同步备课一体资料之化学鲁科必修2讲义第2章 化学键 化学反应与能量 第2节 第2课时Word文档下载推荐.docx

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条件一定时，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变。

⑤变：

外界条件发生改变时，原平衡状态被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡状态。

【议一议】

1．在密闭容器中充入2molSO2和1molO2，在一定条件下发生反应2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g），当充分反应后，最终容器中能否得到2molSO3?

答案　不能，因为可逆反应不能进行彻底。

2．在密闭容器中进行反应2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g），当SO2、O2、SO3的浓度之比为2∶1∶2时能否说明该反应达到化学平衡状态？

答案　不能，因为不能说明各组分的浓度一定不变。

也不能说明该反应的正、逆反应速率相等。

二、化学平衡移动

1．实验探究温度改变对化学平衡的影响

2NO2N2O4（正反应方向为放热反应）受温度的影响

（1）现象

温度改变

混合气体颜色

c（NO2）

升温（浸入热水）

变深

增加

降温（浸入冷水）

变浅

减小

（2）结论

当其他条件不变时，升高反应体系的温度，化学平衡向吸热反应方向移动；

降低反应体系的温度，化学平衡向放热反应方向移动。

2．化学平衡移动的含义

对一个化学平衡状态改变条件时，原来的化学平衡将被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动。

3．影响化学平衡移动的因素

影响因素有温度、反应物浓度、压强等。

　升高温度，化学平衡一定向正反应方向移动吗？

答案　不一定，若正反应是吸热反应，则升高温度，化学平衡向正反应方向移动；

若正反应为放热反应，则升高温度，化学平衡向逆反应方向移动。

一、可逆反应的特点

1．正反应和逆反应发生条件相同。

2．正、逆反应同时存在，同时进行。

3．反应不能进行彻底，各反应物和生成物同时存在。

4．能量转化互逆。

若正反应吸收能量，则逆反应释放能量。

【例1】　可逆反应2SO2＋O22SO3，若用2molSO2和1mol18O2在一定条件下，经足够长的时间反应。

下列情况可能出现的是（　　）

A．18O原子完全存在于SO3中

B．18O原子存在于O2、SO2、SO3中

C．生成2molSO3

D．SO2、SO3均为1.5mol

解析　可逆反应在相同条件下，可以向正、逆两个反应方向进行，反应体系中各物质同时存在，由于三种物质均含有氧元素，故

O原子可能存在于三种物质中；

C项，该反应是可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，错误；

D项，根据硫元素质量守恒：

n（SO2）＋n（SO3）＝2mol。

答案　B

【解题反思】　在相同的条件下，可逆反应的正、逆反应同时进行，且不能完全转化。

变式训练1　在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．SO2为0.25mol·

C．SO2、SO3均为0.15mol·

D．SO3为0.4mol·

解析　该反应为可逆反应，当SO2和O2完全转化为SO3时，c（SO2）＝c（O2）＝0，c（SO3）＝0.4mol·

L－1；

当SO3完全转化为SO2和O2时，c（SO3）＝0，c（SO2）＝0.4mol·

L－1，c（O2）＝0.2mol·

根据可逆反应的特点：

可逆反应不可能进行到底，故平衡时，0＜c（SO2）＜0.4mol·

L－1，0＜c（SO3）＜0.4mol·

L－1,0＜c（O2）＜0.2mol·

L－1，且c（SO2）＋c（SO3）＝0.4mol·

L－1，只有B项符合题意。

【方法规律】　常采用极端假设法解释化学平衡中有关量的问题。

二、化学平衡状态的判断方法

1．根据正、逆反应速率相等

（1）同一物质：

同一种物质的生成速率＝消耗速率，即v正（A）＝v逆（A）。

（2）不同物质：

不同方向的化学反应速率之比＝化学计量数之比，即v正（A）∶v逆（B）＝A、B的化学计量数比。

2．根据各组分浓度不变

（1）各组分质量、物质的量、分子个数、物质的量浓度不变；

对于有颜色变化的可逆反应，颜色不再改变；

反应物的转化率不再变化。

