第二單元 化學反應的方向和限度第二課時化學平衡狀態課標要求1了解化學反應的可逆性。2了解化學平衡建立的過程。3理解化學平衡的特征。1.可逆反應“兩特點”：(1)正、逆兩個反應是同一條件下同時進行的。(2)可逆反應中反應物、生成物共存，反應物轉化率小于100%。2化學平衡“五特征”：逆、等、定、動、變。3平衡狀態判斷“兩依據”：(1)根本依據：v(正)v(逆)。(2)直接依據：各組分的濃度保持不變。1可逆反應在相同條件下，既可以向正反應方向進行，又可以向逆反應方向進行的反應。2不可逆反應有些反應因逆反應進行程度太小而可忽略，正反應幾乎完全進行到底，一般認為這些反應不可逆。例如，h2的燃燒、酸堿中和等。3可逆反應的特點(1)“三性”(2)實例下列反應都是可逆反應：n23h22nh3、cl2h2ohclhclo、2so2o22so3。1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)。(1)可逆反應是指在同一條件下能同時向正逆兩個方向進行的反應()(2)co2與水的反應是不可逆反應()(3)nh3和hcl生成nh4cl與nh4cl分解生成nh3和hcl互為可逆反應()(4)可逆反應中反應物的轉化率能達到100%()答案：(1)(2)(3)(4)2下列各組兩個反應互為可逆反應的是()h2cl22hcl與2hclh2cl2h2so4(濃)2hbr=2h2obr2so2與br2so22h2o=2hbrh2so42no2=n2o4與n2o4=2no22so2o22so3與2so32so2o2abc d解析：選c可逆反應必須是在相同條件下同時向正、逆兩個方向都能進行的反應。、為可逆反應。1化學平衡狀態的建立(1)建立過程(以n23h22nh3為例)物質濃度反應速率反應物生成物正反應逆反應開始時最大0最大0進行中減小增大減小增大平衡時不變不變v(正反應)v(逆反應)(2)濃度時間圖像和速率時間圖像分別為2化學平衡狀態的概念可逆反應在一定條件下進行到一定程度時，正反應速率與逆反應速率相等，反應物和生成物的濃度不再發生變化，反應達到化學平衡狀態。3五大特征特別提醒(1)可逆反應達到平衡狀態后，反應并沒有停止，而是反應在該條件下進行的最大限度。(2)可逆反應達到平衡后，各組分的濃度保持不變，并不是各組分的濃度相等。1在一定溫度下的某容積可變的密閉容器中，建立下列化學平衡：a(g)3b(g)2c(g)，能確定上述可逆反應在一定條件下已達到化學平衡狀態的是()a體系的壓強不再發生變化b3v正(b)2v逆(c)c混合氣體密度不再變化d消耗1 mol a的同時生成2 mol c解析：選ca項，在一定溫度下的某容積可變的密閉容器中發生反應時，壓強始終不變，體系的壓強不再發生變化，不能表示已經達到了化學平衡狀態，錯誤；b項，v正(b)v逆(c)32，故2v正(b)3v逆(c)，表示正逆反應速率相等，錯誤；c項，該反應是一個氣體體積變化的反應，而質量不變，故混合氣體密度不再變化，能夠表示已經達到了化學平衡狀態，正確；d項，消耗1 mol a的同時，任何時間都生成2 mol c，不能表示已經達到了化學平衡狀態，錯誤。2在一定溫度下，反應a2(g)b2(g)2ab(g)達到平衡狀態的標志是_。a單位時間內生成n mol a2的同時生成n mol abb容器內的總壓強不隨時間變化c單位時間內生成2n mol ab的同時生成n mol b2d單位時間內生成n mol a2的同時生成n mol b2e容器內a2、b2、ab的物質的量之比是112時的狀態f容器中c(a2)c(b2)c(ab)時的狀態解析：a項，根據化學方程式中的化學計量數之比，可知生成n mol ab必消耗 mol a2，即單位時間內生成 mol a2的同時生成n mol ab，反應未達到平衡狀態；b項，由于此反應是反應前后氣體分子數不變的反應，達到平衡或未達到平衡時壓強都不隨時間變化，因此不能用壓強不變來說明反應是否達到平衡狀態；c項，單位時間內生成2n mol ab時，消耗了n mol a2和n mol b2，說明反應處于平衡狀態；d項，只知道單位時間生成n mol a2和n mol b2，卻不知道同時消耗多少a2和多少b2，不能確定反應是否達到平衡；e項、f項，由于達到化學平衡狀態時，反應混合物中各物質的濃度保持不變，并不是相等，其物質的量之比不一定等于其化學方程式中各物質的化學計量數之比，所以e、f兩項均不符合題意。