學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精2020-2021學年高中化學人教版選修4學案：2.3第1課時化學平衡狀態含解析第三節化學平衡第1課時化學平衡狀態學習目標核心素養1。了解化學反應的可逆性，了解可逆反應的概念、特點.2．了解化學平衡的建立.3．理解化學平衡的特征。1。變化觀念與平衡思想:形成調控化學反應限度或化學平衡狀態的思路方法，對化學反應限度的認識從靜態認識上升到動態認識。2．科學探究與創新意識：針對典型案例，能從化學反應的限度、化學反應速率等角度對化學反應和化工生產條件進行綜合分析。一、可逆反應與不可逆反應1．可逆反應(1）概念在相同條件下,既能向正反應方向進行又能向逆反應方向進行的反應。（2）表示方法約定采用“”表示，把從左向右的反應稱作正（向）反應，從右向左的反應稱作逆（向）反應。例如：SO2與H2O反應可表示為SO2＋H2OH2SO3。（3）特征可逆反應發生的條件相同，反應不能進行到底,反應物不能實現完全轉化，反應體系中，與化學反應有關的各種物質共存。2．不可逆反應有些反應的逆反應進行程度太小因而可忽略，把幾乎完全進行的反應叫不可逆反應，用“=”表示。例如:Ba2＋＋SOeq\o\al（2－，4）=BaSO4↓。二、化學平衡1．化學平衡的建立如果把某一可逆反應的反應物裝入密閉容器，其反應過程如下：(1)反應開始時:v（正)最大,v（逆)為零.(2)反應進行時：反應物濃度減小→v（正)逐漸變小。生成物濃度由零逐漸增大→v(逆)從零開始逐漸增大。（3)反應達到平衡時：v(正)＝v(逆），反應混合物中各組分的濃度不再發生變化。以上過程可用下圖表示：2．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，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。3．特點—-“五大特征”探究點一可逆反應1．可逆反應的特征（1）正反應和逆反應在相同條件下進行；否則，不是可逆反應.(2)正、逆反應同時進行，即進行的時間、地點是相同的，反應物和生成物共存。(3）無論一種反應物如何過量，其他反應物不可能反應完全.2．可逆反應中示蹤原子的存在當可逆反應：2SO2(g）＋O2（g）eq\o(,\s\up17(催化劑）,\s\do15(△))2SO3（g）進行到一定程度后，向體系中充入一定量的18O2,一段時間后,SO2、O2、SO3中均含有18O。3．可逆反應中的反應熱正反應和逆反應反應熱數值相等，符號相反。4．可逆反應中各成分物質的濃度（物質的量）范圍分別假設反應物、生成物中某（投料）相對較少物質完全反應，濃度為0,其他物質剩余濃度為最小極限，另一方各成分濃度則為最大極限，一種物質的濃度范圍在最大（小）極限之間。5．可逆反應與不可逆反應的區別可逆反應不可逆反應概念在相同條件下，既能向正反應方向進行又能向逆反應方向進行的反應。從左向右的反應稱為正反應，從右向左的反應稱為逆反應逆反應進行程度太小可以忽略、幾乎完全進行的反應叫不可逆反應表示方法用“”連接反應物與生成物用“="連接反應物與生成物特征(1）正、逆反應同時在相同條件下進行;(2）反應不能進行到底,反應物不能完全轉化為生成物；（3)可逆反應通常不能進行到底,反應物的轉化率不能達到100％，反應體系中得到的總是反應物與生成物的混合物反應能進行到底，反應物能完全轉化為生成物1．氫氣的燃燒2H2＋O2eq\o(=,\s\up17(點燃）)2H2O和水的電解2H2Oeq\o（=,\s\up17(電解））2H2↑＋O2↑互為可逆反應嗎？提示：二者不互為可逆反應。可逆反應必須在同一反應條件下進行。盡管兩個反應的反應過程相反，但反應條件不同，故二者不互為可逆反應。2．已知N2(g)＋3H2(g）2NH3(g）ΔH＝－92。4kJ/mol.在密閉容器中充入1molN2和3molH2使之反應，結果放出的熱量小于92。