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第07講 化學平衡狀態的建立
1.變化觀念與平衡思想：從可逆反應化學平衡狀態的建立過程，認識化學平衡是一種動態平衡。
2.證據推理與模型認知：熟知化學平衡狀態的特征，建立化學平衡狀態判斷方法的思維模型。
一、化學平衡狀態的建立
1．可逆反應
(1)概念：在相同條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的反應。
(2)特征
2．化學平衡狀態的建立
在一定條件下的容積不變的密閉容器中，合成氨反應如下：N2＋3H22NH3
如圖1所示，N2與H2發生反應。隨著反應的進行，體系中N2和H2的濃度逐漸減小，v正逐漸減小，而NH3的濃度逐漸增大，v逆逐漸增大，t1時刻，它們的濃度不再改變，v正＝v逆，反應達到平衡。
如圖2所示，NH3發生分解反應。隨著反應的進行，體系中NH3的濃度逐漸減小，v逆逐漸減小，而N2和H2的濃度逐漸增大，v正逐漸增大，t2時刻起，它們的濃度不再改變，v正＝v逆，反應達到平衡。
通過上述兩例說明，平衡的建立與建立的途徑無關。
3．化學平衡狀態的概念
在一定條件下的可逆反應，當正、逆反應的速率相等時，反應物和生成物的濃度均保持不變，即體系的組成不隨時間而改變，這表明該反應中物質的轉化達到了“限度”，這時的狀態我們稱之為化學平衡狀態，簡稱化學平衡。
4．化學平衡狀態的特征
二、化學平衡狀態的判斷方法
1．用本質特征判斷
判斷依據：正反應速率與逆反應速率相等，即v正＝v逆。
(1)同一種物質：該物質的生成速率等于它的消耗速率。
(2)不同的物質：速率之比等于化學方程式中各物質的化學計量數之比，但必須是不同方向的速率。
2．用宏觀特征判斷
判斷依據：反應混合物中各組成成分的濃度、含量保持不變。
(1)各組成成分的質量、物質的量、分子數、體積(氣體)、物質的量濃度均保持不變。
(2)各組成成分的質量分數、物質的量分數、氣體的體積分數均保持不變。
(3)反應物的轉化率、產物的產率保持不變。
3．用“總壓強、混合氣體的密度、平均摩爾質量”判斷平衡狀態的注意事項
(1)恒溫恒容條件下，用“總壓強、平均摩爾質量”判斷平衡狀態時，要特別關注反應前后氣體分子總數的變化，如：
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 是否平衡
壓強 當m＋n≠p＋q時，總壓強一定(其他條件一定) 是
當m＋n＝p＋q時，總壓強一定(其他條件一定) 不一定
混合氣體的 當m＋n≠p＋q時，一定 是
當m＋n＝p＋q時，一定 不一定
(2)恒溫恒容條件下，用“混合氣體的密度”判斷平衡狀態時，要特別關注反應前后是否有非氣態物質參與反應，如
關注各物質的狀態 是否平衡
密度 C(s)＋CO2(g)2CO(g)(ρ一定) 是
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(ρ一定) 不一定
H2(g)＋I2(g)2HI(g)(ρ一定) 不一定
考點01 可逆反應的理解
【例1】下列反應屬于可逆反應的是
A．鹽酸與溶液的中和反應
B．吸水形成晶體藍礬的反應與藍礬受熱失去水分生成的反應
C．溶于水
D．溶于水
【答案】C
【分析】可逆反應是指在同一條件下，既能向生成物方向進行，同時又能向反應物方向進行的反應，據此分析。
【解析】A．鹽酸和氫氧化鈉的反應進行徹底，不屬于可逆反應，故A不選；
B．吸水形成晶體藍礬的反應與藍礬受熱失去水分生成的反應中，反應條件不一樣，不是可逆反應，故B不選；
C．溶于水反應生成鹽酸和次氯酸，同時二者又反應生成氯氣和水，屬于可逆反應，故C選；
D．溶于水生成氧化鈉，不屬于可逆反應，故D不選；
故選：C。
【變式1-1】對于反應，下列有關說法錯誤的是
A．該反應同時向生成HI和生成的方向進行
B．該反應的與HI不可能同時存在同一個反應體系中
C．該反應中生成HI的反應與生成的反應的條件相同
D．該反應中不可能全部轉化為H1
【答案】B
【分析】可逆反應是指在相同條件下，既能向正方向進行同時又能向逆方向進行的反應。
【解析】A．該反應為可逆反應，則可同時向生成HI和生成的方向進行，A正確；
B．該反應為可逆反應，該反應的與HI能同時存在同一個反應體系中，B錯誤；
C．該反應為可逆反應，該反應中生成HI的反應與生成的反應的條件相同，C正確；
D． 可逆反應存在限度，反應不能進行到底，可逆反應無論進行多長時間，反應物都不可能100%地全部轉化為生成物，則該反應中不可能全部轉化為HI，D正確；
答案選B。
【變式1-2】對SO2、NOx、CO2和CO進行回收利用是節能減排的重要課題。某溫度下，向恒容密閉容器中充入NO2、SO2發生反應：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。向容器中充入S18O2和NO2，證明NO2、SO2的反應是可逆反應的是