（2）各组分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数不变。

（3）反应前后气体化学计量数改变的反应：

气体的总物质的量、恒温恒容条件下气体的总压强不变。

（4）恒温恒容条件下，有气体参加且物质状态反应前后改变的反应：

混合气体的密度不变。

（5）恒温恒压条件下，反应前后全是气体且气体化学计量数改变的反应：

（6）恒容绝热条件下：

反应混合物的密度不变。

【关键提醒】　如下情况不能说明可逆反应达到化学平衡状态：

（1）对于反应前后气体化学计量数相等的反应，气体总物质的量不变或气体总压强不变。

（2）全部由气体参加和生成的反应，恒容时气体密度不变。

（3）各组分的浓度相等或成某一比例。

（4）不指明v正或v逆，或指明v正或v逆，但用不同物质表示时的比例关系不符合化学计量数之比。

（5）反应物和生成物全部是气体，且反应前后气体化学计量数不变的反应，平均相对分子质量不变。

【例2】　在恒温恒容条件下，下列叙述不是可逆反应A（g）＋3B（g）2C（g）达到平衡的特征的是（　　）

①C的生成速率与C的分解速率相等　②单位时间内生成nmolA，同时生成3nmolB　③单位时间生成nmolA，同时生成2nmolC　④v正（A）＝

v正（B）　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

⑦A、B、C的浓度不再变化　⑧A、B、C的分子个数比为1∶3∶2

A．②④⑧B．①⑥

C．⑤⑦D．③⑧

解析　化学平衡的标志之一是正反应速率与逆反应速率相等。

①C的生成速率是正反应速率，C的分解速率是逆反应速率，能说明达到平衡；

②生成nmolA，同时生成3nmolB均表示逆反应，不能说明达到平衡；

③生成nmolA为逆反应，生成2nmolC即消耗nmolA，能说明达到平衡；

④没有逆反应速率，不能说明达到平衡；

本反应是一个气体总物质的量改变、混合气体的总压强改变、A、B、C浓度改变的反应，⑤⑥⑦它们不变时能说明可逆反应到达平衡状态；

⑧分子个数比不能说明A、B、C的浓度是否不变，不能说明达到平衡。

答案　A

【方法规律】　

（1）对化学平衡状态的判断，从不同角度出发可以得到多种判断依据，如物质的量、浓度、压强、体积分数、温度、密度、

、颜色等，但最终都体现v正＝v逆，各组分浓度保持不变。

（2）“变”“不变”判断法：

某一物理量在从开始到平衡的过程是“变化”的，而达平衡后则“不变”，则此物理量是判断平衡状态的标志。

变式训练2　

（1）下列方法可以证明H2（g）＋I2（g）2HI（g）已达平衡状态的是________________（填序号）。

①c（H2）＝c（I2）＝c（HI）

②c（H2）∶c（I2）∶c（HI）＝1∶1∶2

③c（H2）、c（I2）、c（HI）不再改变

④反应速率v（H2）＝v（I2）＝

v（HI）

⑤单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI

⑥单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2

⑦一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂

⑧恒温恒容时，混合气体的颜色不再变化

⑨恒温恒容时，混合气体的压强不再变化

⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化时

（2）在上述⑧～⑩的说法中能说明2NO2N2O4达到平衡状态的是________________（填序号）。

答案　

（1）③⑦⑧　

（2）⑧⑨⑩

解析　

（1）①、②分别是化学平衡建立过程中的某一种特定状态，不一定是平衡状态；

③c（H2）、c（I2）、c（HI）不再改变是平衡状态；

④没有指明v正和v逆，不能说明v正（H2）＝v逆（H2），不能说明反应达到平衡状态；

⑤是指v逆（H2）＝v正（HI），说明2v逆（H2）＝v正（H2），不能说明反应达到平衡状态；

⑥指v正（H2）＝v正（I2），不能说明反应达到平衡状态；

⑦指2v正（H2）＝v逆（HI），即v正（H2）＝v逆（H2）；

⑧颜色不再发生变化，说明I2的浓度不变，能说明反应达到平衡状态；

⑨反应在反应前后气体的总物质的量不变，即在反应的任何一个阶段，容器内压强不发生改变，不能说明反应达到平衡状态；

⑩因为反应前后气体的体积不变，气体的质量不变，所以混合气体的密度不变，不能说明反应达到平衡状态。

（2）化学反应前后气体体积发生改变，因此在反应未达到平衡状态时，混合气体的密度、容器内压强等都会发生改变，当反应处于平衡状态时，这些量都不再改变，此时c（NO2）恒定，颜色不再变化。

