第2章 第3节 第1课时 化学平衡状态Word格式.docx

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L－1）　　0.1　　0.3　　　0.2

改变浓度/（mol·

L－1）　　0.1　　0.1　　　0.2

终态浓度/（mol·

L－1）　　0　　　0.2　　　0.4

假设反应逆向进行到底：

L－1）　　0.2　　0.4　　　0

平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈（0,0.2），Y2∈（0.2，0.4），Z∈（0,0.4）。

[题组·

冲关]

题组1　可逆反应的判断

1．下列各组两个反应互为可逆反应的是（　　）

①2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O与CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3

②H2SO4（浓）＋2HBr===2H2O＋Br2＋SO2与Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4

③2NO2N2O4与N2O42NO2

④2SO2＋O2

2SO3与2SO3

2SO2＋O2

A．①②　　B．②③

C．③④D．②④

【解析】　可逆反应必须是在同一条件同时向两个方向进行的反应。

【答案】　C

2．根据化学反应进行的________，可分为________和________。

判断下列反应，属于可逆反应的是____________________________________________，

属于不可逆反应的是________。

①二氧化硫的催化氧化　②氮气和氢气的化合　③水的电解　④可燃物的燃烧　⑤氨气溶于水　⑥氯气溶于水　⑦二氧化硫和水的反应　⑧三氧化硫和水的反应　⑨铁置换硫酸铜溶液中的铜

【答案】　程度　可逆反应　不可逆反应　①②⑤⑥⑦　③④⑧⑨

题组2　可逆反应的特征

3．下列说法正确的是（　　）

A．可逆反应的化学反应速率是指正反应速率

B．在可逆反应里正反应的速率是正值，逆反应的速率是负值

C．在一定条件下，当可逆反应的正反应速率与逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这就是该反应所达到的限度