答案：c方法技巧判斷可逆反應達到平衡狀態的方法1.從化學反應速率的角度判斷(即v正v逆0)有兩層含義：對于同一物質，該物質的生成速率等于其消耗速率；對于不同的物質，速率之比等于化學方程式中物質的化學計量數之比，但必須是不同方向的速率。2.利用“變量”與“不變量”判斷(1)確定反應中的“變量”，即隨反應的進行而變化的量，當變量不再變化時，表明反應已達平衡狀態。而當“不變量”不變時，不能判斷反應是否處于平衡狀態。(2)常見的變量有：氣體的顏色；對于氣體體積有變化的反應來說，恒壓反應時的體積、恒容反應時的壓強；對于反應體系中全部為氣體，且氣體物質的量有變化的反應來說，混合氣體的平均相對分子質量；對于反應體系中不全部為氣體的反應來說，恒容時混合氣體的密度等。應當注意，在利用、n(總)、p(總)判斷時要注意反應特點和容器的體積變化問題。三級訓練節節過關1下列各組反應中，屬于可逆反應的一組是()acucl2cucl2，cucl2cucl2bnh3co2h2o=nh4hco3，nh4hco3nh3co2h2och2與i2在加熱時生成hi，同時hi又分解出h2和i2d2agbr22agbr,2agbr2agbr2解析：選c可逆反應必須在相同條件，同時進行。2一定條件下在密閉容器中能表示可逆反應2so2o22so3一定達到平衡狀態的是()消耗2 mol so2的同時生成2 mol so3so2、o2與so3的物質的量之比為212反應混合物中so3的濃度不再改變abc只有 d只有解析：選c不論是否平衡狀態，始終存在；平衡狀態時各物質的物質的量與化學方程式中的化學計量數無關，不一定是平衡狀態；一定是平衡狀態。3已知汽車尾氣無害化處理反應為2no(g)2co(g)n2(g)2co2(g)。下列說法不正確的是()a達到化學平衡時正、逆反應速率都為0b使用高效催化劑可有效提高正反應速率c反應達到平衡后，no的反應速率保持恒定d單位時間內消耗co和co2的物質的量相等時，反應達到平衡解析：選a化學平衡是動態平衡，反應并未停止，a項錯誤，b項正確；反應達到平衡后，正反應速率和逆反應速率相等，c、d項正確。4(1)下列方法可以證明h2(g)i2(g)2hi(g)已達平衡狀態的是_(填序號)。單位時間內生成n mol h2的同時，生成n mol hi一個hh鍵斷裂的同時有兩個hi鍵斷裂百分含量w(hi)w(i2)反應速率v(h2)v(i2)v(hi)c(hi)c(h2)c(i2)211溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化條件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化溫度和體積一定時，混合氣體的顏色不再變化溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化(2)在上述的說法中能說明2no2(g)n2o4(g)達到平衡狀態的是_。解析：(1)h2(g)i2(g)2hi(g)是一氣體體積不變的反應：v(正)v(逆)；v(正)v(逆)；w(hi)w(i2)只是反應過程中的一個特殊狀態，不能作為判斷是否達到平衡的依據；因反應速率之比等于化學計量數之比，故任何時刻都有v(h2)v(i2)v(hi)；c(hi)c(h2)c(i2)211也是反應過程中的特殊狀態，不能作為判斷是否達到平衡的依據；生成物濃度不再發生變化，則說明已達平衡；因該反應為體積不變的反應，壓強始終不變；mr，三種物質均為氣體，故總質量不變，氣體總物質的量不變，故混合氣體的平均相對分子質量不變；混合氣體顏色不變，說明c(i2)不變，已達平衡；，總質量不變，氣體總體積不變，則不變。(2)2no2(g)n2o4(g)是一體積可變的反應，濃度不變，說明反應已達平衡；壓強不變，說明各組分的含量不變，也已達平衡；m，m總不變，若m不變，說明n總不變，則各組分含量不變，已達平衡；，恒溫恒壓下，m總不變，若不變，則v總不變，說明n總不變，已達平衡。