4kJ，為什么？提示:因為該反應為可逆反應，1molN2和3molH2不可能完全反應轉化為2molNH3.【例1】在密閉容器中進行反應：X2(g）＋Y2（g）2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1mol·L－1、0。3mol·L－1、0。2mol·L－1,在一定條件下，當反應達到平衡狀態時，各物質的濃度可能是（）A．c(Z）＝0.3mol·L－1B．c(X2）＝0。2mol·L－1C．c(Y2)＝0.4mol·L－1D．c(X2)＋c（Y2)＋c(Z）＝0.55mol·L－1【思路分析】【解析】假設反應由正反應方向開始進行,由于Y2(g）過量，則完全轉化時，Z(g）的濃度為0.4mol·L－1；假設反應由逆反應方向開始進行，則完全轉化時,X2(g）、Y2（g)的濃度分別為0。2mol·L－1、0。4mol·L－1。由題意知,該反應為可逆反應，反應物不可能完全轉化為生成物,生成物也不可能完全轉化為反應物,故A項正確,B、C項錯誤;又該反應是反應前后總體積不變的反應，反應達到平衡狀態時，不論X2、Y2、Z怎么變化，總物質的量不會改變，物質的總濃度也不會改變，即c(X2)＋c（Y2)＋c(Z）＝0.6mol·L－1，D項錯誤。【答案】A在一定條件下，可逆反應A2(g）＋B2(g)2C（g)達到平衡時，A2、B2和C的濃度分別為0.5mol/L、0.1mol/L、1。6mol/L，若用a、b、c分別表示A2、B2、C的初始濃度（mol/L)，則：(1)a、b應滿足的關系是a－b＝0。4.（2）a的取值范圍是0.4≤a≤1.3.解析：(1)由于在建立平衡的過程中A2、B2的濃度變化相同，所以兩者任何時刻濃度之差應等于a與b的差.amol/L－bmol/L＝0。5mol/L－0.1mol/L＝0.4mol/L，即a－b＝0.4。(2)若平衡從正向建立，即C的初始濃度為0,則初始濃度c（A2)＝0.5mol/L＋eq\f（1，2)×1。6mol/L＝1.3mol/L,c(B2）＝0。1mol/L＋eq\f（1,2)×1.6mol/L＝0。9mol/L.若平衡從逆向建立，即B2的初始濃度為0，則A2的初始濃度為0。4mol/L，此時C的初始濃度為1.6mol/L＋2×0.1mol/L＝1。8mol/L.因此有0。4≤a≤1。3,0≤b≤0。9.探究點二判斷可逆反應是否達到平衡的標志1．直接標志：v正＝v逆,要求大小相等,方向相反。（1）速率標志：指“等”，即v正＝v逆，有兩層含義：對于同一物質而言，該物質的生成速率等于它的消耗速率;對于不同的物質而言，反應速率之比等于化學方程式中的化學計量數之比，但必須是不同方向的反應速率。(2)含量標志：指“定”，即反應混合物中各組分的含量保持不變。2．間接標志：指所表述的內容并非直接而是間接反映“等”和“定"的意義。（1)反應物的轉化率保持不變。(2)產物的產率保持不變.(3）絕熱的恒容反應體系中的溫度保持不變.（4)某化學鍵的破壞速率和生成速率相等。3．“特殊”標志：指所表述的內容并不能適用所有反應，只適用于某些反應達到化學平衡狀態。（1）體系中氣體物質的總質量保持不變。（2)體系中氣體物質的總物質的量（或體積或分子個數)保持不變。（3)體系中氣體物質的平均相對分子質量保持不變.(4)氣體的總壓強不再發生改變。（恒容密閉容器中)(5)體系中氣體的密度不再發生改變。（恒壓密閉容器中)以上五項中,對于Δn≠0的可逆反應，除(1）外均可作為判斷反應達到平衡狀態的標志；但對于Δn＝0的可逆反應，此五項均不能作為判斷反應達到平衡的標志.4．以反應mA(g)＋nB（g）pC（g)＋qD(g）為例來說明特別提醒：(1)可逆反應達到平衡狀態時有兩個核心判斷依據：①正反應速率和逆反應速率相等。②反應混合物中各組成成分的百分含量保持不變。