第三節化學平衡第1課時化學平衡狀態學習目標定位1.通過溶解和結晶過程的分析，了解化學反應的可逆性。2.通過化學平衡狀態的建立過程，知道化學平衡是一種動態平衡，理解并會判斷化學平衡狀態的標志。一化學平衡狀態的建立與特征1.根據化學反應進行的程度，可分為可逆反應和不可逆反應。判斷下列反應，屬于可逆反應的是。二氧化硫的催化氧化氮氣和氫氣的化合水的電解可燃物的燃燒氨氣溶于水氯氣溶于水二氧化硫和水的反應三氧化硫和水的反應鐵置換硫酸銅溶液中的銅2.在一定條件下，把1 mol n2和3 mol h2充入一密閉容器中，在一定條件下發生反應。根據要求填表：n23h22nh3反應物濃度v正生成物濃度v逆開始時c(n2)最大c(h2)最大最大00進行中c(n2)減小c(h2)減小減小增大增大平衡時c(n2)不變c(h2)不變不變不變不變3.請用速率時間(vt)圖像表示出以上過程：。歸納總結1.化學平衡狀態的概念在一定條件下的可逆反應里，當正、逆兩個方向的反應速率相等時，反應體系中所有參加反應的物質的質量或濃度保持恒定的狀態，稱為化學平衡狀態，簡稱化學平衡。2.化學平衡的特征化學平衡的特征可以概括為逆、等、動、定、變，即：(1)逆：研究的對象是可逆反應。(2)等：化學平衡的條件是v正和v逆相等。(3)動：化學平衡是一種動態平衡，此時反應并未停止。(4)定：當可逆反應達到平衡時，各組分的質量(或濃度)為一定值。(5)變：若外界條件改變，平衡可能發生改變，并在新條件下建立新的平衡。1.在200 時，將1 mol h2(g)和2 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)hc kjmol1(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 。(以上均填“增大”、“減小”或“不變”)(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，反應混合物的總物質的量為 mol。此時放出的熱量q (填“”、“”或“”)c kj。答案(1) moll1 moll10v正v逆(2)減小減小增大減小增大(3)相等3解析(1)根據c即可求出各自的濃度。(3)該反應為等體積反應，反應前后物質的量不變，所以混合物總物質的量仍為3 mol。因為該反應為可逆反應，不可能進行完全，所以放出的熱量小于c kj。二化學平衡狀態的判斷依據與方法1.可逆反應達到化學平衡狀態時的特征之一是v正v逆0。在一定溫度下，可逆反應a(g)3b(g)2c(g)達到平衡的標志是。單位時間內生成n mol a，同時生成3n mol b生成c的速率與c分解的速率相等3v正(a)v逆(b)單位時間內生成n mol a，同時生成2n mol c2.可逆反應達到化學平衡狀態時的另一特征是反應混合物中各組分的百分含量保持不變。一定溫度下，在容積恒定的密閉容器中進行如下反應：a(s)2b(g)c(g)d(g)。當下列物理量不發生變化時，能表明該反應已達到平衡狀態的是。混合氣體的總物質的量b的物質的量濃度容器內氣體的壓強混合氣體的密度歸納總結1.化學平衡狀態的判斷依據(1)正反應速率與逆反應速率相等，v正v逆。對同一物質，該物質的生成速率等于它的消耗速率；對不同物質，速率之比等于方程式中的化學計量數之比，但必須是不同方向的速率。(2)反應混合物中各組分的百分含量保持不變。2.化學平衡狀態的判斷方法(1)對于純氣體反應，如ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)：若mnpq，恒溫恒容下氣體的總物質的量不變、總壓強不變、平均相對分子質量不變和恒溫恒壓下氣體的密度不變都可以說明反應達到了平衡狀態；若mnpq，不管是否達到平衡狀態，氣體總體積、總壓強、總物質的量始終保持不變，從而平均摩爾質量(相對分子質量)、氣體密度均保持不變(rm/n，m/v)，因此這五項都不能作為判斷反應是否達到平衡的依據。(2)對于有固體或液體物質參與的反應，如aa(s)bb(g)cc(g)dd(g)：氣體質量不變達到平衡；若bcd，則n氣、氣、p總、不變均說明已達到平衡；若bcd，則n氣、p總不變不能判斷是否達到平衡狀態，氣、不變能說明已達到平衡。(3)對于有色物質參加的反應，體系的顏色保持不變，說明已達到平衡狀態。(4)對于隔熱反應，體系溫度保持不變，說明已達到平衡狀態。2.可逆反應：2no22noo2在恒容的密閉容器中進行，達到平衡狀態的標志是()單位時間內生成n mol o2的同時生成2n mol no2單位時間內生成n mol o2的同時生成2n mol no用no2、no、o2表示的反應速率之比為221的狀態混合氣體的顏色不再改變的狀態混合氣體的密度不再改變的狀態混合氣體的壓強不再改變的狀態混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態a. b.c. d.