答案：(1)(2)1下列對可逆反應的認識正確的是()aso2br22h2o=h2so42hbr與2hbrh2so4(濃)=br2so22h2o互為可逆反應b既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應叫可逆反應c在同一條件下，同時向正、逆兩個方向進行的反應叫可逆反應dh2cl22hcl與2hclh2cl2互為可逆反應解析：選ca、d兩項中的兩組反應中的條件不同，不是可逆反應；b項沒有指明是相同條件下。2在一定溫度下某容積不變的密閉容器中，建立下列化學平衡：c(s)h2o(g)co(g)h2(g)。不能確定上述可逆反應在一定條件下已達到化學平衡狀態的是()a體系的壓強不再發生變化bv正(co)v逆(h2o)c生成n mol co的同時生成n mol h2d1 mol hh鍵斷裂的同時斷裂2 mol ho鍵解析：選c不論反應達到平衡，還是未達到平衡，生成n mol co的同時都會生成n mol h2。 3一定條件下，將a、b、c三種物質各1 mol通入一個密閉容器中發生反應：2ab2c，達到平衡時，b的物質的量可能是()a1.5 molb1 molc0.5 mol d0解析：選b若a完全反應，達平衡時b的物質的量為0.5 mol，若c完全反應，達平衡時b為1.5 mol，但反應為可逆反應，不能進行到底，故0.5 moln平(b)1.5 mol。4可逆反應n2(g)3h2(g)2nh3(g)的正、逆反應速率可用各反應物或生成物濃度的變化來表示。下列各關系式中能說明反應已達到平衡狀態的是()a3v正(n2)v正(h2) bv正(n2)v逆(nh3)c2v正(h2)3v逆(nh3) dv正(n2)3v逆(h2)解析：選c達到平衡狀態時，正、逆反應速率相等。利用速率判斷，要觀察速率的數值和反應方向兩個方面，當速率之比等于化學計量數之比且方向相反時，就達到了平衡狀態。5在一定溫度下，容器內某一反應中m、n的物質的量隨反應時間變化的曲線如圖所示，下列表述正確的是()a反應的化學方程式為2mnbt2時，正、逆反應速率相等，達到平衡ct3時，正反應速率大于逆反應速率dt1時，n的濃度是m濃度的2倍解析：選d由曲線可知，n物質的量減少，是反應物，m物質的量增加，是生成物，n(n)2n(m)，反應的化學方程式應為2nm，a不正確；橫坐標t2對應縱坐標數值為4，縱坐標是物質的量，不是速率，b不正確；t3時刻以后，m、n物質的量不再改變，反應達到平衡狀態，v(正)v(逆)，c不正確；t1時刻n的物質的量為6 mol，m的物質的量為3 mol，d正確。6在溫度不變的條件下，密閉容器中發生如下反應：2so2(g)o2(g)2so3(g)，下列敘述能夠說明反應已經達到平衡狀態的是()a容器中so2、o2、so3共存bso2與so3的濃度相等c容器中so2、o2、so3的物質的量之比為212d反應容器中壓強不隨時間變化解析：選d反應達到平衡狀態時，so2、o2、so3的濃度保持不變，并不一定相等，也不一定等于化學計量數之比，b、c錯誤；而反應物、生成物共存則是可逆反應的特點，a錯誤；對于反應前后氣體物質化學計量數之和不等的反應，可以利用壓強來判斷反應是否達到平衡，d正確。7可以充分說明反應p(g)q(g)r(g)s(g)在恒溫下已達到平衡的是()a反應容器內的壓強不隨時間改變b反應容器內p、q、r、s四者共存cp的生成速率和s的生成速率相等d反應容器內的氣體總物質的量不隨時間變化解析：選c該反應是反應前后氣體體積不變的反應，體系中氣體總物質的量和壓強不隨時間而改變，故a、d不能作為反應是否達到平衡的標準；因為是可逆反應，反應物和生成物一定共存，b項無法確定是否已達到平衡；p的生成速率和s的生成速率相等，說明v(正)v(逆)，反應達到平衡。8一定溫度下，可逆反應：a(g)3b(g)2c(g)達到平衡狀態的標志是()ac生成的速率與c分解的速率相等b單位時間內生成n mol a，同時生成3n mol bca、b、c三物質的濃度的變化量之比為132d平衡時a、b、c三物質的分子數之比為132解析：選aa項，c的生成速率是正反應速率，c的分解速率是逆反應速率，正反應速率與逆反應速率相等，正確；b項，生成n mol a和生成3n mol b表示的都是逆反應速率，錯誤；c項，無論平衡與否，a、b、c三物質的濃度的變化量之比始終等于132，錯誤；d項，a、b、c三物質的分子數之比等于132，這是一種特殊情況，而不是平衡的標志，錯誤。