一定共存，如果B、C选项中的数据存在，则Z的浓度为0，这是不可能的，A选项符合题意；又因为该反应是总体积不变的反应，达到平衡时，不论X2、Y2、Z怎么变化，总物质的量不会改变，总浓度也不会改变，即：c(X2)＋c(Y2)＋c(Z)＝0.6 mol·L1。

－

知识点二 根据v正＝v逆判断平衡状态

2．在一定温度下，反应A2(g)＋B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是( ) A．单位时间内生成n mol的A2，同时生成n mol的AB B．容器内的总压强不随时间的变化而变化

C．单位时间内生成2n mol的AB，同时生成n mol的B2 D．单位时间内生成n mol的A2，同时生成n mol的B2 答案 C

3．能够说明一个可逆反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)已达到平衡状态的是( ) A．1 mol H—H键断裂的同时有1 mol H—I键形成 B．1 mol H—H键断裂的同时有2 mol H—I键形成 C．1 mol I—I键断裂的同时有2 mol HI键形成 D．1 mol H—H键断裂的同时有1 mol I—I键形成 答案 D

解析 断裂反应物的化学键和形成生成物的化学键都表示正反应，断裂生成物的化学键和形成反应物的化学键都表示逆反应，只要抓住反应方向相反和物质的生成和消耗量符合反应方程式，问题便可解决。

知识点三 根据物质不再增减判断化学平衡状态

4．可逆反应2HI(g) H2(g)＋I2(g)在密闭容器中进行，下列能说明该反应已达到平衡状态的是( ) A．容器内压强不随时间变化而变化 B．混合气体总分子数不随时间变化而变化 C．混合气体的颜色不再改变 D．c(H2)与c(I2)保持相等 答案 C

解析 该反应为体积不变的反应，总分子数不变、压强不变不证明平衡已建立，H2、I2都是生成物且计量数相等，二者浓度相等也不能证明平衡已建立。

5．在一定条件下，反应：2NO＋O2NO 2在定容容器中发生，对该反应达到平衡的标 志的描述中，错误的是( )

A．混合气体的总分子数不再变化 B．混合气体的颜色不再变化 C．容器的总压强不再变化 D．混合气体的总质量不再变化 答案 D

解析 该反应为物质的量改变的反应，在定容容器中，建立平衡的过程会有压强的改变、总分子数的改变、颜色的改变，一旦这些可变量不变了，则证明平衡建立了，而总质量在任何情况下都不发生变化。

练基础落实

1．在一定条件下，使NO和O2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．随着反应的进行，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

解析 平衡建立时，反应速率不为0。

2．在密闭容器中，充入SO2和18O原子组成的氧气，在一定条件下开始反应，在达到平衡后，

18

O存在于( )

A．只存在于氧气中 B．只存在于SO3中 C．只存在于SO2和SO3中 D．SO2、SO3、O2中都存在 答案 D

解析 该反应是可逆反应，正反应、逆反应同时存在；化学平衡是动态平衡，正反应发生时，

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O存在于SO3中，逆反应发生时，SO3中的18O又可以转化到SO2中。

3．3 mol H2和1 mol N2放入密闭容器中，使用催化剂发生反应：N2＋3H22NH3，从反应开始到平

衡过程中，不可能出现的是( )

A．2 mol NH3 B．0.5 mol NH3

C．0.9 mol N2 D．H2和NH3物质的量相等 答案 A

解析 可逆反应不可能进行到底。当生成2 mol NH3时，N2和H2的物质的量均为0，这种情况不可能出现。

4．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 化学平衡建立时，v正＝v逆，对于不同物质而言，要符合物质的反应速率之比等于化学计量数之比的要求。同时必须要使反应方向不同，A、C选项方向都是正反应；B选项方向相反且符合v正(A)∶v逆(B)＝a∶b，符合题意，D选项错误。

5．在一定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物理量不再发生变化时，表明反应A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)已达到平衡状态的是( )

A．混合气体的密度 B．混合气体的总物质的量 C．混合气体的压强 D．混合气体的总体积 答案 A

m

解析 反应体系中A是固体，随反应的进行，气体的总质量增加，因为ρ＝V，当体积不变时，密度逐渐变大，但达到平衡后，m不再变化，ρ也就不再变化，A选项符合题意。其它选项均不符合。如将A的状态改为气态，则选项变为B、C。

练方法技巧

认识平衡等效性的基本分析方法

6．在一个体积恒定的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B发生反应：2A(g)＋B(g)

3C(g)＋D(g)，一定条件下达到平衡时，C的浓度为W mol·L－1，若容器体积和温度保持不

1

变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为W mol·L－的是( )

A．4 mol A＋2 mol B B．3 mol C＋1 mol D

C．2 mol A＋1 mol B＋3 mol C＋1 mol D D．1 mol A＋0.5 mol B＋3 mol C＋1 mol D 答案 B

解析 2 mol A和1 mol B如果完全反应，则一定能转化成3 mol C和1 mol D，或者说3 mol C和1 mol D与2 mol A和1 mol B对于建立该平衡来说是等同的，量多、量少均不符合此条件。

7．689 K时，在1 L密闭容器中进行的反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)达到平衡，图甲表示当起始物为1 mol·L－1 H2和1 mol·L－1 I2时，容器内各物质的浓度c的变化与时间t的关系示意图。

(1)请在图乙中画出当起始物为2 mol·L1 HI时，容器中各物质的浓度变化与时间的关系示意图。

－

(2)由图中的事实说明化学平衡具有的特征是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)如下图所示。

(2)①动态平衡；②v(正)＝v(逆)≠0；③平衡时各组分浓度保持不变；④一定条件下平衡的建立与途径无关

练综合拓展

8．在200℃时，将a mol H2(g)和b 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)。

(1)反应刚开始时，由于c(H2)＝_____________________________________________，

c(I2)＝______________，而c(HI)＝______，所以化学反应速率______大，而________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________；

(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，反应混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率及体系的总压强(或各组分的分压)都将________。

ab－－

答案 (1)V mol·L1 V mol·L1 0 v正 v逆 (2)减小 减小 增大 减小 增大 (3)相等 保持不变

9．有A、B、C三种气体，A＋2B2C，c(A)、若起始时取1 mol A与2 mol B发生反应：达到平衡时，c(B)、c(C)之比等于v(A)、v(B)、v(C)之比，则达到平衡时A的物质的量是__________。

答案 0.5 mol

解析 根据反应的化学方程式知，v(A)∶v(B)∶v(C)＝1∶2∶2，则c(A)∶c(B)∶c(C)＝1∶2∶2，此时可判断c(B)＝c(C)，因为此反应中B的消耗量等于C的生成量，又等于B的剩余量，则B消耗了原来的一半，即1 mol，同时A消耗了0.5 mol。

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