資源簡介

第二節　化學平衡
學習目標 重點難點
1.了解可逆反應的含義,知道可逆反應在一定條件下能達到化學平衡。 2.認識化學平衡常數是表征反應限度的物理量。知道化學平衡常數的含義。能利用濃度商和化學平衡常數的關系判斷化學反應是否達到平衡及平衡移動的方向。 3.通過實驗探究,理解濃度、壓強、溫度等對化學平衡狀態的影響。 4.理解勒夏特列原理,能依據原理分析平衡移動的方向。 重 點 1.化學平衡常數。 2.從定性和定量兩個角度判斷化學平衡移動的方向。
難 點 1.反應條件對化學平衡的影響。 2.化學反應速率和平衡圖像分析。
第1課時　化學平衡狀態
新知探究(一)——化學平衡狀態
1.可逆反應
(1)概念
在同一條件下,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)表示方法
用“ ”連接,把從左向右進行的反應稱為正反應,把由右向左進行的反應稱為逆反應。
(3)特征
雙向性 指可逆反應分為方向相反的兩個方向:正反應方向和逆反應方向
雙同性 指正、逆反應是在相同條件下,同時進行
共存性 指反應物的轉化率小于100%,反應物與生成物共存
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。
(1)如圖1所示,N2與H2隨著反應的進行,其濃度逐漸　　　,v正逐漸減小,而c(NH3)逐漸　　　　,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。
(2)如圖2所示,隨著NH3的分解,其濃度逐漸　　　　,v逆逐漸減小,而c(N2)、c(H2)逐漸　　　　,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。
[微點撥]　平衡的建立與途徑無關。若只給出反應物,則是從正反應方向建立平衡;若只給出生成物,則是從逆反應方向建立平衡;若既給出反應物又給出生成物,則是從正、逆反應方向同時建立平衡。
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
[題點多維訓練]
題點(一)　可逆反應
1.勒夏特列在研究高爐內發生的化學反應時認為,因為CO2+C 2CO是可逆反應,所以爐氣中存在一定比例的CO是不可避免的。14CO2與碳在高溫條件下發生反應14CO2+C 2CO,一段時間后反應達平衡狀態,體系中含14C的粒子有 (　　)
A.14CO2 B.14CO2、14CO
C.14CO2、14CO、14C D.14CO
2.某反應充分反應前后如圖所示,圖中涉及物質均為氣體,關于該反應的下列說法中不正確的是 (　　)
A.該反應可表示為2AB2(g)+B2(g) 2AB3(g)
B.若反應開始加入1 mol B2(g),則不可能生成2 mol AB3(g)
C.反應速率:v(AB2)=v(AB3)、2v(AB2)=v(B2)
D.相同時間內,若c(AB2)變化0.1 mol·L-1,則c(B2)變化為0.05 mol·L-1
題點(二)　化學平衡狀態
3.在一定溫度下,將2 mol SO2和1 mol O2充入一固定容積的密閉容器中,在催化劑作用下發生如下反應:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-197 kJ·mol-1,當達到化學平衡時,下列說法正確的是 (　　)
A.生成SO3 2 mol
B.SO2和SO3共2 mol
C.放出197 kJ熱量
D.含氧原子共8 mol
4.在一定條件下,將0.3 mol CO2和0.2 mol H2通入2 L密閉容器中,進行反應:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。下列關于該反應建立平衡的說法正確的是 (　　)
A.反應剛開始時,生成物濃度最大,正反應速率最小
B.隨著反應的進行,反應物濃度逐漸減小,正反應速率逐漸增大
C.達到平衡狀態時反應體系中CO2的濃度為0 mol·L-1
D.該反應建立平衡過程中v t(時間)圖像為
5.在一絕熱(不與外界發生熱交換)的恒容容器中,發生反應: 2A(g)+B(s) C(g)+D(g),下列描述能表明反應已達到平衡狀態的是 (　　)
①容器內溫度不變
②混合氣體的密度不變
③混合氣體的壓強不變
④混合氣體的平均相對分子質量不變
⑤C(g)的物質的量濃度不變
⑥容器內A、C、D三種氣體的濃度之比為2∶1∶1
⑦某時刻v(A)=2v(C)≠0
⑧單位時間內生成n mol D,同時生成2n mol A
A.①④⑤⑦⑧ B.①②⑤⑦⑧
C.①②④⑤⑧ D.①②③④⑤⑧
新知探究(二)——化學平衡狀態的判斷方法
導學設計　
　　德國化學家哈伯(F.Haber,1868~1934)從1902年開始研究由氮氣和氫氣直接合成氨。
哈伯于1908年申請專利“循環法”,在此基礎上于1909年改進了合成工藝,使氨的產率達到8%。這是工業普遍采用的直接合成法,合成氨反應式如下:N2+3H22NH3。假設該反應在體積不變的密閉容器中發生。
1.單位時間內生成2a mol NH3,同時消耗a mol N2時,該反應是否達到平衡狀態
2.容器內混合氣體的密度不隨時間變化時,該反應是否達到平衡狀態
3.若氣體的平均摩爾質量不再變化,該反應是否達到平衡狀態
4.若混合氣體顏色不再變化,該反應是否達到平衡狀態
[系統融通知能]
1.判斷依據
(1)v正=v逆
①同一物質:v正(X)=v逆(X);
②不同物質:等于X、Y的化學計量數之比。
(2)各組分的含量保持不變
①各組分的濃度不變;
②各組分的質量(物質的量)不變;
③反應物的轉化率不變。
2.具體分析[mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)]
物理量 示例 是否已達平衡
混合體系中各成分的含量 各物質的物質的量或各物質的物質的量分數一定 是
各物質的質量或各物質的質量分數一定 是
各氣體的體積或體積分數一定 是
正、逆反應速率的關系 在單位時間內消耗了n mol B,同時消耗了p mol C 是
在單位時間內生成了n mol B,同時消耗了q mol D 不一定
壓強 m+n≠p+q時,總壓強不變(其他條件一定) 是
m+n=p+q時,總壓強不變(其他條件一定) 不一定
混合氣體的平均相對分子質量 當m+n≠p+q時,不變 是
當m+n=p+q時,不變 不一定
氣體密度 密度不變 不一定
顏色 反應體系內有色物質的顏色保持不變 是
溫度 絕熱體系中溫度不變 是
3.判斷方法
確定反應 中的“變量” 即隨反應的進行而變化的量,當變量不再變化時,表明反應已達平衡狀態。而當“不變量”不變時,不能判斷反應是否處于平衡狀態
常見的變量 ①氣體的顏色; ②對于氣體體積有變化的反應來說,恒壓反應時的體積、恒容反應時的壓強; ③對于反應體系中全部為氣體,且氣體物質的量有變化的反應來說,混合氣體的平均相對分子質量; ④對于反應體系中不全部為氣體的反應來說,恒容時混合氣體的密度等。 在利用、ρ、n(總)、p(總)判斷時要注意反應特點和容器的體積變化問題
[微點撥]　不能作為平衡狀態“標志”的四種情況
①反應各組分的物質的量之比等于化學方程式中相應化學計量數之比。②恒溫恒容下的氣體體積不變的反應,體系的壓強或總物質的量不隨時間而變化,如2HI(g) H2(g)+I2(g)。③全是氣體參加的體積不變的反應,體系的平均相對分子質量不隨時間而變化,如2HI(g) H2(g)+I2(g)。④全是氣體參加的反應,恒容條件下體系的密度保持不變。
[題點多維訓練]
1.在恒溫恒容的密閉容器中,當下列物理量不再發生變化時:①混合氣體的壓強;②混合氣體的密度;③混合氣體的總物質的量;④混合氣體的平均相對分子質量;⑤混合氣體的顏色;⑥各反應物或生成物的反應速率之比都等于化學計量數之比。