A．每消耗1molNO2同時消耗1molSO2
B．一段時間后容器中存在S18O3
C．一段時間后容器中存在N18O2
D．一段時間后SO3的濃度保持不變
【答案】C
【解析】A．不管該反應是否為可逆反應，每消耗1molNO2都會同時消耗1molSO2，故A不選；
B．不管該反應是否為可逆反應，一段時間后容器中都會存在S18O3，故B不選；
C．若該反應不是可逆反應，則一段時間后容器中不存在N18O2，若反應同時逆向進行，容器中會存在N18O2，故C選；
D．不管該反應是否為可逆反應，一段時間后SO3的濃度都會保持不變，故D不選；
正確答案是C。
考點02 化學平衡狀態的含義
【例2】下列說法中不正確的是（ ）
A．當一個可逆反應達到平衡狀態時，就是這個反應在該條件下所能達到的限度
B．當一個可逆反應達到平衡狀態時，這個反應的正反應速率和逆反應速率相等
C．可以通過控制反應條件，使2 mol SO2與1 mol O2反應生成2 mol SO3
D．化學反應的限度可以通過改變條件來改變
【答案】C
【解析】A．當一個可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，這個反應在該條件下反應物的轉化率最大，所以就是這個反應在該條件下所能達到的限度，故A正確；
B．對于可逆反應，達到平衡狀態時，正、逆反應速率相等，反應物的轉化率最大，故B正確；
C． 2SO2＋O22SO3是可逆反應，無論怎樣控制條件，反應物的轉化率不可能達到100%，即2 mol SO2與1 mol O2反應不會生成2 mol SO3，故C錯誤；
D．化學反應的限度可通過改變條件，如溫度、壓強等來改變，D正確；
故答案為C。
【變式2-1】可逆反應達到平衡的重要特征是（　　）
A．反應停止了
B．正、逆反應的速率均為零
C．正、逆反應都還在繼續進行
D．正、逆反應的速率相等
【答案】D
【解析】A．化學平衡是動態平衡，達到平衡時反應并沒有停止，A不符合題意；
B．達到平衡時，正、逆反應速率相等但不為0，B不符合題意；
C．正、逆反應都還在進行并不是達到平衡的特征，如達到平衡之前正逆反應也都在進行，C不符合題意；
D．達到化學平衡狀態時，正、逆反應的速率相等且不等于0為達到平衡的特征，D符合題意。
答案選D。
【變式2-2】下列理解不正確的是
A．化學平衡是一個動態平衡
B．化學平衡研究的對象主要是可逆反應
C．化學反應速率是研究化學反應進行的快慢問題，化學平衡是研究化學反應進行的限度問題
D．化學反應達到平衡時，正反應和逆反應速率相等，是對反應中不同物質而言
【答案】D
【解析】A．化學平衡狀態的本質為，是一個動態平衡，故A不選；
B．可逆反應才存在化學平衡，即化學平衡研究的對象主要是可逆反應，故B不選；
C．化學反應速率是指表示化學反應進行的快慢；化學平衡是指在宏觀條件一定的可逆反應中，化學反應正逆反應速率相等，反應物和生成物各組分濃度不再改變的狀態，即化學反應進行的程度，故C不選；
D．化學反應達到平衡時，正反應和逆反應速率相等，是對同種物質而言，其生成速率和消耗速率相等，不同種物質的速率之比和系數成正比，判據錯誤，故選D。
答案選D。
考點03 化學平衡狀態的判斷
【例3】可逆反應N2+3H2 2NH3在密閉容器中進行一段時間后，達到平衡狀態。則下列說法中正確的是
A．N2、H2不再化合
B．N2、H2、NH3濃度不再變化
C．N2、H2、NH3的速率之比為1：3：2
D．改變條件，N2、H2、NH3的濃度也不再變化
【答案】B
【解析】A．達到平衡時，正、逆反應仍在進行，只是正、逆反應速率相等，故A不選；
B．達到平衡時，各組分的質量或濃度不再發生變化，故選B；
C．速率之比等于化學計量數之比，不能說明正反應速率等于逆反應速率，因此不能說明反應是否達到平衡狀態，故C不選；
D．化學平衡是動態平衡，若條件改變引起平衡移動時，N2、H2、NH3的濃度會隨之改變，故D不選；
故選：B。
【變式3-1】在密閉容器里發生反應：mA(g)+nB(g)pC(g)+qQ(g)，當m、n、p、q為任意整數時，達到平衡的標志是
①體系的壓強不再改變 ②體系的溫度不再改變 ③各組分的濃度不再改變
④各組分的質量分數不再改變 ⑤反應速率A：B：C：D=m：n：p：q
⑥單位時間內m mol A斷鍵反應，同時p mol C也斷鍵反應
A．③④⑤⑥ B．②③④⑥ C．①③④⑤ D．①③④⑥
【答案】B
【解析】①該反應的反應前后氣體計量數之和如果相等，則反應壓強始終不變，所以體系的壓強不再改變時，該反應不一定達到平衡狀態，錯誤；
②無論該反應是放熱反應還是吸熱反應，當體系的溫度不再改變，正、逆反應速率相等，則該反應達到平衡狀態，正確；
③各組分的濃度不再改變，則正逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態，正確；
④各組分的質量分數不再改變，則正、逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態，正確；