全部答案a解析依據v正v逆0判斷：單位時間內生成n mol o2的同時必消耗2n mol no2，能說明反應已達平衡；描述均是正方向，無法判斷；無論反應是否達平衡，均有此關系；no2為紅棕色的氣體，顏色不變能說明反應體系中no2濃度一定，已達到平衡；因，反應前后，m、v均不變，也不變，不能說明反應達到平衡；這是一個不等體反應，均能說明反應已達平衡狀態。3.能證明反應：h2(g)i2(g)2hi(g)已經達到平衡狀態的是()c(h2)c(i2)c(hi)112單位時間內生成n mol h2的同時消耗n mol i2反應速率2v(h2)2v(i2)v(hi)溫度和體積一定時，容器內的壓強不再變化溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化溫度和體積一定時，混合氣體的顏色不再變化a. b. c. d.答案b解析本題考查了化學平衡狀態的判斷，意在考查學生對化學平衡相關概念的理解與應用能力。達到平衡時，各物質的濃度之比與反應開始時加入的物質的量有關，因此各物質的濃度之比不能作為反應達到平衡狀態的標志，錯；h2和i2均為反應物，且化學計量數相同，故正確；中的速率關系在任何時刻都成立，與反應是否達到平衡無關；該反應是反應前后氣體分子數不變的反應，溫度和體積一定時，容器內的壓強始終不變，溫度和壓強一定時，容器內混合氣體的密度始終不變，因此壓強和混合氣體的密度不能作為該反應達到平衡狀態的標志，和錯；碘蒸氣的多少決定了混合氣體顏色的深淺，顏色不再變化，說明已達平衡狀態，正確。1.可逆反應達到化學平衡的條件是()a.逆反應停止進行b.反應物與生成物的濃度相等c.正反應與逆反應停止進行d.正反應和逆反應的速率相等答案d2.一定條件下，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()a.1.5 mol b.1 mol c.0.5 mol d.0答案b解析可逆反應不能進行徹底，若反應正向進行徹底，則剩余b 0.5 mol；若反應逆向進行徹底，則剩余b1.5 mol。故平衡時，0.5 moln(b)1.5 mol。3.一定溫度下，在一容積不變的密閉容器中發生可逆反應2x(g)y(g)z(s)，以下不能說明該反應達到化學平衡狀態的是()a.混合氣體的密度不再變化b.反應容器中y的質量分數不變c.x的分解速率與y的消耗速率相等d.單位時間內生成1 mol y的同時生成2 mol x答案c解析x的分解速率與y的消耗速率之比為21時，才能說明反應達到平衡狀態，故c項說明反應未達到平衡狀態。4.在一恒溫、恒容的密閉容器中發生反應a(s)2b(g)c(g)d(g)，當下列物理量不再變化時，能夠表明該反應已達平衡狀態的是()a.混合氣體的壓強b.混合氣體的平均相對分子質量c.a的物質的量濃度d.氣體的總物質的量答案b解析因反應前后氣體分子數不變，故無論反應是否平衡，混合氣體的壓強和氣體的總物質的量都不改變；a為固態，其物質的量濃度為常數；若反應正向移動，混合氣體的質量增加，則混合氣體的平均相對分子質量變大，反之變小，故混合氣體的平均相對分子質量不變時說明反應達到平衡狀態。5.(1)在一定條件下，可逆反應達到平衡狀態的本質特征是 ，下列關系中能說明反應n2(g)3h2(g)2nh3(g)已經達到平衡狀態的是 (填字母序號)。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)在一定溫度下的恒容密閉容器中，可逆反應達到平衡狀態時，一些宏觀物理量恒定不變：a.各物質的濃度不變，b.平衡混合物中各組分的物質的量分數或質量分數不變，c.容器內氣體壓強不變，d.容器內氣體密度不變，e.容器內氣體顏色不變。能說明反應n2(g)3h2(g)2nh3(g)達到平衡狀態的有 ；能說明反應h2(g)i2(g)2hi(g)達到平衡狀態的有 ；能說明反應2no2(g)n2o4(g)達到平衡狀態的有 。(3)已知n2o4(g)2no2(g)h0，現將1 mol n2o4充入一恒壓密閉容器中，下列示意圖不能說明反應達到平衡狀態的是 。答案(1)正反應速率與逆反應速率相等c(2)abcabeabce(3)b解析(2)由于在恒容條件下發生反應，反應在反應前后氣體的質量不變，因此不能用氣體的密度變化來判斷反應是否處于化學平衡狀態。反應是一個氣體體積不變的反應，反應前后氣體的壓強保持不變，也不能用壓強的變化來判斷反應是否處于平衡狀態。中無有色氣體，因此不能用氣體的顏色變化來判斷反應是否處于平衡狀態。