(1)一定能證明2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)達到平衡狀態的是　　　　(填序號,下同)。
(2)一定能證明I2(g)+H2(g) 2HI(g)達到平衡狀態的是　　　　　　。
(3)一定能證明A(s)+2B(g) C(g)+D(g)達到平衡狀態的是　　　　　　。
2.一定條件下,在容積不變的密閉容器中,發生反應A(g)+2B(g)3C(g)　ΔH>0,下列情況能判斷該反應達到平衡狀態的是 (　　)
A.容器中的壓強保持不變
B.容器中混合氣體的密度保持不變
C.容器中氣體的平均摩爾質量保持不變
D.A、B、C的濃度保持不變
3.已知:N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH>0,現將1 mol N2O4充入一恒壓密閉容器中,下列示意圖不能說明反應達到平衡狀態的是 (　　)
4.下列標志可表明對應反應達到平衡狀態的是 (　　)
反應條件 可逆反應 標志
A 恒溫恒容 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 混合氣體的密度不變
B 恒溫恒壓 NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g) NH3在混合氣體中的百分含量不變
C 恒溫恒容 H2(g)+I2(g) 2HI(g) HI的分壓不變
D 恒溫恒壓 2NO2(g) N2O4(g) c(NO2)=2c(N2O4)
第1課時　化學平衡狀態
新知探究(一)
2.(1)減小　增大　=　(2)減小　增大　=
3.相等　濃度
[題點多維訓練]
1.選C　 14CO2與碳在高溫條件下發生反應14CO2+C 2CO,一段時間后反應達平衡狀態,含14C的二氧化碳和碳反應生成一氧化碳一定含14C,一氧化碳分解過程中14C可以存在于二氧化碳和碳中,則體系中含14C的粒子有14CO2、14CO、14C。
2.選 C　由圖知反應可表示為2AB2(g)+B2(g) 2AB3(g),A正確;反應方程式中參加反應的B2(g)與生成的AB3(g)的化學計量數之比為1∶2,因反應為可逆反應,轉化率達不到100%,所以開始加入1 mol B2(g),不可能生成2 mol AB3(g),B正確;化學反應速率之比等于參加反應的各物質的化學計量數之比,所以v(AB2)=v(AB3)、v(AB2)=2v(B2),C錯誤;相同時間內,c變化量(AB2)∶c變化量(B2)=2∶1,若c(AB2)變化0.1 mol·L-1,則c(B2)變化為0.05 mol·L-1,D正確。
3.選B　可逆反應存在反應限度,反應物不可能完全轉化為生成物,當正、逆反應速率相等時,反應達到平衡狀態,所以將2 mol SO2和1 mol O2充入一固定容積的密閉容器中,SO2和O2不可能完全轉化為SO3,A錯誤;化學反應中原子守恒,所以化學平衡時SO2和SO3中硫原子的總物質的量等于反應初始時SO2的物質的量,B正確;由A項分析可知,2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)不可能完全轉化為2 mol SO3(g),故放出的熱量小于197 kJ,C錯誤;化學反應中原子守恒,平衡時含有的氧原子的物質的量等于初始時SO2和O2中氧原子的總物質的量,為6 mol,D錯誤。
4.選A　反應逆向進行,反應剛開始時,生成物濃度最大,生成物濃度為0,則正反應速率最小,故A正確;隨著反應的進行,反應物濃度逐漸增大,故B錯誤;該反應為可逆反應,不能完全進行,達到平衡狀態時反應體系中CO2的濃度不等于0,故C錯誤;反應從逆反應開始,逆反應速率逐漸減小,正反應速率逐漸增大,故D錯誤。
5.選D　①該容器為絕熱容器,容器內溫度不變,說明正、逆反應速率相等,反應達到平衡狀態;②由于B為固態,根據質量守恒定律,達到平衡時混合氣體的總質量不變,混合氣體的密度不變,反應達到平衡狀態;③該反應反應前后氣體分子數不變,由于是絕熱容器,建立平衡過程中容器溫度變化,混合氣體壓強發生變化,達到平衡時溫度不變,混合氣體壓強不變,反應達到平衡狀態;④由于B為固態,根據質量守恒定律,達到平衡時混合氣體總質量不變,混合氣體的平均相對分子質量不變,反應達到平衡狀態;⑤C(g)的物質的量濃度不變是化學平衡的特征標志,說明反應達到平衡狀態;⑥達到平衡時A、C、D的濃度保持不變,但不一定等于2∶1∶1;⑦某時刻v(A)=2v(C)≠0,沒有指明是正反應速率,還是逆反應速率,不能說明反應達到平衡狀態;⑧單位時間內生成n mol D,一定消耗2n mol A,同時生成2n mol A,說明反應達到平衡狀態。因此能說明反應達到平衡狀態的有①②③④⑤⑧。
新知探究(二)
[導學設計]
1.提示:兩反應速率均表示正反應速率,反應進行的任何階段均成比例,不能判斷反應是否達到平衡狀態。
2.提示:因容器的體積不變,而混合氣體的總質量不改變,則無論平衡與否,混合氣體的密度均不變,不能由此判斷反應是否達到平衡狀態。
3.提示:M=,體系中氣體總質量不變,隨著反應進行,n在減小,所以M是變量。當M不變時,達到平衡狀態。
4.提示:因為該反應中氣體都是無色氣體,所以顏色不再變化無法判斷該反應是否達到平衡狀態。
[題點多維訓練]
1.解析:混合氣體的密度是混合氣體的總質量與容器容積的比值,混合氣體的平均相對分子質量是混合氣體的總質量與總物質的量的比值,混合氣體顏色的深淺與有色氣體的濃度有關系。在任何時刻各反應物或生成物的反應速率之比都等于化學計量數之比。
(1)反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是反應前后氣體物質的量減小的可逆反應,因此混合氣體的壓強、總物質的量和平均相對分子質量不變均可以說明反應達到平衡狀態。
(2)反應I2(g)+H2(g) 2HI(g)是反應前后氣體物質的量不變的可逆反應,由于碘是有色氣體,則混合氣體的顏色不變可以說明反應達到平衡狀態。
(3)反應A(s)+2B(g) C(g)+D(g)是反應前后氣體物質的量不變,但氣體質量增加的可逆反應,因此混合氣體的密度、混合氣體的平均相對分子質量不變可以說明反應達到平衡狀態。
答案:(1)①③④　(2)⑤　(3)②④
2.選D　容器的體積不變,氣體壓強與氣體的物質的量成正比,反應前后氣體的物質的量不變,則壓強始終不變,不能據此判斷平衡狀態,故A錯誤;容器體積不變,反應前后氣體總質量不變,則氣體密度始終不變,不能據此判斷平衡狀態,故B錯誤;反應前后氣體總質量不變,氣體總物質的量不變,則混合氣體平均摩爾質量始終不變,不能據此判斷平衡狀態,故C錯誤;隨著反應的進行,A、B的濃度減小,C的濃度增大,當A、B、C的濃度保持不變時,正、逆反應速率相等,反應達到平衡狀態,故D正確。
3.選B　B項,對于一個特定反應,ΔH固定不變,不能作為判斷反應是否達到平衡狀態的依據;C項,在t1時刻,2v正(N2O4)=v逆(NO2),反應達到平衡狀態。
4.選C　該反應的反應物和生成物都是氣體,氣體的質量不變;反應在恒溫恒容密閉容器中進行,氣體的體積不變,則無論反應是否達到平衡,反應混合氣體的密度始終不變,因此不能據此判斷反應是否達到平衡狀態,故A不符合題意;該反應中只有生成物是氣體,二者的物質的量的比為定值,則無論反應是否達到平衡狀態,NH3在混合氣體中的百分含量始終不變,因此不能據此判斷反應是否達到平衡狀態,故B不符合題意;恒溫恒容中,HI分壓不變,說明平衡不再移動,反應達到平衡狀態,故C符合題意;在任何時刻物質反應時轉化濃度關系為Δc(NO2)=2Δc(N2O4),但反應達到平衡時濃度之間的關系與開始時加入反應物的多少及反應條件有關,不能據此判斷反應是否達到平衡狀態,故D不符合題意。