因此⑧、⑨、⑩都能说明反应达到平衡状态。

1．下列关于化学反应限度的叙述错误的是（　　）

A．不同的化学反应，限度可能不同

B．可以通过改变温度来控制化学反应的限度

C．可以通过延长化学反应的时间来改变反应的限度

D．当一个化学反应在一定条件下达到限度时，正、逆反应速率相等

答案　C

解析　反应限度主要取决于反应的本身；

温度可使化学平衡移动；

延长时间不可以改变反应的限度；

达平衡时，v正＝v逆≠0。

2．下列不属于可逆反应的是（　　）

A．Pb＋PbO2＋2H2SO4

2PbSO4＋2H2O

B．N2＋3H2

2NH3

C．Cl2＋H2OHCl＋HClO

D．2NO2（g）N2O4（g）

解析　可逆反应要求是在同一条件下既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应，选项A中逆反应需要在外加电源的情况下进行，与正反应条件不同，是在不同条件下进行的反应，故不是可逆反应。

3．对可逆反应4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g），下列叙述正确的是（　　）

A．达到化学平衡时，4v正（O2）＝5v逆（NO）

B．若单位时间内生成xmolNO的同时，消耗xmolNH3，则反应达到平衡状态

C．达到化学平衡后，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大

D．平衡后，再充入NH3，由于其他物质浓度不变，反应速度虽增大，平衡不会发生移动

解析　根据不同物质表示同一反应时的速率关系，可知

v逆（O2）＝v逆（NO），代入A中表达式知v正（O2）＝v逆（O2），A项正确；

NO的生成与NH3的消耗同进表示正反应，在任意时刻都成比例，B项不正确；

达到平衡时，增加容器体积，反应物、生成物浓度同时减小，正、逆反应速率同时减小，C项不正确；

平衡后，增大反应物浓度，反应速率增大，平衡发生移动，D不正确。

4．一定温度下，不能说明可逆反应A（g）＋3B（g）2C（g）达到平衡的是（　　）

A．C的生成速率与C的分解速率相等

B．A、B、C气体的浓度相等

C．A、B、C的浓度不再变化

D．C的百分含量达到最大值

解析　C的生成速率是正反应速率，C的分解速率是逆反应速率，A达到平衡；

A、B、C浓度相等，不能说明它们的浓度是否不变，B不能说明达到平衡；

A、B、C各物质的浓度不变化，是平衡状态的宏观表现，C达到平衡；

C的百分含量达到最大值，说明反应达到限度，D达到平衡。

5．在一个恒温、恒容的密闭容器中，可逆反应N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）的反应，达到化学平衡状态的标志为____________（填编号）。

①反应速率v（N2）∶v（H2）∶v（NH3）＝1∶3∶2

②反应混合物中各组分的物质的量浓度不再改变

③反应混合物气体的压强不再改变

④混合气体的密度不变

⑤n（N2）∶n（H2）∶n（NH3）＝1∶3∶2

⑥2v（N2）正＝v（NH3）逆

⑦单位时间内3molH—H断裂，同时2molN—H键断裂

⑧混合气体的平均相对分子质量不变

⑨N2和H2不再反应

答案　②③⑥⑧

解析　无论是否达到平衡状态，反应速率之比始终与化学方程式中的化学计量数之比相等，①不能说明反应达到平衡状态；

由于气体的质量m不变，容器的体积V不变，故混合气体的密度ρ＝

，始终不变，④不能说明反应达到平衡状态；

反应达到平衡状态时n（N2）∶n（H2）∶n（NH3）不一定是1∶3∶2，⑤不能说明反应达到平衡状态；

反应达到平衡状态时，反应并没有停止，⑨不能说明反应达到平衡状态；

由2v正（N2）＝v逆（NH3），v正（N2）∶v正（NH3）＝1∶2，可知v正（N2）＝v逆（N2）或v正（NH3）＝v逆（NH3），⑥能说明反应达到平衡状态；