⑤無論該反應是否達到平衡狀態，都存在反應速率A：B：C：D=m：n：p：q，所以該反應不一定達到平衡狀態，錯誤；
⑥單位時間內m mol A斷鍵反應，同時p mol C也斷鍵反應，正、逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，正確；
綜上所述有②③④⑥符合題意；
故答案為：B。
【變式3-2】已知，下列能作為反應達到平衡狀態標志的是
A．恒溫恒容時，體系的壓強不再變化
B．消耗2molB的同時生成3molC
C．
D．B、C的物質的量濃度之比等于2∶3
【答案】A
【解析】A．由反應可知，該反應是氣體體積增大的反應，恒溫恒容時，體系的壓強不再變化，說明反應達到了平衡，故A正確；
B．由反應可知，該反應消耗2molB的同時一定生成3molC，無法判斷反應達到平衡，故B錯誤；
C．由不能說明正逆反應速率相等，所以無法判斷反應達到平衡，故C錯誤；
D． A、B、C三種物質共存不能說明濃度保持不變，無法判斷反應達到平衡，故D錯誤；
故答案A。
1．反應進行到一定程度時，存在于
A．和中 B．中
C．中 D．中
【答案】B
【解析】由于反應為可逆反應，正反應、逆反應同時進行，則含有O元素的物質中均含有，故答案選B。
2．下列反應不是可逆反應的是
A．CO2＋H2O=H2CO3和H2CO3=CO2＋H2O
B．2H2O2H2↑＋O2↑和2H2+O22H2O
C．2SO2＋O2 2SO3和2SO3 2SO2＋O2
D．H2＋I2 2HI和2HIH2＋I2
【答案】B
【解析】A．二氧化碳易溶于水，溶于水的二氧化碳部分與水反應生成碳酸，同時碳酸也能夠分解生成二氧化碳和水，則兩個反應為可逆反應，故A不符合題意；
B．電解水制得氫氣和氧氣的反應條件與氫氣在氧氣中燃燒的反應條件不同，則兩個反應不是可逆反應，故B符合題意；
C．二氧化硫在催化劑、加熱條件下反應生成三氧化硫，同時三氧化硫會分解生成二氧化硫和氧氣，則兩個反應為可逆反應，故C不符合題意；
D．氫氣與碘單質生成生成碘化氫，同時碘化氫會分解生成氫氣和單質碘，則兩個反應為可逆反應，故D不符合題意；
故選B。
3．汽車尾氣污染已成為突出的環境問題。反應2NO+2CO2CO2+N2可用于凈化汽車尾氣。一定條件下，該反應進行一段時間后，各物質的濃度均不再變化，此時
A．反應完全停止 B．反應達到了平衡狀態
C．反應物消耗完全 D．正反應速率大于逆反應速率
【答案】B
【分析】該反應為可逆反應，一定條件下，該反應進行一段時間后，各物質的濃度均不再變化，說明達到平衡狀態，根據平衡狀態特征解答。
【解析】A．化學平衡為動態平衡，達到平衡時正反應速率等于逆反應速率，但速率不為零，反應沒有停止，故A錯誤；
B．可逆反應達到化學平衡時，各物質的濃度不再變化，故B正確；
C．可逆反應達到平衡，反應物和生成物共存，反應物不可能消耗完，故C錯誤；
D．可逆反應達到化學平衡時，正反速率等于逆反應速率，故D錯誤；
答案選B。
4．在一定溫度下，反應A2(g)+B2(g) 2AB(g)達到平衡的標志是
A．單位時間內生成nmolA2同時生成nmolAB
B．容器內氣體的總物質的量不隨時間而變化
C．單位時間內生成nmolA2的同時生成nmolB2
D．單位時間內生成2nmolAB的同時生成nmolB2
【答案】D
【分析】在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時(但不為0)，反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態。據此判斷。
【解析】A．反應速率的方向相反，但不滿足速率之比是相應的化學計量數之比，反應沒有達到平衡狀態，故A錯誤；
B．反應前后體積不變，容器內的總物質的量不隨時間變化不能說明反應達到平衡狀態，故B錯誤；
C．反應速率的方向相同，不能說明反應達到平衡狀態，故C錯誤；
D．反應速率的方向相反，且滿足速率之比是相應的化學計量數之比，反應達到平衡狀態，故D正確；
答案選D。
5．某可逆反應達到平衡狀態時，下列說法不正確的是
A．化學平衡是一種動態平衡，v正＝v逆≠0
B．一定條件下，可逆反應都能達到平衡狀態
C．平衡狀態時，反應混合物中各組分含量保持不變
D．平衡狀態時，反應混合物中各物質的濃度一定相同
【答案】D
【解析】A．可逆反應達到平衡時正逆反應速率相等，且均不為0，故A正確；
B．一定條件下，可逆反應都有一定的限度，達到該條件下的最大限度即達到平衡狀態，故B正確；
C．反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，平衡時各物質的物質的量、濃度等不再發生變化，故C正確；
D．平衡時各物質的濃度不在改變，但不一定相同，故D錯誤；
故答案為D。
6．在一恒溫、恒容密閉容器中，發生反應：，下列能表明已達到平衡狀態的是