1 / 7(共61張PPT)
第二節　化學平衡
學習目標 重點難點 1.了解可逆反應的含義，知道可逆反應在一定條件下能達到化學平衡。 2.認識化學平衡常數是表征反應限度的物理量。知道化學平衡常數的含義。能利用濃度商和化學平衡常數的關系判斷化學反應是否達到平衡及平衡移動的方向。 3.通過實驗探究，理解濃度、壓強、溫度等對化學平衡狀態的影響。 4.理解勒夏特列原理，能依據原理分析平衡移動的方向。 重 點 1.化學平衡常數。
2.從定性和定量兩個角度判斷化學平衡移動的方向。
難 點 1.反應條件對化學平衡的影響。
2.化學反應速率和平衡圖像分析。
第1課時 化學平衡狀態
新知探究(一) 化學平衡狀態
新知探究(二) 化學平衡狀態的
判斷方法
課時跟蹤檢測
目錄
新知探究(一) 化學平衡狀態
1.可逆反應
(1)概念:在同一條件下，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)表示方法:用“ ”連接，把從左向右進行的反應稱為正反應，把由右向左進行的反應稱為逆反應。
(3)特征
雙向性 指可逆反應分為方向相反的兩個方向:正反應方向和逆反應方向
雙同性 指正、逆反應是在相同條件下，同時進行
共存性 指反應物的轉化率小于100%，反應物與生成物共存
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+3H2 2NH3。
(1)如圖1所示，N2與H2隨著反應的進行，其濃度逐漸 ，v正逐漸減小，而c(NH3)逐漸 ，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。
(2)如圖2所示，隨著NH3的分解，其濃度逐漸 ，v逆逐漸減小，而c(N2)、c(H2)逐漸 ，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。
減小
增大
減小
增大
=
=
[微點撥]　平衡的建立與途徑無關。若只給出反應物，則是從正反應方向建立平衡；若只給出生成物，則是從逆反應方向建立平衡；若既給出反應物又給出生成物，則是從正、逆反應方向同時建立平衡。
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。
相等
濃度
4.化學平衡狀態的特征
[題點多維訓練]
√
題點(一)　可逆反應
1.勒夏特列在研究高爐內發生的化學反應時認為，因為CO2+C 2CO是可逆反應，所以爐氣中存在一定比例的CO是不可避免的。14CO2與碳在高溫條件下發生反應14CO2+C 2CO，一段時間后反應達平衡狀態，體系中含14C的粒子有(　　)
A.14CO2 B.14CO2、14CO
C.14CO2、14CO、14C D.14CO
解析: 14CO2與碳在高溫條件下發生反應14CO2+C 2CO，一段時間后反應達平衡狀態，含14C的二氧化碳和碳反應生成一氧化碳一定含14C，一氧化碳分解過程中14C可以存在于二氧化碳和碳中，則體系中含14C的粒子有14CO2、14CO、14C。
√
2.某反應充分反應前后如圖所示，圖中涉及物質均為氣體，關于該反應的下列說法中不正確的是 (　　)
A.該反應可表示為2AB2(g)+B2(g) 2AB3(g)
B.若反應開始加入1 mol B2(g)，則不可能生成2 mol AB3(g)
C.反應速率:v(AB2)=v(AB3)、2v(AB2)=v(B2)
D.相同時間內，若c(AB2)變化0.1 mol·L-1，則c(B2)變化為0.05 mol·L-1
解析:由圖知反應可表示為2AB2(g)+B2(g) 2AB3(g)，A正確；反應方程式中參加反應的B2(g)與生成的AB3(g)的化學計量數之比為1∶2，因反應為可逆反應，轉化率達不到100%，所以開始加入1 mol B2(g)，不可能生成2 mol AB3(g)，B正確；化學反應速率之比等于參加反應的各物質的化學計量數之比，所以v(AB2)=v(AB3)、v(AB2)=2v(B2)，C錯誤；相同時間內，c變化量(AB2)∶c變化量(B2)
=2∶1，若c(AB2)變化0.1 mol·L-1，則c(B2)變化為0.05 mol·L-1，D正確。
題點(二)　化學平衡狀態
3.在一定溫度下，將2 mol SO2和1 mol O2充入一固定容積的密閉容器中，在催化劑作用下發生如下反應:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-197 kJ·mol-1，當達到化學平衡時，下列說法正確的是(　　)
A.生成SO3 2 mol　　 B.SO2和SO3共2 mol
C.放出197 kJ熱量 D.含氧原子共8 mol
√
解析:可逆反應存在反應限度，反應物不可能完全轉化為生成物，當正、逆反應速率相等時，反應達到平衡狀態，所以將2 mol SO2和1 mol O2充入一固定容積的密閉容器中，SO2和O2不可能完全轉化為SO3，A錯誤；化學反應中原子守恒，所以化學平衡時SO2和SO3中硫原子的總物質的量等于反應初始時SO2的物質的量，B正確；由A項分析可知，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)不可能完全轉化為2 mol SO3(g)，故放出的熱量小于197 kJ，C錯誤；化學反應中原子守恒，平衡時含有的氧原子的物質的量等于初始時SO2和O2中氧原子的總物質的量，為6 mol，D錯誤。
4.在一定條件下，將0.3 mol CO2和0.2 mol H2通入2 L密閉容器中，進行反應:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。下列關于該反應建立平衡的說法正確的是 (　　)
A.反應剛開始時，生成物濃度最大，正反應速率最小
B.隨著反應的進行，反應物濃度逐漸減小，正反應速率逐漸增大
C.達到平衡狀態時反應體系中CO2的濃度為0 mol·L-1
D.該反應建立平衡過程中v t(時間)圖像為
解析:反應逆向進行，反應剛開始時，生成物濃度最大，生成物濃度為0，則正反應速率最小，故A正確；隨著反應的進行，反應物濃度逐漸增大，故B錯誤；該反應為可逆反應，不能完全進行，達到平衡狀態時反應體系中CO2的濃度不等于0，故C錯誤；反應從逆反應開始，逆反應速率逐漸減小，正反應速率逐漸增大，故D錯誤。
√
5.在一絕熱(不與外界發生熱交換)的恒容容器中，發生反應: 2A(g)+B(s) C(g)+D(g)，下列描述能表明反應已達到平衡狀態的是 (　　)
①容器內溫度不變 ②混合氣體的密度不變
③混合氣體的壓強不變 ④混合氣體的平均相對分子質量不變
⑤C(g)的物質的量濃度不變
⑥容器內A、C、D三種氣體的濃度之比為2∶1∶1
⑦某時刻v(A)=2v(C)≠0
⑧單位時間內生成n mol D，同時生成2n mol A
A.①④⑤⑦⑧ B.①②⑤⑦⑧
C.①②④⑤⑧ D.①②③④⑤⑧
√
解析:①該容器為絕熱容器，容器內溫度不變，說明正、逆反應速率相等，反應達到平衡狀態；②由于B為固態，根據質量守恒定律，達到平衡時混合氣體的總質量不變，混合氣體的密度不變，反應達到平衡狀態；③該反應反應前后氣體分子數不變，由于是絕熱容器，建立平衡過程中容器溫度變化，混合氣體壓強發生變化，達到平衡時溫度不變，混合氣體壓強不變，反應達到平衡狀態；④由于B為固態，根據質量守恒定律，達到平衡時混合氣體總質量不變，混合氣體的平均相對分子質量不變，反應達到平衡狀態；⑤C(g)的物質的量濃度不變是化學平衡的特征標志，說明反應達到平衡狀態；⑥達到平衡時A、C、D的濃度保持不變，但不一定等于2∶1∶1；⑦某時刻v(A)=2v(C)≠0，沒有指明是正反應速率，還是逆反應速率，不能說明反應達到平衡狀態；⑧單位時間內生成n mol D，一定消耗2n mol A，同時生成2n mol A，說明反應達到平衡狀態。因此能說明反應達到平衡狀態的有①②③④⑤⑧。
