化学同步人教选修4第二章 化学反应速率和化学平衡第三节 化学平衡第1课时 可逆反应与化学平衡状态.docx

1、化学同步人教选修4第二章 化学反应速率和化学平衡第三节 化学平衡 第1课时 可逆反应与化学平衡状态第1课时可逆反应与化学平衡状态1通过溶解和结晶过程的分析，了解化学反应的可逆性。2通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态的标志。1可逆反应(1)概念：在相同条件下，既能向正反应方向进行同时又能向逆反应方向进行的反应。(2)表示方法：采用“”连接，把从左向右进行的反应称为正反应，把由右向左进行的反应称为逆反应。2化学平衡状态(1)概念：在相同条件下，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可以保持恒定，这种状态称为化学平衡状

2、态。(2)特点：反应物和生成物处于同一反应体系中，反应条件(如温度、压强等)保持不变。达到平衡状态时，体系中所有反应物和生成物的质量或浓度保持不变，体系中的反应并没有停止，只是正、逆反应的速率相等。新知探究12H2O22H2O和2H2O2H2O2是不是可逆反应？为什么？提示：不是，因为反应条件不相同。2以前学过的可逆反应有哪些？举出4个例子。(1)_。(2)_。(3)_。(4)_。提示：(1)SO2H2OH2SO3(2)N23H22NH3(3)2SO2O22SO3(4)Cl2H2OHClHClO名师点拨可逆反应的特点对点演练1下列各组两个反应互为可逆反应的是()H2Cl22HCl与2HClH2

3、Cl2H2SO4(浓)2HBr=2H2OBr2SO2与Br2SO22H2O=2HBrH2SO42NO2=N2O4与N2O4=2NO22SO2O22SO3与2SO32SO2O2ABC D解析可逆反应必须是在相同条件下同时向正、逆两个方向都能进行的反应。、为可逆反应。答案C新知探究1化学平衡的建立在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：以上过程可用如图表示：问题讨论在密闭容器中先通入2 mol的SO2和1 mol的O2，回答下列问题。(1)反应开始时，v正和v逆哪个最大？哪个为零？(2)反应结束能否生成2 mol的SO3?(3)反应达到平衡时，v正和v逆什么关系

4、？SO2、O2、SO3的分子数之比是不是212?答案：(1)v正最大v逆为零(2)不能(3)v正v逆不是2化学平衡状态一定条件下，可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应混合物中各物质的浓度或质量保持不变的状态。3化学平衡状态的特征 名师点拨判断平衡状态的标志对于可逆反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)。(1)根本标志：v正v逆0常见形式主要有：同一种物质的生成速率等于消耗速率。如：v生成(A)v消耗(A)。在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比。如：v生成(A)v消耗(B)mn。化学方程式两边的不同物质生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。如：

5、v生成(A)v生成(D)mq。(2)特征标志：各组分的浓度不随时间的改变而改变。各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。某种反应物的转化率不随时间的变化而变化。当mnpq时，体系的压强或平均相对分子质量不随时间的改变而改变。对点演练2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：在体积固定的密闭容器中进行可逆反应：H2(g)I2(g) 2HI(g)。其中I2(气体)是紫色的。以上两个反应过程中，有下列情况：同一物质正反应速率等于逆反应速率，混合气体的颜色不再改变，混合气体的密度不再改

6、变，混合气体的压强不再改变，混合气体的平均相对分子质量不再改变，对于反应1，单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，对于反应2，用H2、I2和HI表示的反应速率之比为112。(1)上述情况中能作为反应1达到平衡状态标志的是_。(2)上述情况中能作为反应2达到平衡状态标志的是_。(3)若在标准状况下发生反应2(此时碘单质为固体)，情况_(填“能”或“不能”)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，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

7、平衡状态，正确；气体的密度，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，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，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，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12，故反应处于平衡状态，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，正确；混合气体的颜色(I2蒸气)不再

8、改变时，说明c(I2)一定，反应处于平衡状态，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，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，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，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112，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)(2)(3)能【归纳总结】涉及利用气体密度或平均相