依據其他有關的量判斷可逆反應是否達到平衡狀態時，最終都要回歸到這兩個核心依據上來。(2）“不一定平衡”是指在現有條件下無法判斷是否達到平衡。1．在一定溫度下的恒容密閉容器中發生反應N2＋3H22NH3,當c（N2)c(H2）c(NH3）＝132時，能說明該反應達到平衡狀態嗎？提示：不能.當c(N2）、c（H2)、c（NH3）不再隨時間變化時，即說明反應達到平衡，且N2、H2、NH3的物質的量濃度之比不一定等于其化學計量數之比。2．對于可逆反應N2＋3H22NH3，若v正（N2)＝v逆（NH3)，此時反應是否達平衡狀態？3v正（N2)＝v正(H2）呢？提示：第一種情況不是平衡狀態。因為對于同一反應用不同反應物表示反應速率時,反應速率與方程式中的各物質的化學計量數成正比。v正（N2)＝v逆（NH3)時，正、逆反應速率并不相等，而是正反應速率大于逆反應速率。平衡時應為2v正(N2)＝v逆（NH3)。第二種情況也不是平衡狀態.因為N2和H2都是反應物，在反應的任何時段都會有3v正（N2)＝v正（H2）。若是3v正(N2）＝v逆(H2）,就是平衡狀態。【例2】可逆反應:2NO22NO＋O2在體積固定的密閉容器中進行，達到平衡狀態的標志是()①單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO2②單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO③用NO2、NO、O2表示的反應速率的比為221的狀態④混合氣體的顏色不再改變的狀態⑤混合氣體的密度不再改變的狀態⑥混合氣體的壓強不再改變的狀態⑦混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦C．①③④⑤ D．全部【思路分析】解答本題可以從化學平衡的直接標志和間接標志進行分析判斷。【解析】①中單位時間內生成nmolO2的同時必消耗2nmolNO2，同種物質的生成速率和消耗速率相等，所以①能說明已達到平衡狀態，②所描述的都是指正反應方向的速率，無法判斷；③無論達到平衡與否，同一方向的速率之比總是等于方程式中的化學計量數之比；④有色氣體的顏色不變能夠說明已達到化學平衡狀態；因容器體積固定，密度是一個常數，所以⑤不能說明；該反應是一個反應前后氣體體積不等的反應，容器的體積又固定,所以⑥⑦均能說明已達到平衡狀態。【答案】A在一定溫度下的定容容器中,當下列哪些項不再發生變化時,表明反應A(g）＋2B（g）C(g）＋D(g)已達到平衡狀態(B)①混合氣體的壓強②混合氣體的密度③B的物質的量濃度④混合氣體的總物質的量⑤混合氣體的平均相對分子質量⑥v（C）與v(D）的比值⑦混合氣體的總質量⑧混合氣體的總體積A．①②③④⑤⑥⑦⑧ B．①③④⑤C．①②③④⑤⑦ D．①③④⑤⑧解析：題給反應是一個反應前后氣體分子數不相等的反應，因此在定容容器中，若①混合氣體的壓強、③B的物質的量濃度、④混合氣體的總物質的量、⑤混合氣體的平均相對分子質量不再變化，則均能證明該反應達到化學平衡狀態。②中ρ＝eq\f（m總，V）始終不變化；⑥中沒有指明是正反應速率還是逆反應速率,無法判斷;⑦混合氣體的總質量始終不變化；⑧在定容容器中,混合氣體的總體積始終不變化。1．下列有關可逆反應的說法不正確的是(C)A．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B．2HIeq\o(，\s\up17（△))H2＋I2是可逆反應C．CaCO3eq\o（，\s\up17（△）)CaO＋CO2↑是可逆反應D．只有可逆反應才存在化學平衡解析：CaCO3受熱才能分解，CaO與CO2在常溫下就能發生化合反應，兩個反應條件不同，是不可逆反應。可逆反應中反應物不能完全轉化為生成物,即反應不能進行到底。故正確答案為C.2．下列對于反應C(s）＋H2O(g）CO(g)＋H2(g)的描述正確的是（D）A．達平衡時,各反應物和生成物濃度相同B．