新知探究(二) 化學平衡狀態的
判斷方法
導學設計
德國化學家哈伯(F.Haber，1868~1934)從1902年開始研究由氮氣和氫氣直接合成氨。哈伯于1908年申請專利“循環法”，在此基礎上于1909年改進了合成工藝，使氨的產率達到8%。這是工業普遍采用的直接合成法，合成氨反應式如下:
N2+3H2 2NH3。
假設該反應在體積不變的
密閉容器中發生。
1.單位時間內生成2a mol NH3，同時消耗a mol N2時，該反應是否達到平衡狀態
提示:兩反應速率均表示正反應速率，反應進行的任何階段均成比例，不能判斷反應是否達到平衡狀態。
2.容器內混合氣體的密度不隨時間變化時，該反應是否達到平衡狀態
提示:因容器的體積不變，而混合氣體的總質量不改變，則無論平衡與否，混合氣體的密度均不變，不能由此判斷反應是否達到平衡狀態。
3.若氣體的平均摩爾質量不再變化，該反應是否達到平衡狀態
提示:M=，體系中氣體總質量不變，隨著反應進行，n在減小，所以M是變量。當M不變時，達到平衡狀態。
4.若混合氣體顏色不再變化，該反應是否達到平衡狀態
提示:因為該反應中氣體都是無色氣體，所以顏色不再變化無法判斷該反應是否達到平衡狀態。
1.判斷依據
(1)v正=v逆
①同一物質:v正(X)=v逆(X)；
②不同物質:等于X、Y的化學計量數之比。
(2)各組分的含量保持不變
①各組分的濃度不變；
②各組分的質量(物質的量)不變；
③反應物的轉化率不變。
[系統融通知能]
2.具體分析[mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)]
物理量 示例 是否已達平衡
混合體系中各成分的 含量 各物質的物質的量或各物質的物質的量分數一定 是
各物質的質量或各物質的質量分數一定 是
各氣體的體積或體積分數一定 是
正、逆反應速率的關系 在單位時間內消耗了n mol B，同時消耗了p mol C 是
在單位時間內生成了n mol B，同時消耗了q mol D 不一定
壓強 m+n≠p+q時，總壓強不變(其他條件一定) 是
m+n=p+q時，總壓強不變(其他條件一定) 不一定
混合氣體的平均 相對分子質量 是
不一定
氣體密度 密度不變 不一定
顏色 反應體系內有色物質的顏色保持不變 是
溫度 絕熱體系中溫度不變 是
續表
3.判斷方法
確定反應 中的“變量” 即隨反應的進行而變化的量，當變量不再變化時，表明反應已達平衡狀態。而當“不變量”不變時，不能判斷反應是否處于平衡狀態
常見的變量
[微點撥]　不能作為平衡狀態“標志”的四種情況
①反應各組分的物質的量之比等于化學方程式中相應化學計量數之比。②恒溫恒容下的氣體體積不變的反應，體系的壓強或總物質的量不隨時間而變化，如2HI(g) H2(g)+I2(g)。③全是氣體參加的體積不變的反應，體系的平均相對分子質量不隨時間而變化，如2HI(g) H2(g)+I2(g)。④全是氣體參加的反應，恒容條件下體系的密度保持不變。
[題點多維訓練]
1.在恒溫恒容的密閉容器中，當下列物理量不再發生變化時:①混合氣體的壓強；②混合氣體的密度；③混合氣體的總物質的量；④混合氣體的平均相對分子質量；⑤混合氣體的顏色；⑥各反應物或生成物的反應速率之比都等于化學計量數之比。
(1)一定能證明2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)達到平衡狀態的是　　　　　(填序號，下同)。
①③④
解析:混合氣體的密度是混合氣體的總質量與容器容積的比值，混合氣體的平均相對分子質量是混合氣體的總質量與總物質的量的比值，混合氣體顏色的深淺與有色氣體的濃度有關系。在任何時刻各反應物或生成物的反應速率之比都等于化學計量數之比。(1)反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是反應前后氣體物質的量減小的可逆反應，因此混合氣體的壓強、總物質的量和平均相對分子質量不變均可以說明反應達到平衡狀態。
1.在恒溫恒容的密閉容器中，當下列物理量不再發生變化時:①混合氣體的壓強；②混合氣體的密度；③混合氣體的總物質的量；④混合氣體的平均相對分子質量；⑤混合氣體的顏色；⑥各反應物或生成物的反應速率之比都等于化學計量數之比。
(2)一定能證明I2(g)+H2(g) 2HI(g)達到平衡狀態的是　　　。
解析:反應I2(g)+H2(g) 2HI(g)是反應前后氣體物質的量不變的可逆反應，由于碘是有色氣體，則混合氣體的顏色不變可以說明反應達到平衡狀態。
⑤
(3)一定能證明A(s)+2B(g) C(g)+D(g)達到平衡狀態的是　　　　。
解析:反應A(s)+2B(g) C(g)+D(g)是反應前后氣體物質的量不變，但氣體質量增加的可逆反應，因此混合氣體的密度、混合氣體的平均相對分子質量不變可以說明反應達到平衡狀態。
②④
√
2.一定條件下，在容積不變的密閉容器中，發生反應A(g)+2B(g)==3C(g)　ΔH>0，下列情況能判斷該反應達到平衡狀態的是 (　　)
A.容器中的壓強保持不變
B.容器中混合氣體的密度保持不變
C.容器中氣體的平均摩爾質量保持不變
D.A、B、C的濃度保持不變
解析:容器的體積不變，氣體壓強與氣體的物質的量成正比，反應前后氣體的物質的量不變，則壓強始終不變，不能據此判斷平衡狀態，故A錯誤；容器體積不變，反應前后氣體總質量不變，則氣體密度始終不變，不能據此判斷平衡狀態，故B錯誤；反應前后氣體總質量不變，氣體總物質的量不變，則混合氣體平均摩爾質量始終不變，不能據此判斷平衡狀態，故C錯誤；隨著反應的進行，A、B的濃度減小，C的濃度增大，當A、B、C的濃度保持不變時，正、逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故D正確。
3.已知:N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH>0，現將1 mol N2O4充入一恒壓密閉容器中，下列示意圖不能說明反應達到平衡狀態的是 (　　)
解析:B項，對于一個特定反應，ΔH固定不變，不能作為判斷反應是否達到平衡狀態的依據；C項，在t1時刻，2v正(N2O4)=v逆(NO2)，反應達到平衡狀態。
√
√
4.下列標志可表明對應反應達到平衡狀態的是 (　　)
反應條件 可逆反應 標志
A 恒溫恒容 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 混合氣體的密度不變
B 恒溫恒壓 NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g) NH3在混合氣體中的百分含量不變
C 恒溫恒容 H2(g)+I2(g) 2HI(g) HI的分壓不變
D 恒溫恒壓 2NO2(g) N2O4(g) c(NO2)=2c(N2O4)
解析:該反應的反應物和生成物都是氣體，氣體的質量不變；反應在恒溫恒容密閉容器中進行，氣體的體積不變，則無論反應是否達到平衡，反應混合氣體的密度始終不變，因此不能據此判斷反應是否達到平衡狀態，故A不符合題意；該反應中只有生成物是氣體，二者的物質的量的比為定值，則無論反應是否達到平衡狀態，NH3在混合氣體中的百分含量始終不變，因此不能據此判斷反應是否達到平衡狀態，故B不符合題意；恒溫恒容中，HI分壓不變，說明平衡不再移動，反應達到平衡狀態，故C符合題意；在任何時刻物質反應時轉化濃度關系為Δc(NO2)=2Δc(N2O4)，但反應達到平衡時濃度之間的關系與開始時加入反應物的多少及反應條件有關，不能據此判斷反應是否達到平衡狀態，故D不符合題意。