D．对于可逆反应来说，反应物转化为生成物没有一定的限度

【解析】　可逆反应的化学反应速率既包括了正反应速率又包括了逆反应速率，A错；

在可逆反应里正反应的速率、逆反应的速率都取正值，B错；

C考查化学反应限度的概念，C正确；

对于可逆反应来说，反应物转化为生成物有一定的限度，D错。

4．在一定体积的密闭容器中进行反应：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）。

已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L。

当反应达到平衡时，可能存在的数据是（　　）

【导学号：

29910020】

A．N2为0.2mol/L，H2为0.6mol/L

B．N2为0.15mol/L

C．N2、H2均为0.18mol/L

D．NH3为0.4mol/L

【解析】　反应为可逆反应，反应体系中任何一种物质的转化率都小于100%，所以A、D错误；

从题给量的关系知无论反应进行到什么程度，c（N2）∶c（H2）＝1∶3，因此两者不可能同时均为0.18mol/L。

【答案】　B

化学平衡状态

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。

2．化学平衡状态的特征

有下列两个可逆反应。

反应1：

在体积固定的密闭容器中进行可逆反应：

2NO2（g）2NO（g）＋O2（g）。

其中NO2是红棕色气体。

反应2：

H2（g）＋I2（g）2HI（g）。

其中I2（g）是紫色的。

以上两个反应过程中，有下列情况：

①同一物质正反应速率等于逆反应速率。

②混合气体的颜色不再改变。

③混合气体的密度不再改变。

④混合气体的压强不再改变。

⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变。

⑥对于反应1，单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2。

⑦对于反应2，用H2、I2和HI表示的反应速率之比为1∶1∶2。

问题思考：

（1）上述情况中能作为反应1达到平衡状态标志的是哪几个？

（2）上述情况中能作为反应2达到平衡状态标志的是哪几个？

（3）若在标准状况下发生反应2（此时碘单质为固体），情况⑤能否作为反应2达到平衡状态的标志？

【解析】　

（1）对于反应2NO2（g）2NO（g）＋O2（g），当同一物质的正、逆反应速率相等v（正）＝v（逆），反应处于平衡状态，①正确；

混合气体的颜色不再改变时，说明c（NO2）一定，故反应处于平衡状态，②正确；

气体的密度ρ＝

，其中气体的质量和容器的容积是定值，故气体的密度不变不能作为达到平衡状态

的标志，③错误；

由于该反应为反应前后气体体积变化的反应，故密闭容器中的压强不变，表明反应处于平衡状态，④正确；

混合气体的相对分子质量

＝

，该反应中气体的质量始终保持不变，而气体的物质的量为变量，故平均相对分子质量（

）为变量，当变量保持不变时，表明反应处于平衡状态，⑤正确；

单位时间内生成O2和生成NO2的反应方向相反，且二者的物质的量之比为1∶2，故反应处于平衡状态，⑥正确。

（2）对于反应：

H2（g）＋I2（g）2HI（g），当同一物质的正、逆反应速率相等时，反应处于平衡状态，①正确；

混合气体的颜色（I2蒸气）不再改变时，说明c（I2）一定，反应处于平衡状态，②正确；

由于气体的质量

和气体的容积是定值，故气体的密度不变不能作为平衡状态的标志，③错误；

由于该反应为反应前后气体体积不变的反应，容器中气体的物质的量保持不变，则容器中的压强不变，反应不一定处于平衡状态，④错误；

由于该反应气体的质量、气体的物质的量是定值，故气体的平均相对分子质量不变时，不能判断反应是否处于平衡状态，⑤错误；

反应的任何时刻，用H2、I2和HI表示的反应速率之比均为1∶1∶2，⑦错误。

（3）反应2中，若I2为固体时，混合气体的平均相对分子质量为变量，当变量保持不变时，表明反应处于平衡状态。

【答案】　

（1）①、②、④、⑤、⑥　

（2）①、②　（3）能

化学平衡状态的判断

1．判断依据（满足其一即可）

（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。

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）对于绝热反应，体系温度保持不变，说明已达到平衡状态。

题组1　化学平衡状态的建立

1．在一定条件下，使SO2和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是（　　）

A．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零

B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变

C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变

D．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零

【解析】　根据化学平衡的建立过程可知：

反应从正反应方向开始，v正最大，v逆＝0，最后达平衡时，v正＝v逆≠0。

【答案】　A

2．在200℃时，将amolH2（g）和bmolI2（g）充入体积为VL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________（填“v正”或“v逆”，下同）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）________（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），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等都将________。

【解析】　反应开始时，c（H2）＝

mol/L，c（I2）＝

mol/L，c（HI）＝0，此时v正最大，v逆＝0；

随着反应的进行，c（H2）减小，c（I2）减小，c（HI）增大，故v正减小，v逆增大；

当反应进行至v正＝v逆时，各组分的浓度保持不变，即反应处于平衡状态。

【答案】　

（1）

mol/L　

mol/L　0　v正　v逆

（2）减小　减小　增大　减小　增大　（3）相等　不变

题组2　化学平衡状态的判断

3．在一定温度下，将2molNO2气体通入恒容密闭容器中，发生如下反应：

2NO2（g）N2O4（g）。

下列不能说明反应达到平衡的是（　　）

A．N2O4浓度不再改变

B．NO2的分解速率等于N2O4的生成速率

C．混合气体的颜色不变

D．混合气体中NO2百分含量不变

【解析】　N2O4浓度不再改变，反应达到平衡状态，A说法正确；

NO2的分解速率和N2O4的生成速率均为正反应速率，不能作为平衡标志，B说法错误；

混合气体的颜色不变，NO2的浓度不再发生变化，反应达到平衡状态，C说法正确；

混合气体中NO2百分含量不变，反应达到平衡状态，D说法正确。

4．在一定温度下，反应2NO2N2O4在固定体积的容器中达平衡的标志是

（　　）

A．单位时间内反应物减少的分子数等于生成物增加的分子数

B．数值上v（NO2生成）＝2v（N2O4消耗）

C．混合气体的颜色不随时间的变化而变化

D．密度不随时间的变化而变化

【解析】　A项，反应物减少和生成物增加均为正反应，无法说明v正＝v逆；

B项，v（NO2生成）和v（N2O4消耗）均为逆反应，无法说明v正＝v逆；

C项，气体颜色不变化，说明c（NO2）不变，正确；

D项，m（气体）不变，V（气体）不变，故ρ（气体）＝

不变，不能作为平衡的标志。

5．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡H2NCOONH4（s）2NH3（g）＋CO2（g）。

①2v（NH3）＝v（CO2）　②密闭容器中总压强不变　③密闭容器中混合气体的密度不变　④密闭容器中氨气的体积分数不变　⑤密闭容器中c（NH3）不变

能判断该反应已经达到化学平衡的是（　　）

A．②③⑤B．②③④

C．①④⑤D．全部

【解析】　①没说明正反应速率和逆反应速率，故不能作为依据，②密闭容器中总压强与气体物质的量成正比，只有平衡时n（气）不变，故压强可以作为依据；

③ρ＝

，m（气）可变，故可以作为依据；

④n（NH3）∶n（CO2）＝2∶1，故氨气的体积分数为恒值，不能作为依据；

⑤根据定义，可以作为依据。

学业分层测评（七）

（建议用时：

45分钟）

[学业达标]