(3)b項，對于一個特定反應，h固定不變，不能作為判斷反應是否達到平衡狀態的依據；c項，在t1時刻，2v正(n2o4)v逆(no2)，反應達到平衡狀態。40分鐘課時作業經典基礎題題組1可逆反應、化學平衡狀態的建立與特征1.下列反應中，屬于可逆反應的是()n23h22nh3,2nh33h2n22nahco3na2co3h2oco2，na2co3h2oco2=2nahco3ch3ch2ohch2=ch2h2o，ch2=ch2hohch3ch2oh2nacl22nacl,2nacl2nacl2a.只有 b.c. d.答案a解析可逆反應是指在同一條件下既向正反應方向進行，又向逆反應方向進行的反應，符合此條件的只有。2.在一定條件下，某容器中充入n2和h2合成nh3，以下敘述錯誤的是()a.開始反應時，正反應速率最大，逆反應速率為零b.隨著反應的進行，正反應速率逐漸減小，最后減小為零c.隨著反應的進行，逆反應速率逐漸增大，最后保持恒定d.隨著反應的進行，正反應速率逐漸減小，最后與逆反應速率相等且都保持恒定答案b解析化學平衡建立過程中，反應物濃度逐漸減小，故正反應速率逐漸減小，生成物濃度逐漸增大，故逆反應速率逐漸增大，當二者相等時達平衡狀態，但都不為零。3.14co2與碳在高溫條件下發生反應：14co2c2co，達到化學平衡后，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與c反應生成14co(正反應)的同時，逆反應14co的分解(生成14co2和14c)也在進行，故平衡混合物中含14c的粒子有：14co2、14co、14c。題組2化學平衡狀態的標志4.對可逆反應4nh3(g)5o2(g)4no(g)6h2o(g)，下列敘述正確的是()a.達到化學平衡時，4v正(o2)5v逆(no)b.若單位時間內生成x mol no的同時，消耗x mol nh3，則反應達到平衡狀態c.達到化學平衡時，若增大容器容積，則正反應速率減小，逆反應速率增大d.化學反應速率關系：2v正(nh3)3v正(h2o)答案a解析a項，表明正、逆反應速率相等，反應達到平衡狀態；b項，任何情況下消耗x mol nh3，必生成x mol no；c項，減壓時，正、逆反應速率均減小；d項，反應速率關系應為3v正(nh3)2v正(h2o)。5.工業上常用煤和水作原料經過多步反應制得氫氣，其中一步反應的原理為co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)，下面選項的條件中可判斷該反應達到平衡狀態的是()a.單位時間內消耗2 mol的co同時生成2 mol的co2b.兩個ho鍵斷裂的同時有一個hh鍵斷裂c.反應容器內的壓強不再發生變化d.混合氣體的相對分子質量不發生變化答案b解析a項描述的反應速率都是v正，無法判斷是否達到平衡；b項說明h2o的分解速率(v正)與h2的消耗速率(v逆)相等，即v正(h2o)v逆(h2o)，能判斷反應達到平衡；c項，由于該反應前后氣體的物質的量不變，故壓強始終不變，不能說明可逆反應達到平衡；d項，混合氣體的質量不變，物質的量不變，反應前后混合氣體的相對分子質量不變，故不能說明反應達到平衡狀態。6.下列說法中，可以證明反應n2(g)3h2(g)2nh3(g)已達到平衡狀態的是()a.1個nn鍵斷裂的同時，有3個hh鍵形成b.1個nn鍵斷裂的同時，有3個hh鍵斷裂c.3個hh鍵形成的同時，有6個nh鍵斷裂d.1個nn鍵斷裂的同時，有6個nh鍵形成答案a解析b項，指的是正反應速率；c項，指的是逆反應速率；d項，指的是正反應速率。7.可逆反應aa(g)bb(g)cc(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()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解析當正反應速率等于逆反應速率時，可逆反應達到平衡狀態。正、逆反應速率相等有以下幾種表現形式：若用同一物質表示：v正v逆；若用不同物質表示v逆v正化學方程式中的化學計量數之比。根據化學方程式中a、b、c間的計量關系，可知上述四個選項中，只有bv正(a)av逆(b)表示正、逆反應速率相等。8.在一個不傳熱的固定容積的密閉容器中，可逆反應ma(g)nb(g)pc(g)qq(g)(m、n、p、q為任意整數)達到平衡時的標志是()體系的壓強不再改變體系的溫度不再改變各組分的濃度不再改變各組分的質量分數不再改變反應速率vavbvcvqmnpq單位時間內m mol a斷鍵的同時有p mol c也斷鍵a. b.c. d.答案c解析由于m、n、p、q的關系未知，所以壓強不變不能作為平衡的標志；在整個平衡建立過程中，速率之比均等于化學計量數之比。