課時跟蹤檢測
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一、選擇題
1.下列關于可逆反應的敘述正確的是(　　)
A.可逆反應是指既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應
B.2H2O 2H2↑+O2↑與2H2+O2 2H2O互為可逆反應
C.對于可逆反應，當正反應速率增大時，逆反應速率就會減小
D.密閉容器中的反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)開始后，三種氣體一定同時存在
解析:只有在相同條件下，正、逆反應同時進行的化學反應才是可逆反應，故A錯誤；兩個反應發生的反應條件不同，所以這兩個反應不互為可逆反應，故B錯誤；對于可逆反應，當正反應速率增大時，逆反應速率可能增大，也可能不變，故C錯誤；可逆反應不能進行到底，反應開始后一定會有生成物產生，同時反應物必然有剩余，故D正確。
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2.對于某一可逆反應，在不同條件下的平衡狀態中，正、逆反應速率的關系是 (　　)
解析:四個選項中，只有選項A始終都滿足v(正)=v(逆)，即反應處于平衡狀態。
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3.已知298 K時，合成氨反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.0 kJ·mol-1，將此溫度下的1 mol N2和3 mol H2放在一密閉容器中，在催化劑存在時進行反應。測得反應放出的熱量為(假定測量過程中沒有能量損失) (　　)
A.一定小于92.0 kJ B.一定大于92.0 kJ
C.一定等于92.0 kJ D.無法確定
解析:1 mol N2不能完全轉化，放出的熱量一定小于92.0 kJ。
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4.(2025·沈陽高二檢測)將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空容器中(假設容器容積不變，固體試樣體積忽略不計)，在恒定溫度下使其分解:H2NCOONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)。下列敘述不能判斷該反應已經達到平衡狀態的是 (　　)
A.密閉容器中混合氣體的平均相對分子質量不變
B.密閉容器中總壓強不變
C.密閉容器中混合氣體的密度不變
D.密閉容器中c(NH3)不變
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解析:容器內始終為物質的量之比為2∶1的NH3和CO2的混合氣體，平均相對分子質量為定值，故A正確；該正反應是氣體分子數增多的反應，所以未平衡時容器內壓強會發生變化，當壓強不變時說明反應達到平衡，故B錯誤；反應物為固體，則未平衡時氣體的質量發生變化，容器恒容，所以混合氣體的密度會發生變化，當密度不變時說明反應達到平衡，故C錯誤；反應達到平衡時各物質的濃度不再改變，所以密閉容器中c(NH3)不變可以說明反應達到平衡，故D錯誤。
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5.恒溫時向2 L密閉容器中通入一定量的氣體X和Y，發生反應:
2X(g)+Y(g) 3Z(g)，Y的物質的量n(Y)隨時間t變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.正反應速率a點比b點小
B.t0 min時該反應停止
C.t0 min時，c(Z)=0.75 mol·L-1
D.當密閉容器中的壓強不再變化，該可逆反應達到了化學平衡狀態
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解析:反應開始加入一定量的氣體X和Y，則反應2X(g)+Y(g) 3Z(g)從正反應方向開始進行，隨著反應的進行，正反應速率越來越小，到平衡時達到最小值，則根據圖示可知，a點的正反應速率大于b點的正反應速率，A錯誤；可逆反應從b點開始達到平衡，化學平衡為動態平衡，此時反應仍在進行，正反應速率等于逆反應速率，B錯誤；從圖像中可以看出，從反應開始到平衡，參加反應的Y的物質的量為0.5 mol，根據物質反應轉化關系可知，生成的Z的物質的量為1.5 mol，由于容器的容積是2 L，因此t0 min時，c(Z)==0.75 mol·L-1，C正確；該反應是一個反應前后氣體物質的量不變的反應，體系的壓強始終不變，因此不能根據壓強不變判斷反應是否達到平衡狀態，D錯誤。
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6.將5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液與1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液混合發生反應，一段時間后溶液顏色不再改變。將所得溶液分成兩份，一份加淀粉，溶液變藍；一份加KSCN，溶液變紅。下列說法不正確的是 (　　)
A.加淀粉溶液變藍，表明Fe3+與I-反應生成I2
B.加KSCN溶液變紅，表明該反應存在限度
C.溶液的顏色不再變化，表明該反應達到平衡狀態
D.溶液的顏色不再變化，表明Fe2+、Fe3+、I2、I-的物質的量濃度均相等
解析:淀粉遇碘變藍，由加淀粉溶液變藍，表明Fe3+與I-反應生成I2，A正確；氯化鐵少量，加KSCN溶液變紅，表明該反應存在限度，B正確；溶液的顏色不再變化，可知濃度不變，表明該反應達到平衡狀態，C正確；溶液的顏色不再變化，可知濃度不變，但Fe2+、Fe3+、I2、I-的物質的量濃度不一定相等，與起始量、轉化率有關，D錯誤。
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7.將FeSO4(s)置于2 L恒容密閉容器中，升高溫度發生分解反應:
2FeSO4(s) Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)。下列能判斷該反應達到平衡狀態的個數為 (　　)
①Fe2O3(s)的濃度不再變化　②c(SO2)不再變化
③=1　④v正(SO2)=v逆(SO3)
⑤混合氣體的密度不變　⑥壓強不變
A.2 B.3 C.4 D.5
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解析:①Fe2O3(s)為固體，濃度不發生變化，不能判斷該反應達到平衡狀態；②c(SO2)不再變化，能判斷該反應達到平衡狀態；③結合系數關系，為定值，=1不能判斷該反應達到平衡狀態；④v正(SO2)=v逆(SO3)說明正逆反應速率相等，能判斷該反應達到平衡狀態；⑤該反應為氣體物質的量增大的反應，混合氣體的密度不變，能判斷該反應達到平衡狀態；⑥該反應為氣體物質的量增大的反應，壓強不變能判斷該反應達到平衡狀態。
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8.一定溫度下，某恒容容器內進行可逆反應A(g)+3B(g) 2C(g)。下列說法正確的是 (　　)
A.化學反應的限度與反應時間的長短有關