①混合氣體的密度不變 ②單位時間內生成，同時消耗了 ③混合氣體的平均相對分子質量不變 ④C的物質的量濃度不變 ⑤混合氣體的壓強不變
A．①②③ B．③④⑤ C．②③④ D．①②⑤
【答案】B
【分析】當可逆反應達到平衡時，正逆反應速率相等，各物質的濃度，百分含量保持不變。
【解析】①密度= ，在恒溫、恒容條件下建立化學平衡的過程中，氣體的總質量、總體積不變，故密度不會變化，混合氣體的密度不變不能說明反應達到平衡狀態，故①錯誤；
②生成1molD是正反應，消耗2molA也是正反應，不能說明正逆反應速率相等，故②錯誤；
③混合氣體的平均相對分子質量等于質量和物質的量的比，m（總）是定值而n（總）是變量，則混合氣體的平均相對分子質量不變時說明反應達到平衡狀態，故③正確；
④C (g)的物質的量濃度不變，說明反應達到平衡狀態，故④正確；
⑤該反應是氣體體積減小的反應，反應過程中氣體的壓強發生變化，所以混合氣體的壓強不變時反應達到平衡狀態，故⑤正確；
能表明反應已達到平衡狀態的是③④⑤；
答案選B。
7．在一定溫度下的容積不變的密閉容器中發生反應：。下列敘述中，能說明反應已達到化學平衡狀態的是
A．Z的生成速率與Z的分解速率相等
B．單位時間內消耗amolX，同時生成3amolZ
C．容器內的壓強不再變化
D．混合氣體總的物質的量不再變化
【答案】A
【解析】A．Z的生成速率與Z的分解速率相等即反應的正、逆反應速率相等，即達到化學平衡，A符合題意；
B．單位時間內消耗amolX，同時生成3amolZ，都表示正反應速率，不能說明反應達到平衡，B不合題意；
C．由于該反應前后氣體的物質的量保持不變，故容器內的壓強不再變化不能說明反應達到化學平衡，C不合題意；
D．由于該反應前后氣體的物質的量保持不變，混合氣體總的物質的量不再變化不能說明反應達到化學平衡，D不合題意；
故答案為：A。
8．對于X(g)+3Y(g)2Z(g)，當生成2 mol 的Z時，該反應放出a kJ能量，一定條件下，將1 mol X和 3 mol Y通入2 L的恒容密閉容器中，反應10 min，測得Y的物質的量為2.4 mol。下列說法正確的是
A．10 min 內，Y 的平均反應速率為0.06 mol/(L·min)
B．第10 min時，X的反應速率為0.01 mol/(L·min)
C．10 min 內，X和Y反應放出的熱量為a kJ
D．達到化學平衡狀態時，正反應速率等于逆反應速率，且兩者速率均大于零
【答案】D
【解析】A．反應10 min，測得Y的物質的量為2.4 mol，則轉化的Y的物質的量為3 mol -2.4 mol =0.6mol，故Y的平均反應速率為=0.03 mol/(L·min)，A錯誤；
B．化學反應速率是指平均反應速率，而不是瞬時反應速率，B錯誤；
C．該反應為可逆反應，則將1 mol X和 3 mol Y通入2 L的恒容密閉容器中，充分反應，不會全部轉化為2 mol 的Z，即反應放出的熱量小于a kJ，C錯誤；
D．化學反應速率均為正值，當正反應速率等于逆反應速率，且不為零時，反應達到平衡狀態，D正確；
故選D。
9．可逆反應2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在恒容密閉容器中進行：
①單位時間內生成n mol O2的同時，生成2n mol NO2
②單位時間內生成n mol O2的同時，生成2n mol NO
③用NO2、NO和O2的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為2∶2∶1
④混合氣體的顏色不再改變
⑤混合氣體的密度不再改變
⑥混合氣體的壓強不再改變
⑦混合氣體的平均相對分子質量不再改變
可說明該反應達到化學平衡狀態的是
A．①④⑥⑦ B．②③④⑥
C．①④⑤⑦ D．①②⑥⑦
【答案】A
【解析】單位時間內生成n mol O2必同時消耗2n mol NO2，而生成2n mol NO2必同時消耗n mol O2，①能說明反應已達到化學平衡狀態，②不能說明；③中無論反應是否達到化學平衡狀態，各物質表示的化學反應速率之比都等于相應物質的化學計量數之比；④有色氣體的顏色不再改變，則表示體系中各物質的物質的量濃度不再變化，說明反應已達到化學平衡狀態；⑤體積固定，氣體的質量反應前后不變，無論是否達到化學平衡狀態，氣體的密度始終不變；⑥反應前后氣體的體積不相等，壓強不變，意味著各物質的含量不再變化，說明反應已達到化學平衡狀態；⑦由于反應前后氣體的質量不變，氣體的平均相對分子質量不變時，說明氣體中各物質的物質的量不變，反應達到化學平衡狀態。
綜上所述，①④⑥⑦符合題意。
故選A。
10．下列能說明恒溫恒容密閉容器中的反應：已達到平衡狀態的是
A．反應容器內壓強不隨時間變化
B．反應容器內氣體的總物質的量不隨時間變化
C．和的生成速率相等
D．容器內、、、的物質的量濃度之比為
【答案】C