单位时间内3molH—H断裂指的是正反应速率，同时2molN—H键断裂指的是逆反应速率，则v正（N2）≠v逆（N2），能说明反应未达到平衡状态。

反应混合物中各组分的物质的量浓度、反应混合物气体的压强在反应过程中不断变化，所以②③能说明反应达到平衡状态。

混合气体的平均相对分子质量可根据M＝

判断，由于m不变，而反应过程中气体的物质的量n减小，只有达到平衡时n才不再减少，M不再改变，⑧能说明反应达到平衡状态。

6．如图所示，圆底烧瓶A和B中装有相同浓度的NO2和N2O4的混合气体，烧杯甲中盛放100mL6mol·

L－1的盐酸，烧杯乙中盛放100mL冷水，两烧杯液体温度相同。

现向烧杯甲的溶液中放入25gNaOH固体，同时向烧杯乙中放入25gNH4NO3固体，搅拌使之溶解。

（1）写出烧瓶中存在的反应的化学方程式______________________，实验前烧瓶中气体呈________色。

（2）分别向甲、乙烧杯中加NaOH固体和NH4NO3固体后，某同学又用温度计测量两烧杯中液体的温度，发现甲中温度__________，原因是____________________，乙中温度________，原因是____________________，同时发现A烧瓶中气体颜色______，B烧瓶中气体颜色变______。

（3）由此，该小组同学得出的结论是__________________________________________。

答案　

（1）2NO2N2O4　红棕

（2）升高　NaOH与HCl反应放出热量　降低

NH4NO3溶于水吸收热量　变深　变浅

（3）在其他条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热反应的方向移动

分层训练

[基础过关]

题组1　可逆反应

1．有关2SO2＋O2

2SO3的说法中，不正确的是（　　）

A．该反应为可逆反应，故在一定条件下SO2和O2不可能全部转化为SO3

B．达到平衡后，反应就停止，故正、逆反应速率均为零

C．一定条件下，向某密闭容器中加入2molSO2和1molO2，则v正减小，v逆增大，直至v正＝v逆

D．平衡时SO2、O2、SO3的分子数之比不再改变

解析　化学平衡是动态平衡，达到化学平衡状态时反应并没停止，只是正、逆反应速率相等而已。

2．在密闭容器中，进行如下反应：

X2（g）＋Y2（g）2Z2（g），已知X2（g）、Y2（g）、Z2（g）的起始浓度分别为0.1mol·

L－1、0.3mol·

L－1，在一定条件下，反应达到平衡时，各物质的物质的量浓度可能为（　　）

A．c（Z2）＝0.4mol·

L－1B．c（Y2）＝0.35mol·

C．c（X2）＝0.2mol·

L－1D．c（Y2）＝0.2mol·

解析　采用极限法，根据可逆反应不能进行到底求出物质的量浓度的范围，即0<

c（Z2）<

0.4mol·

L－1,0<

c（X2）<

0.2mol·

L－1,0.2mol·

L－1<

c（Y2）<

0.4mol·

题组2　化学平衡状态

3．已知汽车尾气无害化处理反应为2NO（g）＋2CO（g）N2（g）＋2CO2（g）。

下列说法不正确的是（　　）

A．因为反应放热，所以升高温度会使该反应的逆反应速率减小

B．使用高效催化剂可有效提高正反应速率

C．反应达到平衡后，NO的反应速率保持恒定

D．单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡

解析　升高温度可使可逆反应的正、逆反应速率均提高，故A不正确。

4．右图是可逆反应X2＋3Y22Z2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时刻，v正＞0，v逆＝0