B.達到化學平衡狀態時，C的生成速率是A的生成速率的2倍
C.達到化學平衡狀態時，容器內A、B、C的分子數比一定為1∶3∶2
D.充入1 mol A和3 mol B，達到化學平衡狀態時可生成2 mol C
解析:反應轉化的限度與反應時間無關，與反應物自身的性質有關系，A錯誤；平衡時C的生成速率是A的生成速率的2倍，B正確；平衡狀態時，容器內A、B、C的分子數比不一定為1∶3∶2，C錯誤；反應為可逆反應，則充入1 mol A和3 mol B，達到化學平衡狀態時生成C小于2 mol，D錯誤。
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9.一定溫度下，在容積恒定的密閉容器中，進行如下可逆反應:
A(s)+2B(g) C(g)+D(g)， 開始時向容器中加入足量的 A 和 2 mol B，反應到 t1 時刻達到平衡狀態，下列說法不正確的是 (　　)
A.0~t1 時間內，混合氣體的密度不發生改變
B.0~t1 時間內，v正(B)∶v逆(C)>2∶1
C.達到平衡后，v逆(C)=v正(D)
D.容器中壓強始終保持不變
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解析:容器容積不變，反應中A為固體，隨反應進行，混合氣體的質量增大，混合氣體的密度增大，達到平衡狀態后不再變化，A錯誤；速率之比等于化學計量數之比，而在0~t1時間內，正反應速率大于逆反應速率，所以v正(B)∶v逆(C)
>2∶1，B正確；達到平衡后，用同一物質表示，正、逆反應速率相等，若用不同物質表示，應滿足一種物質表示正反應速率，一種物質表示逆反應速率，且正、逆反應速率之比等于化學計量數之比，故達到平衡后，v逆(C)=v正(D)，C正確；容器容積不變，反應前后氣體的物質的量不變，所以容器中壓強始終保持不變，D正確。
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10.一定溫度下，在恒容密閉容器中發生可逆反應:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，已知N2(g)、H2(g)、NH3(g)的起始濃度分別為0.2 mol·L-1、0.5 mol·L-1、0.2 mol·L-1，當反應達到平衡時，各物質的濃度不可能是 (　　)
A.c(N2)=0.02 mol·L-1
B.c(H2)=0.7 mol·L-1
C.c(NH3)=0.3 mol·L-1
D.2c(N2)+c(NH3)=0.6 mol·L-1
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解析:由于起始濃度c(N2)∶c(H2)<1∶3，則假設H2(g)完全轉化，由變化的濃度與化學計量數成正比，則剩余的c(N2)= mol·L-1≈0.03 mol·L-1，生成c(NH3)=mol·L-1≈0.53 mol·L-1，假設NH3(g)完全轉化，生成c(N2)=(0.2+0.1)mol·L-1=0.3 mol·L-1，生成c(H2)=(0.5+0.3)mol·L-1=0.8 mol·L-1。0.03 mol·L-114
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11.三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。已知SiHCl3(g)在催化劑作用下發生反應:2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)。向容積為1 L的恒容密閉容器中充入2 mol SiHCl3(g)，測得相同時間內反應體系中SiHCl3(g)的物質的量分數隨溫度變化的曲線如圖所示，已知:b點之前未達到平衡，b點之后(包括b點)達到平衡。
下列說法錯誤的是(　　)
A.a點SiHCl3的轉化率為15%
B.若達到b點所用時間為t1 min，0~t1 min內，
v(SiH2Cl2)= mol·L-1·min-1
C.a點SiCl4的物質的量濃度為0.15 mol·L-1
D.a點的正反應速率大于c點的逆反應速率
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解析:向容積為1 L的恒容密閉容器中充入2 mol SiHCl3(g)，a點SiHCl3的物質的量分數為85%，設SiHCl3消耗了2x mol，利用三段式分析如下:
2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
起始/mol　 　2　　　　 0　　　　 0
轉化/mol　　2x　　　　 x　　　 　x
a點/mol　　 2-2x　 　　 x　　　　 x
×100%=85%，x=0.15，SiHCl3的轉化率為15%，A項正確；
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b點SiHCl3的物質的量分數為78%，設此時SiHCl3轉化了2y mol，利用三段式分析如下:
2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
起始/mol　 　2　　　　　0　　　 0
轉化/mol　　2y　　　　 y　 　　 y
t1時/mol 　 2-2y　　　　y　　　　y
×100%=78%，y=0.22，0~t1 min內用SiH2Cl2表示該反應的平均反應速率為= mol·L-1·min-1，B項正確；結合A，SiCl4的物質的量濃度為0.15 mol·L-1，C項正確；根據溫度越高，反應速率越快，根據b點之前未達到平衡，b點之后(包括b點)達到平衡，a、c兩點正反應速率va(正)14
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二、非選擇題
12.(8分)(2025·邯鄲九校聯盟)某溫度時，在容積為5 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體物質的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示(注:A的轉化率=×100%)。
(1)該反應的化學方程式為　　　　　　。
(2)該反應是從　　　 　　(填“正反應”“逆反應”或“正、逆反應同時”)開始的；反應開始至2 min末，用X表示的化學反應速率為　　　 　　　　，此時Z與Y的物質的量之比為　　 　。
2Z+Y 3X
正、逆反應同時
0.04 mol·L-1·min-1　
13∶8
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(3)該反應從開始到達平衡時，Z的轉化率與Y的轉化率之比為　　　。
(4)4 min時，v(X)∶v(Y)∶v(Z)=　　　　　　；下列哪些數據在反應開始至反應達到平衡時，一直保持不變的是　　　(填字母)。
a.壓強 b.密度
c.相對平均式量 d.反應物的濃度
6∶5
3∶1∶2
abc
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13.(6分)汽車尾氣主要含有一氧化碳、一氧化氮等物質，是造成城市空氣污染的主要因素之一。在恒溫恒容的密閉容器中，充入等物質的量的CO和NO混合氣體，發生如下反應:2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)，t0時達到平衡，測得反應過程中CO2的體積分數與時間的關系如圖所示。