9.一定條件下，在恒容密閉容器中，能表示反應x(g)2y(g)2z(g)一定達到化學平衡狀態的是()x、y、z的物質的量之比為122x、y、z的濃度不再發生變化容器中的壓強不再發生變化單位時間內生成n mol z，同時生成2n mol ya. b. c. d.答案c解析x、y、z的物質的量之比等于其化學計量數之比，不能說明反應已達到平衡狀態；中關系說明v逆v正，反應沒有達到平衡。10.在一定條件下，將3 mol a和1 mol b兩種氣體混合于固定容積為2 l的密閉容器中，發生如下反應：3a(g)b(g)xc(g)2d(g)。2 min末該反應達到平衡，生成0.8 mol d，并測得c的濃度為0.2 moll1。下列判斷錯誤的是()a.x1b.2 min內a的反應速率為0.3 moll1min1c.b的轉化率為50%d.若混合氣體的平均相對分子質量不變，則表明該反應達到平衡狀態答案c解析3a(g)b(g)xc(g)2d(g)起始(mol) 3 1 0 0轉化(mol) 3a a xa 2a平衡(mol) 33a 1a xa 2a由題意得：2a0.8 mol，a0.4 mol。0.2 moll1，x1，a正確；b項，v(a)0.3 moll1min1；c項，(b)100%40%；d項，由于氣體的總物質的量只有在平衡時才保持不變，所以平均相對分子質量不變能說明該反應達到平衡狀態。能力提升題11.在地殼中sio2和hf存在以下平衡：sio2(s)4hf(g)sif4(g)2h2o(g)h148.9 kjmol1(1)如果該反應在體積不變的密閉容器中發生，當反應達到平衡時 (填字母)。a.2v正(hf)v逆(h2o)b.v(h2o)2v(sif4)c.sio2的質量保持不變d.反應物不再轉化為生成物(2)若反應容器容積為2.0 l，反應時間8.0 min，容器內氣體的密度增大了0.12 gl1，在這段時間內hf的平均反應速率為 。答案(1)bc(2)0.001 0 moll1min1解析(1)平衡時，a項，v正(hf)2v逆(h2o)，錯誤；d項，反應繼續進行，只是轉化的生成物與分解的生成物相等，并不是不再轉化，錯誤。(2)密度增大了0.12 gl1，說明質量增加了0.24 g，根據差量法可知增加的質量相當于sio2的質量，即為0.24 g sio2，其物質的量為0.004 mol，則轉化的hf為0.016 mol，hf的反應速率為0.001 0 moll1min1。12.在2 l密閉容器內，800 時反應2no(g)o2(g)2no2(g)h0，n(no)隨時間的變化如下表：時間/s012345n(no)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)下圖中表示no2的變化的曲線是 。用o2表示從02 s內該反應的平均速率v 。(2)能說明該反應已達到平衡狀態的是 (填字母)。a.v(no2)2v(o2)b.容器內壓強保持不變c.v逆(no)2v正(o2)d.容器內密度保持不變答案(1)b1.5103 moll1s1(2)bc解析(1)該反應達到平衡時，n(no)0.007 mol，此時n(no2)0.013 mol，其濃度變化量為0.006 5 moll1，所以表示no2的變化曲線是b；02 s內v(no)0.003 moll1s1，則v(o2)v(no)0.003 moll1s11.5103 moll1s1。(2)中a表示的是同一方向的速率，在任何時候都成立，而d中容器的體積及氣體的總質量都不變，氣體的密度也始終不變。13.698 k時，向v l的密閉容器中充入2 mol h2(g)和2 mol i2(g)，發生反應：h2(g)i2(g)2hi(g)h26.5 kjmol1，測得各物質的物質的量濃度與時間變化的關系如圖所示。請回答下列問題：(1)v 。(2)該反應達到最大限度的時間是 ，該時間內平均反應速率v(hi) 。(3)下列說法中可以說明反應2hi(g)h2(g)i2(g)已達到平衡狀態的是 。a.單位時間內生成n mol h2的同時生成2n mol hib.溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化c.條件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化d.溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化(4)該反應達到平衡狀態時， (填“吸收”或“放出”)的熱量為 。答案(1)2(2)5 s0.316 moll1s1(3)a(4)放出41.87 kj解析(1)由圖知初始反應時，c(h2)c(i2)1 moll1，而