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

【解析】　可逆反应中反应物与生成物同时存在。

2．如图是可逆反应X2＋3Y22Z在反应过程中的反应速率（v）与时间（t）的关系曲线，下列叙述正确的是（　　）

A．t1时，只有正方向反应

B．0～t1，c（Z）在减小

C．t2～t3，反应不再进行

D．t2～t3，各物质的浓度不再发生变化

【解析】　根据v－t图像，对于该可逆反应t1时刻正、逆反应都在进行，0～t1时段v正>

v逆，c（Z）在增大；

t2时刻v正＝v逆，说明反应达到化学平衡状态；

t2～t3时段，反应仍在进行，但由于v正＝v逆，所以各物质的浓度不再发生变化。

【答案】　D

3．在一定温度下，可逆反应X（g）＋3Y（g）2Z（g）达到反应限度的标志是

A．Z的生成速率和X的分解速率相等

B．单位时间内生成nmolX，同时生成了3nmolY

C．X、Y、Z的浓度不再变化

D．X、Y、Z的分子个数之比为1∶3∶2

【解析】　Z的生成速率与X的分解速率相等，都是正反应速率且速率之比不等于化学计量数之比，没有达到平衡状态，故A错误；

单位时间内生成nmolX，同时生成3nmolY，都是逆反应，不能说明正逆反应速率相等，故B错误；

各组分浓度不变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故C正确；

平衡时各物质的分子数关系取决于反应起始物质的量以及转化的程度，不能用来判断是否达到平衡状态，故D错误。

4．一定条件下，可逆反应2AB＋3C，在下列四种状态中处于平衡状态的是（　　）

正反应速率

逆反应速率

A

vA＝2mol/（L·

min）

vB＝2mol/（L·

B

vC＝2mol/（L·

C

vA＝1mol/（L·

D

vC＝1.5mol/（L·

【解析】　v正与v逆比值等于其化学计量数之比时，说明达到化学平衡状态。

5．判断A（g）＋B（g）C（g）＋D（g）是否达到平衡的依据为（　　）

A．压强不随时间改变

B．气体的密度不随时间改变

C．c（A）不随时间改变

D．单位时间里生成C和D的物质的量相等

【解析】　假设平衡右移，气体的质量、物质的量均不改变，所以气体压强、体积均不改变，依据ρ＝

可知，密度也不变，A、B选项均不符合题意；

D选项，均是表示正反应速率，不符合题意。

6．在一定温度下的恒容密闭容器中，当下列物理量不再变化时，①混合气体的压强　②混合气体的密度　③B的物质的量浓度　④气体的总物质的量

能说明反应：

A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g）已达到平衡状态的是（　　）

A．①③B．②③

C．①④D．②④

【解析】　此反应中A为固态，反应前后气体的物质的量不变，故混合气体的压强不变并不能说明反应达到平衡，①④项错误；

ρ＝

，m气变化而V总不变，所以ρ不变时，可以说明反应达到平衡，②项正确；

反应物的浓度和生成物的浓度不再改变可以说明反应已经达到平衡，所以B的物质的量浓度不变，可以说明反应达到平衡，③项正确。

7．下列说法中，可以证明反应：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）已达到平衡状态的是（　　）

①1个N≡N键断裂的同时有3个H—H键形成

②N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2

③1个N≡N键断裂的同时有6个N—H键形成

④N2、H2、NH3的浓度不再变化

A．①④B．②③

C．①③D．②④

【解析】　①中有一个N≡N键断裂时，也应有3个H—H键断裂，即与3个H—H键形成是相反方向的，v正＝v逆，故能说明反应达到平衡状态；

②平衡时，N2、H2、NH3的分子数之比不一定为1∶3∶2；

③中一个N≡N键断裂的同时必定形成6个N—H键，也不能说明反应达到平衡；

④中各物质浓度不变，是化学平衡状态的重要标志之一，反应达到平衡。

8．某反应进行过程中，各物质物质的量的变化情况如图所示。

下列说法正确的是（　　）【导学号：

29910022】

A．C、D是生成物

B．反应的化学方程式：

2A＋B

2C

C．2min后各物质的物质的量不再变化

D．该反应不是可逆反应

【解析】　A项，由图示知反应过程中D的物质的量保持不变，故作催化剂；

由2min未知A、B、C共存，且Δn（A）∶Δn（B）∶Δn（C）＝2∶1∶2，故反应为可逆反应；

反应方程式为2A＋B

2C，B、D两项错误。

9．在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：

甲：

C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）;