(1)a處v正　　(填“>”“<”或“=”)b處v逆。
解析:隨著反應的進行，反應物濃度降低，正反應速率減慢，a處v正>b處v正；b處反應達到平衡，b處v正=b處v逆，所以a處v正>b處v逆。
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13.(6分)汽車尾氣主要含有一氧化碳、一氧化氮等物質，是造成城市空氣污染的主要因素之一。在恒溫恒容的密閉容器中，充入等物質的量的CO和NO混合氣體，發生如下反應:2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)，t0時達到平衡，測得反應過程中CO2的體積分數與時間的關系如圖所示。
(2)CO的平衡轉化率為　　　　。
解析: 2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)
初始/mol　　a　 　　a　　　 0　　 　0
轉化/mol　　2x　 　 2x　 　 2x　　　x
平衡/mol　 a-2x　 a-2x　　 2x　　　x
=0.5，x=0.4a，CO的平衡轉化率為×100%=80%。
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13.(6分)汽車尾氣主要含有一氧化碳、一氧化氮等物質，是造成城市空氣污染的主要因素之一。在恒溫恒容的密閉容器中，充入等物質的量的CO和NO混合氣體，發生如下反應:2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)，t0時達到平衡，測得反應過程中CO2的體積分數與時間的關系如圖所示。
(3)能說明上述反應達到平衡狀態的是　　　(填字母)。
A.CO的濃度與CO2的濃度均不再變化
B.混合氣體密度保持不變
C.反應容器內壓強保持不變
D.CO和NO的濃度之比保持不變
AC
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解析:反應達到平衡狀態，各物質的濃度保持不變，CO的濃度與CO2的濃度均不再變化，說明反應一定達到平衡狀態，故A選；反應前后氣體總質量不變，容器體積不變，密度是恒量，混合氣體密度保持不變，反應不一定平衡，故B不選；反應前后氣體物質的量不同，容器體積不變，壓強是變量，反應容器內壓強保持不變，反應一定達到平衡狀態，故C選；若投料比等于化學計量數之比，則CO和NO的濃度之比是恒量，CO和NO的濃度之比保持不變，反應不一定平衡，故D不選。
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14.(8分)在化學反應的研究和實際應用中，人們除了選擇合適的化學反應以實現新期待的物質轉化或能量轉化，還要關注化學反應進行的快慢和程度，以提高生產效率。
(1)控制條件，讓反應在恒容密閉容器中進行如下反應:
2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)。用傳感器測得不同時間NO和CO的濃度如下表。
前2 s內的平均反應速率v(N2)=　　　　　　　　　　，從表格看，已達到化學平衡的時間段為　　　　。
14
時間/s 0 1 2 3 4 5
c(NO)/(×10-4 mol·L-1) 10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00
c(CO)/(×10-3 mol·L-1) 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70
1.875×10-4 mol·L-1·s-1
4~5 s
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:前2 s內Δc(NO)=-7.5×10-4 mol·L-1，根據化學方程式可知，Δc(N2)=3.75×10-4 mol·L-1，則結合速率公式可知v(N2)==1.875×10-4 mol·L-1·s-1；4 s后CO和NO的濃度保持不變，則說明反應到4 s時達到平衡狀態。
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1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
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13
3
(2)已知NO2是紅棕色氣體，N2O4是無色氣體。在一定溫度下，某固定容積的密閉容器中充入一定量的NO2氣體后，發生反應:2NO2(g) N2O4(g)，反應速率(v)與時間(t)的關系曲線如圖，下列敘述正確的是　　　　(填字母)。
a.t1時，反應未達到平衡，NO2的濃度在減小
b.t2時，反應達到平衡，反應不再進行
c.t2~t3，各物質的濃度不再變化
d.t2~t3，各物質的濃度相等
e.O~t2，N2O4的濃度增大
f.反應過程中氣體的顏色不變
g.建立平衡過程中，混合氣體的平均相對分子質量增大
14
aceg
1
2
4
5
6
7
8
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11
12
13
3
解析:t1時，正反應速率大于逆反應速率，則反應未達到平衡，反應向正反應方向進行，所以NO2的濃度在減小，故a正確；t2時，正、逆反應速率相等，反應達平衡狀態，化學平衡為動態平衡，反應沒有停止，故b錯誤；t2~t3為平衡狀態，各物質的濃度不再變化，但濃度不一定相等，故c正確，d錯誤；O~t2正反應速率大于逆反應速率，反應未達到平衡，反應向正反應方向進行，所以N2O4的濃度增大，故e正確；反應過程中，N2O4的濃度增大，氣體的顏色變淺，故f錯誤；建立平衡過程中，N2O4濃度增大，NO2濃度減小，混合氣體平均相對分子質量增大，g正確。
14課時跟蹤檢測(七)　化學平衡狀態
一、選擇題
1.下列關于可逆反應的敘述正確的是 (　　)
A.可逆反應是指既能向正反應方向進行,又能向逆反應方向進行的反應
B.2H2O2H2↑+O2↑與2H2+O22H2O互為可逆反應
C.對于可逆反應,當正反應速率增大時,逆反應速率就會減小
D.密閉容器中的反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)開始后,三種氣體一定同時存在
2.對于某一可逆反應,在不同條件下的平衡狀態中,正、逆反應速率的關系是 (　　)
3.已知298 K時,合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.0 kJ·mol-1,將此溫度下的1 mol N2和3 mol H2放在一密閉容器中,在催化劑存在時進行反應。測得反應放出的熱量為(假定測量過程中沒有能量損失) (　　)
A.一定小于92.0 kJ B.一定大于92.0 kJ
C.一定等于92.0 kJ D.無法確定
4.(2025·沈陽高二檢測)將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空容器中(假設容器容積不變,固體試樣體積忽略不計),在恒定溫度下使其分解:H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。下列敘述不能判斷該反應已經達到平衡狀態的是 (　　)
A.密閉容器中混合氣體的平均相對分子質量不變
B.密閉容器中總壓強不變
C.密閉容器中混合氣體的密度不變
D.密閉容器中c(NH3)不變