增大壓強,對此反應速率無影響C．達平衡時,c（H2O)c(CO）＝11D．達平衡時,H2O轉化為CO的速率等于CO轉化為水的速率解析：A項中平衡時各反應物和生成物的濃度不變，但不一定相同，A錯；B項中增大壓強,反應速率增大，B錯；C項平衡時c（H2O)、c（CO）不再變化，但不一定是c（H2O）c（CO）＝11，C錯;D項說明v正（H2O）＝v逆（H2O），D正確。3．對可逆反應4NH3（g）＋5O2（g)4NO（g)＋6H2O(g），下列敘述正確的是(A）A．達到化學平衡時，4v正(O2）＝5v逆（NO）B．若單位時間內生成xmolNO的同時，消耗xmolNH3,則反應達到平衡狀態C．達到化學平衡時,若增加容器容積，則正反應速率減小,逆反應速率增大D．化學反應速率關系是：2v正（NH3）＝3v正(H2O）解析：本題綜合考查化學平衡的建立及外界條件對化學反應速率的影響。根據不同物質表示同一反應時的速率關系可知,v逆(O2)v逆(NO)＝54，v逆（NO)＝eq\f(4，5）v逆（O2),代入A中表達式知v正（O2)＝v逆(O2），A正確；NO的生成與NH3的消耗均表示正反應速率，故B不正確；達到平衡時，增加容器容積，反應物、生成物濃度同時減小，正、逆反應速率同時減小，C不正確。在反應的任意狀態總有v正(NH3)v正（H2O）＝46即3v正（NH3)＝2v正（H2O),D不正確。4．在一密閉容器中進行反應：2SO2(g)＋O2(g)eq\o（，\s\up17(催化劑）,\s\do15(△））2SO3(g).已知反應過程中某一時刻SO2、O2、SO3的濃度分別為0.2mol/L、0。1mol/L、0。2mol/L.當反應達到平衡時,可能存在的數據是(B）A．SO2為0。4mol/L、O2為0.2mol/LB．SO3為0.25mol/LC．SO2、SO3均為0.15mol/LD．SO3為0。4mol/L解析:A項數據表明，題中0.2mol/L的SO3完全轉化成了SO2和O2,即平衡時,c（SO3)＝0，這是不可能的;B項可能；C項數據表明SO2、SO3均在原濃度基礎上減少了0。05mol/L，這也是不可能的；D項數據表明SO2完全轉化成了SO3，即平衡時c（SO2)＝0,c（O2)＝0，這也是不可能的。5．一定溫度下，反應N2O4（g)2NO2(g）的焓變為ΔH。現將1molN2O4充入一恒壓密閉容器中，下列示意圖能說明反應達到平衡狀態的是（D)A．①② B．②④C．③④ D．①④解析:因反應容器保持恒壓，且反應前后氣體分子數不相等，所以達到平衡前容器體積隨反應進行而不斷變化，結合ρ＝m/V可知，若氣體密度不再變化，說明容器體積不再變化，即氣體的物質的量不再變化，反應達到平衡狀態，①符合題意；無論是否達到平衡，反應的ΔH都不變，②不符合題意；反應開始時，加入1molN2O4,隨著反應的進行，N2O4的濃度逐漸變小,故v正（N2O4)逐漸變小,直至達到平衡，而圖像與之不符，③不符合題意；N2O4的轉化率不再變化,說明N2O4的濃度不再變化,反應達到平衡狀態，④符合題意。綜上所述,D項正確.6．一定溫度下，可逆反應:A（g）＋3B（g)2C(g）達到平衡狀態的標志是(A）A．C生成的速率與C分解的速率相等B．單位時間內生成nmolA,同時生成3nmolBC．A、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：化學平衡狀態的標志是正反應速率與逆反應速率相等.C的生成速率是正反應速率,C的分解速率是逆反應速率，A正確;生成nmolA和生成3nmolB表示的都是逆反應速率，B錯誤；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,C錯誤；假如平衡時A、B、C三物質的分子數之比等于132，這也是一種特殊情況,而不是平衡的標志，D錯誤。7．一定溫度下，在固定容積的密閉容器中，可