9、对分子质量判断可逆反应是否达到平衡状态时，要注意从定义式，M出发进行分析，特别注意V、n(总)、m(气)是否改变。(1)对于完全为气体且体积不变的反应：V、n(总)、m(气)均保持不变，因此体系的压强、密度和平均相对分子质量不随时间的变化而变化，不能作为化学平衡状态的标志。(2)对于完全为气体且体积可变的反应：体系的密度不随时间改变，可以作为化学平衡状态的标志。1下列各组两个反应互为可逆反应的是()2H2O22H2O与2H2O2H2O2H2SO4(浓)2HBr=2H2OBr2SO2与Br2SO22H2O=2HBrH2SO42NO2=N2O4与N2O4=2NO22SO2O22SO3与2SO32S

10、O2O2ABC D解析：选C可逆反应必须是在同一条件下同时向两个方向进行的反应，故C项符合题意。2反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g)在密闭容器中进行一段时间后，达到平衡状态。则下列说法中正确的是()AN2、H2不再化合BN2、H2、NH3的浓度不再变化CN2、H2、NH3的质量相等D改变条件，N2、H2、NH3的浓度也不再变化解析：选B达到平衡时，正、逆反应仍在进行，只是正、逆反应速率相等，A项不正确；达到平衡时，各组分的质量或浓度不再发生变化，但它们的质量或浓度不一定相等，B项正确，C项不正确；化学平衡是动态平衡，若条件改变引起平衡移动时，N2、H2、NH3的浓度会随之改变，D项不正

11、确。3下列各关系中能说明反应N23H22NH3已达到平衡状态的是()A3v正(N2)v正(H2) Bv正(N2)v逆(NH3)C2v正(H2)3v逆(NH3) Dv正(N2)3v逆(H2)解析：选C如果v(正)与v(逆)的比等于化学计量数之比，则该反应达到平衡状态；而v(正)v(正)或v(逆)v(逆)等于化学计量数之比，则不能判断该反应是否达到平衡状态。4在容器中进行如下反应：X2(g)Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()AZ为0.3 molL1 BY2为0

12、.4 molL1CX2为0.2 molL1 DZ为0.4 molL1解析：选A本题可用“一边倒”法来判断： X2Y22Z全部为反应物 0.2 0.4 0最多的生成物 0 0.2 0.4即可得各物质浓度的取值范围：0c(X2)0.2 molL1；0.2 molL1c(Y2)0.4 molL1；0c(Z)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，t2t3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。5在一定条件下，容器内某一反应M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述中正确的是()A反应的化学方程式为2MNBt2时，正、逆反应速率相等，达到

13、平衡Ct3时，正反应速率大于逆反应速率Dt1时，N的浓度是M的浓度的2倍解析：选D由图像知，Ot2时间内N的浓度的变化量是M浓度的变化量的2倍，可得反应的方程式为2NM；t2时刻体系并未达到平衡，故正反应速率与逆反应速率不相等；t3时刻反应已达到平衡，此时v正v逆，因此选项A、B、C的说法都是错误的。6下列说法可以证明反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是()A1个NN键断裂的同时，有3个HH键形成B1个NN键断裂的同时，有3个HH键断裂CN2、H2、NH3的分子数之比为132D1个NN键断裂的同时，有6个HN键形成解析：选AA中表示的反应方向相反，正确；B、D中表示的反应

14、方向相同，故B、D错误；C中N2、H2、NH3的分子数之比为132时未必达到平衡。7工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应原理为CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，下面选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是()A单位时间内消耗1 mol的H2O同时生成1 mol的H2B两个HO键断裂的同时有两个C=O键断裂C反应容器内的气体密度不再发生变化D混合气体的相对分子质量不再发生变化解析：选B单位时间内消耗1 mol的H2O，表示的是正反应速率，生成1 mol的H2表示的也是正反应速率，无法说明反应达到平衡状态，A项错误；两个HO键断裂表示的是正反应速率，两个C=O键断裂

15、表示的是逆反应速率，且正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，B项正确；在恒容密闭容器中，混合气体的质量和体积始终不变，则混合气体的密度始终不变，所以反应容器内的气体密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，C项错误；该反应是气体的总物质的量不变的可逆反应，根据M，混合气体的相对分子质量始终不发生变化，所以相对分子质量不变不能说明反应达到平衡状态，D项错误。8在一定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物理量不再变化时，表明反应：A(s)2B(g)C(g)D(g)已达到平衡的是()A混合气体的压强B混合气体的密度CA的物质的量浓度 D气体的总物质的量解析：选B因为化学方程式两边气体体积相等，故