【解析】A．恒溫恒容下，氣體的壓強與物質的量成正比，該反應前后氣體的總物質的量始終不變，則壓強始終不變，故壓強不隨時間變化均不能說明反應達到平衡狀態，A項錯誤；
B．恒溫恒容下，該反應前后氣體的總物質的量始終不變，氣體的總物質的量不隨時間變化均不能說明反應達到平衡狀態，B項錯誤；
C．P的生成速率等于S的消耗速率，等于S的生成速率，即正、逆反應速率相等，說明反應達到平衡狀態，C項正確；
D．容器內P、Q、R、S物質的量濃度之比為，據此不能判斷各物質的濃度是否繼續發生變化，所以不能判斷反應是否達到平衡狀態，D項錯誤。
故選：C。
11．汽車尾氣系統中的催化轉化器，可有效降低尾氣中的CO、NO和NO2等向大氣的排放。在催化轉化器的前半部發生的反應為2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)。下列有關敘述正確的是
A．反應達平衡時，正、逆反應速率均為零
B．使用合適的催化劑，反應速率會加快
C．升高溫度，反應速率可能減慢
D．反應達平衡時，尾氣中CO2、N2的濃度之比為2：1
【答案】B
【解析】A．化學平衡為動態平衡，反應達平衡時正逆反應速率相同，但不為0，A錯誤；
B．催化劑可以同等條件下增大正逆反應速率，加入催化劑可以加快反應速率，B正確；
C．升高溫度，活化分子百分數增加，反應速率加快，C錯誤；
D．反應達到平衡以后，尾氣中混有CO2和N2，但由于CO2存在于汽油在氣缸燃燒后的氣體中也存在于催化轉化后的氣體中，N2存在于氣缸中未反應的氣體中，因此無法判斷尾氣中CO2和N2的濃度，D錯誤；
故答案選B。
12．在一定溫度下，體積一定的密閉容器中可逆反應3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)達到平衡的標志是（ ）
A．容器內混合氣體的密度不再變化
B．斷裂2molO-H的同時形成1molH-H
C．容器內混合氣體的壓強不再變化
D．消耗3molFe的同時生成1molFe3O4
【答案】A
【解析】A. 反應3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)是氣體質量減少的反應，反應過程中體積不變，則密度一直減小，當容器內混合氣體的密度不再變化時，反應達到平衡，故A正確；
B. 斷裂2molO-H的同時形成1molH-H都表示的是正反應速率，不能說明反應達到平衡，故B錯誤；
C. 反應3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)是氣體體積不變的反應，反應過程中壓強一直不變，容器內混合氣體的壓強不再變化時不能說明反應達到平衡，故C錯誤；
D. 消耗3molFe的同時生成1molFe3O4都表示的是正反應速率，不能說明反應達到平衡，故D錯誤；
正確答案是A。
13．在密閉容器中進行反應：X2(g)＋3Y2(g) 2Z(g)，其中 X2、Y2、Z 的起始濃度分別為0.1 mol·L-1、0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1，在一定條件下，當反應達到平衡時，各物質的濃度有可能是
A．c(Z)＝0.4 mol·L-1 B．c(Y2)＝0.1mol·L-1
C．c(X2)＝0.2 mol·L-1 D．c(X2)＝0.05 mol·L-1且 c(Z)＝0.3 mol·L-1
【答案】D
【解析】由于反應X2(g)＋3Y2(g) 2Z(g)是一個可逆反應，故各物質均不可能完全轉化，假設反應往正方向完全反應，故有： ，假設反應往逆方向完全進行，則有：
綜合得出：014．一定條件下，在容積為10 L的固定容器中發生反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，反應過程如下圖。下列說法正確的是
A．t1 min時，正、逆反應速率相等
B．曲線X表示NH3的物質的量隨時間變化的關系
C．0~8 min，H2的化學反應速率v(H2)=0.75 mol·L-1·min-1
D．10~12 min，N2的化學反應速率v(N2)=0.25 mol·L-1·min-1
【答案】B
【解析】根據圖知，隨著反應的進行，X的物質的量增大、Y的物質的量減少，反應達到平衡狀態時，X、Y的物質的量變化量分別為△n(X)=(0.6 0)mol=0.6mol，△n(Y)=(1.2 0.3)mol=0.9mol，X、Y的物質的量變化量之比等于其計量數之比=0.6mol:0.9mol=2:3，則X是NH3、Y是H2。
A. 可逆反應達到平衡狀態時正逆反應速率相等，沒有達到平衡狀態時正逆反應速率不等，根據圖知，t1min時，NH3和H2的物質的量仍然在變化，沒有保持不變，則該反應沒有達到平衡狀態，所以正逆反應速率不等，A項錯誤；
B. 根據以上分析知，X曲線表示NH3的物質的量隨時間變化的關系，B項正確；
C. 0 8min，H2的平均反應速率為，C項錯誤；