乙：

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

现有下列状态：

①混合气体平均相对分子质量不再改变　②恒温时，气体压强不再改变　③各气体组成浓度相等　④反应体系中温度保持不变　⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍　⑥混合气体密度不变

⑦单位时间内，消耗水蒸气质量与生成氢气质量比为9∶1　其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是（　　）

A．①②⑤B．③④⑥

C．⑥⑦D．④⑤

【解析】　甲容器中，碳为固态，该可逆反应属于反应前后气体体积不相等的反应；

乙容器中，反应属于等气体体积反应，气体相对分子质量、密度、压强都始终不变，①②⑥错误；

各组分浓度相等，不能判断反应达到平衡状态，③错误；

对于任何一个可逆反应，随着反应进行，体系温度会发生变化，当温度不改变时，说明反应达到平衡状态，④正确；

生成氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍，经转化，水中氢氧键断裂速率等于生成氢氧键速率，达到平衡状态，⑤正确；

消耗水蒸气与生成氢气是同一方向，不能判断达到平衡状态，⑦错误。

10．向含有2mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）　ΔH＝－QkJ·

mol－1（Q>

0），充分反应后生成SO3的物质的量________2mol（填“<

”、“>

”或“＝”，下同），SO2的物质的量________0mol，转化率________100%，反应放出的热量________QkJ。

【解析】　根据可逆反应的特点：

正、逆反应均不能进行彻底，转化率小于100%进行分析。

【答案】　<

　>

　<

11．698K时，向VL的密闭容器中充入2molH2（g）和2molI2（g），发生反应：

H2（g）＋I2（g）2HI（g）　ΔH＝－26.5kJ·

mol－1，测得各物质的物质的量浓度与时间变化的关系如图所示。

请回答下列问题：

（1）V＝________。

（2）该反应达到最大限度的时间是________，该时间内平均反应速率v（HI）＝________。

（3）该反应达到平衡状态时，________（填“吸收”或“放出”）的热量为________。

【解析】　

（1）由图知初始反应时，c（H2）＝c（I2）＝1mol·

L－1，而加入的H2和I2的物质的量均为2mol，所以V＝2。

（2）反应达到最大限度即达到化学平衡，所需时间为5s，v（HI）＝

＝0.316mol·

L－1·

s－1。

（3）可逆反应从正反应建立，所以需放出热量。

由反应：

mol－1，达到平衡时共生成n（HI）＝1.58mol·

L－1×

2L＝3.16mol，所以放出的热量为

×

3.16mol＝41.87kJ。

【答案】　

（1）2　

（2）5s　0.316mol·

s－1

（3）放出　41.87kJ

12．在2L密闭容器内，800℃时反应2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）体系中，n（NO）随时间的变化如下表：

时间（s）

1

2

3

4

5

n（NO）（mol）

0.02

0.010

0.008

0.007

（1）上图表示NO2的浓度变化的曲线是________。

用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v＝________。

（2）能说明该反应已达到平衡状态的是________（填序号）。

a．v（NO2）＝2v（O2）B．容器内压强保持不变

c．v逆（NO）＝2v正（O2）D．容器内密度保持不变

【解析】　

（1）由起始n（NO）＝0.02mol⇒c（NO）＝

＝0.01mol·

L－1，再结合2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）可知c（NO2）<

0.01mol·

L－1，故曲线b表示c（NO2）的变化；

v（NO）＝

＝3×

10－3mol·

s－1，v（O2）＝

v（NO）＝1.5×

（2）a项，未注明正、逆反应速率；

b项，该反应前后气体计量数不相等，故压强不变说明达到平衡；

c项，v逆（NO）＝2v逆（O2）＝2v正（O2），故说明达到平衡；

d项，m（气）不变，V（气）不变，故ρ＝

为恒值。

【答案】　

（1）b　1.5×

s－1　

（2）bc

[能力提升]

13．在一定温度下，下列叙述不是可逆反应A（g）＋3B（g）2C（g）＋2D（s）达到平衡的标志是（　　）

①C的生成速率与C的分解速率相等　②单位时间内生成amolA，同时生成3amolB　③A、B、C的浓度不再变化　④A、B、C的分压强不再变化　⑤混合气体的总压强不再变化　⑥混合气体的物质的量不再变化　⑦单位时间内消耗amolA，同时生成3amolB　⑧A、B、C、D的分子数之比为1∶3∶2∶2

A．②⑧B．②⑤⑧

C．①③④⑦D．②⑤⑥⑧

【解析】　①C的生成速率与C的分解速率相等，说明正逆反应速率相