16、混合气体的压强和总物质的量均始终保持不变，不能用它们作为判断反应是否达到平衡的标志，故A、D不合题意；由于物质A是固体，没有物质的量浓度，C错误；反应中有固体参与使得(气)是一个变化量，故当(气)不再变化时，说明反应达到平衡，B正确。9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()AC、D是生成物B反应的方程式：2AB2CC2 min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：选CD在反应前后物质的量不变，在反应中起催化剂的作用，反应中，A、B的物质的量减少，C的物质的量增多，故A、B是反应物，C为生成物。其中n(A)n(B)n(C)212，反应进行到2分钟时

17、，A、B、C的物质的量恒定，表明反应处于平衡状态，故该反应为可逆反应。即反应方程式为：2AB2C。10在4 L密闭容器中充入6 mol A气体和5 mol B气体，在一定条件下发生反应：3A(g)B(g)2C(g)xD(g)H0，达到平衡时，生成了2 mol C，经测定D的浓度为0.5 molL1，下列判断不正确的是()Ax1B平衡时B的转化率为20%CB的转化率不变，该反应达到平衡状态D容器内温度保持恒定，该反应达到平衡状态解析：选A平衡时c(C)c(D)0.5 molL1，可知x2；B的转化率为100%20%；B的转化率不变，容器内温度保持恒定说明各物质的量保持恒定，反应达到平衡状态。11

18、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x mol NO的同时，消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态C达到化学平衡时，若增大容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大D化学反应速率的关系是2v正(NH3)3v正(H2O)解析：选A根据不同物质表示同一反应速率时的关系可知，v逆(O2)v逆(NO)54，v逆(NO)v逆(O2)，代入A中表达式知v正(O2)v逆(O2)，A正确；NO的生成与NH3的消耗同时表示正反应速率，故B不正确；达到平衡时，增大容器体积，反应物、生成物浓度同时减小

19、，正逆反应速率同时减小，C不正确；在反应的任意状态总有v正(NH3)v正(H2O)46，即3v正(NH3)2v正(H2O)，D不正确。12一定条件下，可逆反应：X(g)3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1 molL1、c2 molL1、c3 molL1(均不为零)，反应达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.08 molL1。则下列判断不正确的是()Ac1c213B平衡时，Y和Z的生成速率之比为32CX、Y的转化率不相等Dc1的取值范围为0c10.14解析：选C根据题给数据和反应方程式分析，X和Y的平衡浓度之比为13，反应中浓度变化量之比

20、为13，故c1c213，A正确；平衡时，Y和Z的生成速率之比等于化学方程式中化学计量数之比，等于32，B正确；X、Y的变化量之比和起始量之比相同，所以二者转化率相等，C错误；利用极限法分析，c1的取值范围为0c10.14，D正确。二、非选择题13下列说法中能说明2HI(g)H2(g)I2(g)已达平衡状态的是_。(1)单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI；(2)一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂；(3)c(HI)c(I2)；(4)反应速率：v(H2)v(I2)v(HI)；(5)c(HI)c(I2)c(H2)211；(6)温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；(7)温度

21、和体积一定时，容器内压强不再变化；(8)条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化；(9)温度和体积一定时，混合气体的颜色不再发生变化；(10)温度和压强一定时，混合气体的密度不再发生变化。解析：(1)生成n mol H2的同时生成n mol HI说明正反应速率大于逆反应速率。(2)一个HH键断裂(逆反应方向)两个HI键断裂(正反应方向)，即v正v逆。(3)平衡状态时c(HI)、c(I2)浓度不变，但不一定相等。(4)无论是否达到平衡状态都有这样的关系，未表示出正、逆反应速率。(5)平衡状态时不一定有这样的浓度关系。(6)生成物浓度不变，达到平衡状态。(7)无论是否达到平衡容器内的压强都不变

22、。(8)气体的总质量不变，气体的物质的量也不变，故无论是否达到平衡状态其平均相对分子质量都不变化。(9)反应体系中颜色不变即说明c(I2)不变化，达到平衡。(10)都是气体且体积不变，密度始终不发生变化。答案：(2)(6)(9)14在200 时，将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入体积为V L 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”

23、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)molL1，c(I2)molL1，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) molL1 molL10v正v逆(2)减小减小增大减小增大(3)相等不变15在2 L密闭容器内，800 时反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)如图表示NO2的浓度变化的曲线是_。用O2表示从02 s内该反应的平衡速率v_。(2)能说明该反应已达到平衡状态的是_。Av(NO2)2v(O2)B容器内压强保持不变Cv逆(NO)2v