D. 10 12min，NH3的平均反應速，，再根據同一可逆反應中同一時間段內各物質的反應速率之比等于其計量數之比計算氮氣反應速率為0.0025mol L 1 min 1，D項錯誤；
答案選B。
15．CO2是一種廉價的碳資源，其綜合利用具有重要意義。在容積為1L的恒容密閉容器中，充入1.00molCO2(g)和3.00molH2(g)，一定條件下發生反應得到CH3OH(g)和H2O(g)，測得反應物X和CH3OH(g)的濃度隨時間的變化如圖所示。
(1)0~3min內，v(CH3OH)= (保留三位有效數字)mol·L-1·min-1。
(2)該反應的化學方程式為 。
(3)X代表的物質為 (填化學式)，理由是 。
(4)9min后，保持其他條件不變，向容器中再通入1.00molCO2(g)和3.00molH2(g)，則該反應的速率將 (填“增大”、“減小”或“不變”)。
(5)下列可以作為該反應已達到平衡的判據的是 (填標號)。
A．氣體的壓強不變 B．v正(CO2)=v逆(H2O)
C．CH3OH(g)與H2O(g)的濃度相同 D．容器內氣體的密度不變
【答案】（1） 0.167 （2） CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
（3） CO2 CO2與CH3OH的反應速率相同或X的減小量與甲醇的增加量一樣
（4） 增大 （5） AB
【分析】CO2(g)和H2(g)的初始濃度分別為1.00mol/L、3.00mol/L，由圖可知，X的初始濃度為1.00mol/L、則X為CO2(g)。
【解析】(1)0~3min內， 。
(2)已知 CO2(g)和H2(g)反應生成CH3OH(g)和H2O(g)，按元素質量守恒，該反應的化學方程式為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。
(3) 反應速率之比等于化學計量數之比，則X代表的物質為CO2，理由是CO2與CH3OH的反應速率相同X的減小量與甲醇的增加量一樣；
(4)9min后，保持其他條件不變，向容器中再通入1.00molCO2(g)和3.00molH2(g)，則反應物濃度增加，則該反應的速率將增大。
(5)A．反應中，氣體的物質的量、壓強會隨著反應而變化，故容器內壓強不隨時間的變化，說明氣體的物質的量不隨時間變化，則說明反應已達平衡，A正確；
B．反應速率之比等于化學計量數之比，v正(CO2) =v正(H2O)=v逆(H2O) ，則說明反應已達平衡，B正確；
C．由方程式可知，CH3OH(g)與H2O(g)的濃度相同始終相同，故不能說明已平衡，選項C不正確；
D．密閉容器中， ，氣體質量守恒，容積體積的不變，故不能說明已平衡，選項D不正確；
答案為AB。
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第07講 化學平衡狀態的建立
1.變化觀念與平衡思想：從可逆反應化學平衡狀態的建立過程，認識化學平衡是一種動態平衡。
2.證據推理與模型認知：熟知化學平衡狀態的特征，建立化學平衡狀態判斷方法的思維模型。
一、化學平衡狀態的建立
1．可逆反應
(1)概念：在相同條件下，既能向 方向進行， 又能向 方向進行的反應。
(2)特征
2．化學平衡狀態的建立
在一定條件下的容積不變的密閉容器中，合成氨反應如下：N2＋3H22NH3
如圖1所示，N2與H2發生反應。隨著反應的進行，體系中N2和H2的濃度逐漸 ，v正逐漸 ，而NH3的濃度逐漸 ，v逆逐漸 ，t1時刻，它們的濃度不再改變，v正 v逆，反應達到平衡。
如圖2所示，NH3發生分解反應。隨著反應的進行，體系中NH3的濃度逐漸 ，v逆逐漸 ，而N2和H2的濃度逐漸 ，v正逐漸 ，t2時刻起，它們的濃度不再改變，v正 v逆，反應達到平衡。
通過上述兩例說明，平衡的建立與建立的途徑無關。
3．化學平衡狀態的概念
在一定條件下的可逆反應，當正、逆反應的速率 時，反應物和生成物的 均保持不變，即體系的組成不隨時間而改變，這表明該反應中物質的轉化達到了“限度”，這時的狀態我們稱之為化學平衡狀態，簡稱化學平衡。
4．化學平衡狀態的特征
二、化學平衡狀態的判斷方法
1．用本質特征判斷
判斷依據：正反應速率與逆反應速率相等，即v正＝v逆。
(1)同一種物質：該物質的 速率等于它的 速率。
(2)不同的物質：速率之比等于化學方程式中各物質的 之比，但必須是 方向的速率。
2．用宏觀特征判斷
判斷依據：反應混合物中各組成成分的濃度、含量保持不變。
(1)各組成成分的 、 、 、體積(氣體)、 均保持不變。
(2)各組成成分的 、 、氣體的體積分數均保持不變。
(3)反應物的 、產物的 保持不變。
3．用“總壓強、混合氣體的密度、平均摩爾質量”判斷平衡狀態的注意事項
(1)恒溫恒容條件下，用“總壓強、平均摩爾質量”判斷平衡狀態時，要特別關注反應前后氣體分子總數的變化，如：
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 是否平衡