B．t1～t2时，X2的消耗速率小于X2的生成速率

C．t2～t3，反应不再发生

D．t2～t3，各物质的浓度不再发生变化

答案　D

解析　t1时，v正＞v逆＞0，A不正确；

由于t1～t2时，反应物X2与Y2物质的量逐渐减小至t2时刻保持不变，X2的消耗速率大于X2的生成速率，B不正确；

t2～t3达平衡状态，v正＝v逆≠0，C不正确，D正确。

5．在一定温度下，向密闭容器中充入一定量的NO2和SO2，发生反应：

NO2（g）＋SO2（g）NO（g）＋SO3（g），当化学反应达到平衡时，下列叙述正确的是（　　）

A．SO2和SO3的物质的量一定相等

B．NO2和SO3的物质的量一定相等

C．反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量

D．SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等

解析　题中没有给出各物质的投料情况，NO2、SO2和SO3的量之间没有必然的关系，可能相等，也可能不等，A、B、D项错；

该反应反应前后气体分子数不变，故反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量，C项正确。

题组3　化学平衡状态的判断

6．在恒温恒容密闭容器中发生反应：

A（g）＋B（g）C（g）＋D（g），当下列物理量不再发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是（　　）

A．B的物质的量浓度B．气体总物质的量

C．混合气体的压强D．混合气体的密度

解析　c（B）不变，则c（A）、c（C）、c（D）都不变，A能说明该反应达到平衡状态。

该反应前后气体化学计量数的总和相等，B和C不能说明反应达到平衡状态。

该反应在恒容容器中进行，反应前后气体的总质量不变，反应过程中，混合气体密度不变，D不能说明达到平衡状态。

7．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，能说明反应A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g）已达到平衡状态的是（　　）

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

A．①②B．②③

C．③④D．①④

解析　需注意此反应中A的状态为固态，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，①错误；

ρ＝

，m总变化，V总不变，所以ρ不变时，可以说明反应达到平衡，②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正确；

气体的总物质的量在任何时候都是不变的，所以Δn＝0不能说明反应达到平衡，④错误。

8．在恒温恒容下发生可逆反应N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g），下列能够说明反应已经达到平衡状态的是（　　）

A．c（N2）∶c（H2）∶c（NH3）＝1∶3∶2

B．正、逆反应都还在继续进行

C．每生成2molNH3，同时消耗3molH2

D．混合气体的物质的量总和不随时间的变化而变化

题组4　化学平衡的移动

9．引起化学平衡移动的根本原因是（　　）

A．浓度的改变

B．压强的改变

C．使用了催化剂

D．正、逆反应速率的改变程度不同

解析　其他条件一定时浓度和压强的改变可以使正、逆反应速率发生改变，但它们使化学平衡发生移动是通过改变正、逆反应速率来实现的，因此化学平衡移动的根本原因是正、逆反应速率的改变。

使用催化剂可以改变反应速率，但它对正、逆反应速率的影响是相同的，即催化剂不能使化学平衡发生移动。

10．下列叙述不能肯定判断某化学平衡发生移动的是（　　）

A．反应体系的温度改变

B．反应混合物中各组分的百分含量改变

C．正、逆反应速率改变

D．反应物的转化率改变

解析　A项，任何反应的发生都伴随能量的变化，所以，温度改变时，化学平衡一定会发生移动；

根据化学平衡的特征，各组分的百分含量不变、反应物转化率不变可判断B项、D项平衡发生移动；

C项，若v正与v逆改变的程度相同，两者仍相等，则平衡不移动。

[能力提升]

11．在200℃时，将amolH2（g）和bmolI2（g）充入到体积为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最大限度；

若保持外界条件不变时，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、反应物的转化率都将________。

（4）对于可逆反应H2（g）＋I2（g）2HI（g），在温度一定下，由H2（g）和I2（g）开始反应，下列说法正确的是______（填字母）。

a．H2（g）的消耗速率与HI（g）的生成速率之比为2∶1

b．达到平衡时H2与I2不再反应

c．正、逆反应速率的比值是恒定的

d．达到平衡时，正、逆反应速率相等

答案　

（1）

mol·

L－1