9在200 ，將a mol h2(g)和b mol i2(g)充入到體積為v l的密閉容器中，發生反應：i2(g)h2(g)2hi(g)。(1)反應剛開始時，由于c(h2)_，c(i2)_，而c(hi)_，所以化學反應速率_最大，而_最小(為零)。(2)隨著反應的進行，反應混合物中各組分濃度的變化趨勢為c(h2)_，c(i2)_，而c(hi)_，從而化學反應速率v(正)_，而v(逆)_。(3)當反應進行到v(正)與v(逆)_時，此可逆反應就達到了平衡，若保持外界條件不變時，反應混合物中各組分的物質的量、物質的量濃度、質量分數、體積分數、反應物的轉化率和生成物的產率都將_。解析：由題意可知，反應剛開始時，c(h2)和c(i2)最大，分別為 moll1、 moll1，而c(hi)為0，故v(正)最大，v(逆)0；隨著反應的進行，h2和i2不斷消耗，其濃度逐漸減小，故v(正)減小，而hi的濃度逐漸增大，v(逆)增大，當v(正)v(逆)時即達平衡狀態，外界條件不變，則平衡不移動，題中各種量都將保持不變。答案：(1) moll1 moll10v(正)v(逆)(2)減小減小增大減小增大(3)相等保持不變10恒溫恒容下，將2 mol a氣體和2 mol b氣體通入體積為2 l的密閉容器中發生如下反應：2a(g)b(g)xc(g)2d(s)，2 min時反應達到平衡狀態，此時剩余1.2 mol b，并測得c的濃度為1.2 moll1。(1)從開始反應至達到平衡狀態，生成c的平均反應速率為_。(2)x_。(3)下列各項可作為該反應達到平衡狀態的標志的是_。a壓強不再變化b氣體密度不再變化ca的消耗速率與b的消耗速率之比為21da的百分含量保持不變解析：(1)v(c)0.6 moll1min1。(2)2a(g)b(g)xc(g)2d(s)開始/(moll1)1 10轉化/(moll1)0.8 0.4 1.2平衡/(moll1)0.2 0.6 1.2由此可知，21x0.80.41.2213，所以x3。(3)a項，x3，該反應前后氣體的物質的量不變，無論反應是否達到平衡，壓強均不會變化；b項，氣體的密度不再變化，而氣體的體積不變，說明氣體的質量不再發生變化，由于d為固體，故氣體的質量不再發生變化，說明反應已達到平衡狀態；c項，a的消耗速率與b的消耗速率表示的反應方向一致，不能說明反應已達到平衡；d項，a的百分含量保持不變，說明反應已達到平衡。答案：(1)0.6 moll1min1(2)3(3)bd1在平衡體系2no(g)o2(g)2no2(g)中通入18o組成的氧氣，重新達到平衡后，則18o()a只存在于o2中b只存在于no2中c只存在于o2和no2中d存在于no、o2、no2中解析：選d反應2no(g)o2(g)2no2(g)是可逆反應，在18o2投入后，在正、逆反應進行的過程中，18o存在于no、o2、no2中。2在一定溫度下，向a l密閉容器加入1 mol x氣體和2 mol y氣體，發生如下反應：x(g)2y(g)2z(g)，此反應達到平衡狀態的標志是()容器內壓強不隨時間變化容器內各物質的濃度不隨時間變化容器內x、y、z的濃度之比為122單位時間內消耗0.1 mol x的同時生成0.2 mol zabc d解析：選a該反應反應前后氣體體積不等，容器容積固定，壓強不隨時間變化，說明氣體總量不再改變，各物質濃度固定，即、均能說明反應已達平衡狀態。但達到平衡狀態時，x、y、z的濃度之比不一定等于化學計量數之比。單位時間內消耗x和生成z，描述的是同一反應方向，不存在v正和v逆的關系，故不能說明反應已達平衡狀態。3在容器中進行如下反應：x2(g)y2(g)2z(g)，已知x2、y2、z的起始濃度分別為0.1 moll1、0.3 moll1、0.2 moll1，在一定條件下，當反應達到平衡時，各物質的濃度有可能是()az為0.3 moll1by2為0.4 moll1cx2為0.2 moll1dz為0.4 moll1解析：選a本題可用“一邊倒”法來判斷：x2y22z最多的生成物/moll1 00.20.4全部為反應物/moll1 0.20.4 0即可得各物質濃度的取值范圍：0c(x2)0.2 moll1；02 moll1c(y2)0.4 moll1；0c(z)0.4 moll1。