壓強 當m＋n≠p＋q時，總壓強一定(其他條件一定)
當m＋n＝p＋q時，總壓強一定(其他條件一定)
混合氣體的 當m＋n≠p＋q時，一定
當m＋n＝p＋q時，一定
(2)恒溫恒容條件下，用“混合氣體的密度”判斷平衡狀態時，要特別關注反應前后是否有非氣態物質參與反應，如
關注各物質的狀態 是否平衡
密度 C(s)＋CO2(g)2CO(g)(ρ一定)
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(ρ一定)
H2(g)＋I2(g)2HI(g)(ρ一定)
考點01 可逆反應的理解
【例1】下列反應屬于可逆反應的是
A．鹽酸與溶液的中和反應
B．吸水形成晶體藍礬的反應與藍礬受熱失去水分生成的反應
C．溶于水
D．溶于水
【變式1-1】對于反應，下列有關說法錯誤的是
A．該反應同時向生成HI和生成的方向進行
B．該反應的與HI不可能同時存在同一個反應體系中
C．該反應中生成HI的反應與生成的反應的條件相同
D．該反應中不可能全部轉化為H1
【變式1-2】對SO2、NOx、CO2和CO進行回收利用是節能減排的重要課題。某溫度下，向恒容密閉容器中充入NO2、SO2發生反應：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。向容器中充入S18O2和NO2，證明NO2、SO2的反應是可逆反應的是
A．每消耗1molNO2同時消耗1molSO2
B．一段時間后容器中存在S18O3
C．一段時間后容器中存在N18O2
D．一段時間后SO3的濃度保持不變
考點02 化學平衡狀態的含義
【例2】下列說法中不正確的是（ ）
A．當一個可逆反應達到平衡狀態時，就是這個反應在該條件下所能達到的限度
B．當一個可逆反應達到平衡狀態時，這個反應的正反應速率和逆反應速率相等
C．可以通過控制反應條件，使2 mol SO2與1 mol O2反應生成2 mol SO3
D．化學反應的限度可以通過改變條件來改變
【變式2-1】可逆反應達到平衡的重要特征是（　　）
A．反應停止了
B．正、逆反應的速率均為零
C．正、逆反應都還在繼續進行
D．正、逆反應的速率相等
【變式2-2】下列理解不正確的是
A．化學平衡是一個動態平衡
B．化學平衡研究的對象主要是可逆反應
C．化學反應速率是研究化學反應進行的快慢問題，化學平衡是研究化學反應進行的限度問題
D．化學反應達到平衡時，正反應和逆反應速率相等，是對反應中不同物質而言
考點03 化學平衡狀態的判斷
【例3】可逆反應N2+3H2 2NH3在密閉容器中進行一段時間后，達到平衡狀態。則下列說法中正確的是
A．N2、H2不再化合
B．N2、H2、NH3濃度不再變化
C．N2、H2、NH3的速率之比為1：3：2
D．改變條件，N2、H2、NH3的濃度也不再變化
【變式3-1】在密閉容器里發生反應：mA(g)+nB(g)pC(g)+qQ(g)，當m、n、p、q為任意整數時，達到平衡的標志是
①體系的壓強不再改變 ②體系的溫度不再改變 ③各組分的濃度不再改變
④各組分的質量分數不再改變 ⑤反應速率A：B：C：D=m：n：p：q
⑥單位時間內m mol A斷鍵反應，同時p mol C也斷鍵反應
A．③④⑤⑥ B．②③④⑥ C．①③④⑤ D．①③④⑥
【變式3-2】已知，下列能作為反應達到平衡狀態標志的是
A．恒溫恒容時，體系的壓強不再變化
B．消耗2molB的同時生成3molC
C．
D．B、C的物質的量濃度之比等于2∶3
1．反應進行到一定程度時，存在于
A．和中 B．中
C．中 D．中
2．下列反應不是可逆反應的是
A．CO2＋H2O=H2CO3和H2CO3=CO2＋H2O
B．2H2O2H2↑＋O2↑和2H2+O22H2O
C．2SO2＋O2 2SO3和2SO3 2SO2＋O2
D．H2＋I2 2HI和2HIH2＋I2
3．汽車尾氣污染已成為突出的環境問題。反應2NO+2CO2CO2+N2可用于凈化汽車尾氣。一定條件下，該反應進行一段時間后，各物質的濃度均不再變化，此時
A．反應完全停止 B．反應達到了平衡狀態
C．反應物消耗完全 D．正反應速率大于逆反應速率
4．在一定溫度下，反應A2(g)+B2(g) 2AB(g)達到平衡的標志是
A．單位時間內生成nmolA2同時生成nmolAB
B．容器內氣體的總物質的量不隨時間而變化
C．單位時間內生成nmolA2的同時生成nmolB2
D．單位時間內生成2nmolAB的同時生成nmolB2
5．某可逆反應達到平衡狀態時，下列說法不正確的是
A．化學平衡是一種動態平衡，v正＝v逆≠0
B．一定條件下，可逆反應都能達到平衡狀態
C．平衡狀態時，反應混合物中各組分含量保持不變
D．平衡狀態時，反應混合物中各物質的濃度一定相同
6．在一恒溫、恒容密閉容器中，發生反應：，下列能表明已達到平衡狀態的是
①混合氣體的密度不變 ②單位時間內生成，同時消耗了 ③混合氣體的平均相對分子質量不變 ④C的物質的量濃度不變 ⑤混合氣體的壓強不變
