人教版化学选修四2231《化学平衡状态》学案1Word下载.docx

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开始时

c（N2）最大c（H2）最大

最大

c（NH3）为零

为零

进行中

c（N2）减小c（H2）减小

减小

c（NH3）增大

增大

平衡时

c（N2）不变c（H2）不变

不变

c（NH3）不变

2.以上过程用速率—时间（v－t）图像可表示为

]。

[归纳总结]

1．化学平衡状态

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。

也就是在给定条件下，反应达到了“限度”，这种状态称为化学平衡状态，简称为化学平衡。

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。

[活学活用]

1．在200℃时，将1molH2（g）和2molI2（g）充入到体积为VL的密闭容器中，发生反应：

I2（g）＋H2（g）2HI（g）　ΔH＝－ckJ·

mol－1

（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，反应混合物的总物质的量为__________mol。

此时放出的热量Q______ckJ（填“＝”、“>

”或“<

”）。

答案　

（1）mol·

L－1　mol·

L－1　0　v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3mol。

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ckJ。

探究点二　化学平衡状态的判断依据与方法

1．可逆反应达到平衡的重要特征（平衡的实质）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②③④。

①单位时间内生成nmolA，同时生成3nmolB

②生成C的速率与C分解的速率相等

③3v正（A）＝v逆（B）

④单位时间内生成nmolA，同时生成2nmolC

2．可逆反应达到平衡后，其平衡结果的标志是反应混合物中各组分的含量保持不变。

在一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：

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②④。

①混合气体的总物质的量　②B的物质的量浓度

③容器内气体的压强　④混合气体的密度

化学平衡状态的判断

1．判断依据

（1）正反应速率与逆反应速率相等，v正＝v逆

①对同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率。

②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。

可逆反应具备这两个依据之一（同时另一条件肯定也满足），则就达到了化学平衡状态，否则就没达到。

2．判断方法

（1）对于纯气体反应，如mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）：

①若m＋n≠p＋q，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。

②若m＋n＝p＋q，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）、气体密度总保持不变（r＝m/n，ρ＝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）：

①气体质量不变⇒达到平衡；

②若b≠c＋d，则n气、气、p总、ρ不变均说明已达到平衡；

③若b＝c＋d，则n气、p总不变不能判断是否达到平衡状态，气、ρ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：

2NO22NO＋O2在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是（　　）

①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2

②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO

③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态

④混合气体的颜色不再改变的状态

⑤混合气体的密度不再改变的状态

⑥混合气体的压强不再改变的状态

⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦

C．①③④⑤D．全部

答案　A

解析　依据v正＝v逆≠0判断：

①单位时间内生成nmolO2的同时必消耗2nmolNO2，①能说明反应已达平衡；

②描述均是正方向，无法判断；

③无论反应是否达平衡，均有此关系；

依据组成一定判断：

④NO2（红棕色）为有颜色的气体，颜色不变能说明反应体系中NO2浓度一定，已达到平衡；

⑤因ρ＝，反应前后，m、V均不变，ρ也不变，不能说明反应达到平衡；

这是一个不等体反应，⑥⑦均能说明反应已达平衡。

3．一定温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应：

mA（s）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），当m、n、p、q为任意正整数时，下列状态：

①体系的压强不再发生变化，②体系的密度不再发生变化，③各组分的物质的量浓度不再改变，④各组分的质量分数不再改变，⑤反应速率vB∶vC∶vD＝n∶p∶q，其中，能说明反应已达到平衡的是（　　）

A．③④B．②③④

C．①②③④D．①②③④⑤

答案　B

解析　若n＝p＋q，压强不变时，不能说明反应已达到平衡；

根据ρ＝，随着反应的进行，m（气）变而V不变，故ρ是变量，当ρ不变时，反应已达到平衡。

1．模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方法，对于2HBr（g）H2（g）＋Br2（g）反应，下列四个图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是（　　）

答案　C

解析　只有C项说明三种物质共存，是可逆反应。

2．在一密闭容器中进行反应：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）。

已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol·

L－1、0.1mol·

L－1、0.2mol·

L－1。

当反应达到平衡时可能存在的数据是（　　）

A．SO2为0.4mol·

L－1，O2为0.2mol·

L－1

B．SO3为0.25mol·

C．SO2、SO3均为0.15mol·

D．SO3为0.4mol·

解析　A项数据表明，题中0.2mol·

L－1的SO3完全转化成了SO2和O2，即平衡时，c（SO3）＝0，这是不可能的；

B项说明在题给浓度的基础上又有0.05mol·

L－1SO2和0.025mol·

L－1O2反应生成了0.05mol·

L－1SO3，这是可能的；

C项数据表明SO2、SO3的浓度都在原浓度基础上减少了0.05mol·

L－1，这也是不可能的；

D项数据说明SO2完全转化成了SO3，即平衡时c（SO2）＝0，c（O2）＝0，这也是不可能的。

3．恒温恒容条件下，发生化学反应H2（g）＋I2（g）2HI（g），下列选项中不能作为达到平衡的标志的是（　　）

A．混合气体颜色不再变化

B．单位时间内生成nmol氢气的同时生成nmol碘蒸气

C．若该反应在隔热密闭体积恒定的容器中进行反应，体系的温度不再变化

D．2v正（H2）＝v逆（HI）

解析　单位时间内生成nmolH2（g）是逆反应，生成nmolI2（g）也是逆反应，故无法判断反应是否达平衡。

4．对于恒容密闭容器中发生的可逆反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH<

0，能说明反应达到化学平衡状态的为（　　）

A．断开一个N≡N键的同时有6个N—H键生成

B．混合气体的密度不变

C．混合气体的平均相对分子质量不变

D．N2、H2、NH3分子数比为1∶3∶2的状态

解析　断开N≡N键与生成N—H键是同一个反应方向，A不对；

恒容密闭容器混合气体密度始终不变；

平均相对分子质量r＝，反应过程中m始终不变，若r不变，则n不变，说明反应已达平衡。

5．550℃时，有如下反应：

2SO2＋O22SO3　ΔH<

0。

（1）把2molSO2和1molO2放入恒容的密闭容器中，判断该反应达到平衡状态的标志是__________（填字母）。

a．SO2和SO3浓度相等

b．SO2百分含量保持不变

c．容器中气体的压强保持不变

d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等

e．容器中混合气体的密度保持不变

（2）

（1）中所述反应到达平衡后，再向混合气体中充入一定量的18O2，足够长的时间后，18O原子________（填字母）。

a．只存在于O2中

b．只存在于O2和SO3中

c．只存在于O2和SO2中

d．存在于O2、SO2和SO3中

答案　

（1）bc　

（2）d

解析　

（1）到达平衡时，各组分百分含量不变，所以b正确。

这是一个不等体反应，压强不变，说明反应已达平衡，c正确。

（2）可逆反应表现为正、逆反应均在进行，随着正反应的进行，18O会存在于SO3中，随着逆反应的进行，18O又会存在于SO2中。

[基础过关]

一、化学平衡状态的建立与特征

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

解析　化学平衡建立过程中