4一個容積固定的密閉容器中進行反應n23h22nh3，一定達到平衡狀態的是()1個nn鍵斷裂的同時，有3個hh鍵形成；1個nn鍵斷裂的同時，有6個nh鍵形成；n2的體積分數不再改變；容器的壓強不再改變；容器內氣體的密度不再改變a bc d解析：選a1個nn鍵斷裂的同時，有3個hh鍵形成說明正、逆反應速率相等，反應達到平衡狀態；n2的體積分數不再改變，反應達到平衡；容器的壓強不再改變，說明反應物的量不再改變，反應達到平衡；容積固定，質量不變，無論是否達到平衡狀態，氣體密度都不變。5對可逆反應4nh3(g)5o2(g)4no(g)6h2o(g)，則下列敘述中正確的是()a達到化學平衡時，5v正(o2)4v逆(no)b若單位時間內生成n mol no的同時，生成n mol nh3，則反應達到平衡狀態c若n2、h2、nh3的分子數之比為132時，反應達到化學平衡狀態d化學反應速率關系是2v正(nh3)3v正(h2o)解析：選ba項，根據化學方程式，當4v正(o2)5v逆(no)時，表示v正v逆，反應達到平衡狀態，錯誤；b項，生成n mol no表示正反應速率，生成n mol nh3表示逆反應速率，且v正v逆，反應達到平衡狀態，正確；c項，n2、h2、nh3分子數之比為132時，反應不一定達到平衡狀態，錯誤；d項，化學反應速率之比等于化學計量數之比，3v正(nh3)2v正(h2o)，錯誤。6將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空恒容容器中(固體試樣體積忽略不計)，在恒定溫度下使其達到分解平衡：nh2coonh4(s)2nh3(g)co2(g)。判斷該分解反應已經達到化學平衡的是()2v(nh3)v(co2)密閉容器中總壓強不變密閉容器中混合氣體的密度不變密閉容器中氨氣的體積分數不變a bc d解析：選b沒有指明正、逆反應速率，不能判斷是否達到平衡，錯誤；該反應前后的n(氣體)0，當總壓強始終保持不變時，反應達到平衡，正確；隨反應進行，混合氣體的質量增大，容器的容積不變，混合氣體的密度增大，當密度不再變化，說明達到平衡狀態，正確；反應混合氣體只有氨氣與二氧化碳，二者物質的量之比始終為21，氨氣的體積分數始終不變，不能說明達到平衡狀態，錯誤。7在一定溫度下的定容容器中，當下列哪些物理量不再發生變化時，表明反應a(g)2b(g)c(g)d(g)已達到平衡狀態的是()混合氣體的壓強混合氣體的密度b的物質的量濃度混合氣體總物質的量混合氣體的平均相對分子質量v(c)與v(d)的比值混合氣體總質量混合氣體總體積a bc d解析：選b由于反應物、生成物全部是氣體，根據質量守恒，不論是否達到平衡，氣體總質量保持不變，不正確；由于是定容容器，反應中氣體的密度保持不變，不正確，不正確；無論是否達到平衡，反應速率比值總是化學計量數之比，不正確。8一定溫度下，在固定容積的密閉容器中，可逆反應：ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，當m、n、p、q為任意正整數時，下列狀態：體系的壓強不再發生變化；生成m mol a同時消耗q mol d；各組分的物質的量濃度不再改變；體系的密度不再發生變化；反應速率v(a)v(b)v(c)v(d)mnpq；各組分的質量分數不再改變；反應混合物中各物質的物質的量之比為mnpq。其中一定能說明反應已達到平衡狀態的是()a bc d解析：選d判斷一個可逆反應是否達到平衡狀態的標志是v(正)v(逆)和各組分的含量保持不變。中不知mn和pq的大小關系，故壓強不能作為達到平衡狀態的判斷依據。生成m mol a是指逆反應，消耗q mol d也是指逆反應，故無法判斷是否達平衡。說明反應達平衡。始終不變，故無法判斷。反應速率v(a)v(b)v(c)v(d)mnpq在任何時刻都成立，故無法判斷。說明反應達平衡。物質的量之比為化學計量數之比不能說明化學反應達到平衡。9在2 l密閉容器內，800 時反應2no(g)o2(g)=2no2(g)體系中，n(no)隨時間的變化如下表：時間(s)012345n(no)/mol0.020.0100