A．①②③ B．③④⑤ C．②③④ D．①②⑤
7．在一定溫度下的容積不變的密閉容器中發生反應：。下列敘述中，能說明反應已達到化學平衡狀態的是
A．Z的生成速率與Z的分解速率相等
B．單位時間內消耗amolX，同時生成3amolZ
C．容器內的壓強不再變化
D．混合氣體總的物質的量不再變化
8．對于X(g)+3Y(g)2Z(g)，當生成2 mol 的Z時，該反應放出a kJ能量，一定條件下，將1 mol X和 3 mol Y通入2 L的恒容密閉容器中，反應10 min，測得Y的物質的量為2.4 mol。下列說法正確的是
A．10 min 內，Y 的平均反應速率為0.06 mol/(L·min)
B．第10 min時，X的反應速率為0.01 mol/(L·min)
C．10 min 內，X和Y反應放出的熱量為a kJ
D．達到化學平衡狀態時，正反應速率等于逆反應速率，且兩者速率均大于零
9．可逆反應2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在恒容密閉容器中進行：
①單位時間內生成n mol O2的同時，生成2n mol NO2
②單位時間內生成n mol O2的同時，生成2n mol NO
③用NO2、NO和O2的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為2∶2∶1
④混合氣體的顏色不再改變
⑤混合氣體的密度不再改變
⑥混合氣體的壓強不再改變
⑦混合氣體的平均相對分子質量不再改變
可說明該反應達到化學平衡狀態的是
A．①④⑥⑦ B．②③④⑥
C．①④⑤⑦ D．①②⑥⑦
10．下列能說明恒溫恒容密閉容器中的反應：已達到平衡狀態的是
A．反應容器內壓強不隨時間變化
B．反應容器內氣體的總物質的量不隨時間變化
C．和的生成速率相等
D．容器內、、、的物質的量濃度之比為
11．汽車尾氣系統中的催化轉化器，可有效降低尾氣中的CO、NO和NO2等向大氣的排放。在催化轉化器的前半部發生的反應為2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)。下列有關敘述正確的是
A．反應達平衡時，正、逆反應速率均為零
B．使用合適的催化劑，反應速率會加快
C．升高溫度，反應速率可能減慢
D．反應達平衡時，尾氣中CO2、N2的濃度之比為2：1
12．在一定溫度下，體積一定的密閉容器中可逆反應3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)達到平衡的標志是（ ）
A．容器內混合氣體的密度不再變化
B．斷裂2molO-H的同時形成1molH-H
C．容器內混合氣體的壓強不再變化
D．消耗3molFe的同時生成1molFe3O4
13．在密閉容器中進行反應：X2(g)＋3Y2(g) 2Z(g)，其中 X2、Y2、Z 的起始濃度分別為0.1 mol·L-1、0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1，在一定條件下，當反應達到平衡時，各物質的濃度有可能是
A．c(Z)＝0.4 mol·L-1 B．c(Y2)＝0.1mol·L-1
C．c(X2)＝0.2 mol·L-1 D．c(X2)＝0.05 mol·L-1且 c(Z)＝0.3 mol·L-1
14．一定條件下，在容積為10 L的固定容器中發生反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，反應過程如下圖。下列說法正確的是
A．t1 min時，正、逆反應速率相等
B．曲線X表示NH3的物質的量隨時間變化的關系
C．0~8 min，H2的化學反應速率v(H2)=0.75 mol·L-1·min-1
D．10~12 min，N2的化學反應速率v(N2)=0.25 mol·L-1·min-1
15．CO2是一種廉價的碳資源，其綜合利用具有重要意義。在容積為1L的恒容密閉容器中，充入1.00molCO2(g)和3.00molH2(g)，一定條件下發生反應得到CH3OH(g)和H2O(g)，測得反應物X和CH3OH(g)的濃度隨時間的變化如圖所示。
(1)0~3min內，v(CH3OH)= (保留三位有效數字)mol·L-1·min-1。
(2)該反應的化學方程式為 。
(3)X代表的物質為 (填化學式)，理由是 。
(4)9min后，保持其他條件不變，向容器中再通入1.00molCO2(g)和3.00molH2(g)，則該反應的速率將 (填“增大”、“減小”或“不變”)。
(5)下列可以作為該反應已達到平衡的判據的是 (填標號)。
A．氣體的壓強不變 B．v正(CO2)=v逆(H2O)
C．CH3OH(g)與H2O(g)的濃度相同 D．容器內氣體的密度不變
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