5.恒溫時向2 L密閉容器中通入一定量的氣體X和Y,發生反應:2X(g)+Y(g)3Z(g),Y的物質的量n(Y)隨時間t變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.正反應速率a點比b點小
B.t0 min時該反應停止
C.t0 min時,c(Z)=0.75 mol·L-1
D.當密閉容器中的壓強不再變化,該可逆反應達到了化學平衡狀態
6.將5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液與1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液混合發生反應,一段時間后溶液顏色不再改變。將所得溶液分成兩份,一份加淀粉,溶液變藍;一份加KSCN,溶液變紅。下列說法不正確的是 (　　)
A.加淀粉溶液變藍,表明Fe3+與I-反應生成I2
B.加KSCN溶液變紅,表明該反應存在限度
C.溶液的顏色不再變化,表明該反應達到平衡狀態
D.溶液的顏色不再變化,表明Fe2+、Fe3+、I2、I-的物質的量濃度均相等
7.將FeSO4(s)置于2 L恒容密閉容器中,升高溫度發生分解反應:2FeSO4(s)Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)。下列能判斷該反應達到平衡狀態的個數為 (　　)
①Fe2O3(s)的濃度不再變化　②c(SO2)不再變化 ③=1　④v正(SO2)=v逆(SO3)
⑤混合氣體的密度不變　⑥壓強不變
A.2 B.3 C.4 D.5
8.一定溫度下,某恒容容器內進行可逆反應A(g)+3B(g)2C(g)。下列說法正確的是 (　　)
A.化學反應的限度與反應時間的長短有關
B.達到化學平衡狀態時,C的生成速率是A的生成速率的2倍
C.達到化學平衡狀態時,容器內A、B、C的分子數比一定為1∶3∶2
D.充入1 mol A和3 mol B,達到化學平衡狀態時可生成2 mol C
9.一定溫度下,在容積恒定的密閉容器中,進行如下可逆反應:A(s)+2B(g)C(g)+D(g), 開始時向容器中加入足量的 A 和 2 mol B,反應到 t1 時刻達到平衡狀態,下列說法不正確的是 (　　)
A.0~t1 時間內,混合氣體的密度不發生改變
B.0~t1 時間內,v正(B)∶v逆(C)>2∶1
C.達到平衡后,v逆(C)=v正(D)
D.容器中壓強始終保持不變
10.一定溫度下,在恒容密閉容器中發生可逆反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),已知N2(g)、H2(g)、NH3(g)的起始濃度分別為0.2 mol·L-1、0.5 mol·L-1、0.2 mol·L-1,當反應達到平衡時,各物質的濃度不可能是 (　　)
A.c(N2)=0.02 mol·L-1
B.c(H2)=0.7 mol·L-1
C.c(NH3)=0.3 mol·L-1
D.2c(N2)+c(NH3)=0.6 mol·L-1
11.三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。已知SiHCl3(g)在催化劑作用下發生反應:2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)。向容積為1 L的恒容密閉容器中充入2 mol SiHCl3(g),測得相同時間內反應體系中SiHCl3(g)的物質的量分數隨溫度變化的曲線如圖所示,已知:b點之前未達到平衡,b點之后(包括b點)達到平衡。
下列說法錯誤的是 (　　)
A.a點SiHCl3的轉化率為15%
B.若達到b點所用時間為t1 min,0~t1 min內,v(SiH2Cl2)= mol·L-1·min-1
C.a點SiCl4的物質的量濃度為0.15 mol·L-1
D.a點的正反應速率大于c點的逆反應速率
二、非選擇題
12.(8分)(2025·邯鄲九校聯盟)某溫度時,在容積為5 L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣體物質的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示注:A的轉化率=×100%。
(1)該反應的化學方程式為　　　　　　　　　　。
(2)該反應是從　　　　　(填“正反應”“逆反應”或“正、逆反應同時”)開始的;反應開始至2 min末,用X表示的化學反應速率為　　　　　　　,此時Z與Y的物質的量之比為　　　　　　。
(3)該反應從開始到達平衡時,Z的轉化率與Y的轉化率之比為　　　　　　　。
(4)4 min時,v(X)∶v(Y)∶v(Z)=　　　　　　;下列哪些數據在反應開始至反應達到平衡時,一直保持不變的是　　　　　　(填字母)。
a.壓強 b.密度
c.相對平均式量 d.反應物的濃度
13.(6分)汽車尾氣主要含有一氧化碳、一氧化氮等物質,是造成城市空氣污染的主要因素之一。在恒溫恒容的密閉容器中,充入等物質的量的CO和NO混合氣體,發生如下反應:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g),t0時達到平衡,測得反應過程中CO2的體積分數與時間的關系如圖所示。
(1)a處v正　　　　(填“>”“<”或“=”)b處v逆。
(2)CO的平衡轉化率為　　　　　　。
(3)能說明上述反應達到平衡狀態的是　　　(填字母)。
A.CO的濃度與CO2的濃度均不再變化
B.混合氣體密度保持不變
C.反應容器內壓強保持不變
D.CO和NO的濃度之比保持不變
14.(8分)在化學反應的研究和實際應用中,人們除了選擇合適的化學反應以實現新期待的物質轉化或能量轉化,還要關注化學反應進行的快慢和程度,以提高生產效率。
(1)控制條件,讓反應在恒容密閉容器中進行如下反應:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。用傳感器測得不同時間NO和CO的濃度如下表。
時間/s 0 1 2 3 4 5
c(NO)/ (×10-4 mol·L-1) 10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00
c(CO)/ (×10-3 mol·L-1) 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70
前2 s內的平均反應速率v(N2)=　　　　　　,從表格看,已達到化學平衡的時間段為　　　　。
(2)已知NO2是紅棕色氣體,N2O4是無色氣體。在一定溫度下,某固定容積的密閉容器中充入一定量的NO2氣體后,發生反應:2NO2(g)N2O4(g),反應速率(v)與時間(t)的關系曲線如圖,下列敘述正確的是　　　　(填字母)。
a.t1時,反應未達到平衡,NO2的濃度在減小
b.t2時,反應達到平衡,反應不再進行
c.t2~t3,各物質的濃度不再變化
d.t2~t3,各物質的濃度相等
e.O~t2,N2O4的濃度增大
f.反應過程中氣體的顏色不變
g.建立平衡過程中,混合氣體的平均相對分子質量增大
課時跟蹤檢測(七)
1.選D　只有在相同條件下,正、逆反應同時進行的化學反應才是可逆反應,故A錯誤;兩個反應發生的反應條件不同,所以這兩個反應不互為可逆反應,故B錯誤;對于可逆反應,當正反應速率增大時,逆反應速率可能增大,也可能不變,故C錯誤;可逆反應不能進行到底,反應開始后一定會有生成物產生,同時反應物必然有剩余,故D正確。
2.選A　四個選項中,只有選項A始終都滿足v(正)=v(逆),即反應處于平衡狀態。
3.選A　1 mol N2不能完全轉化,放出的熱量一定小于92.0 kJ。
4.選A　容器內始終為物質的量之比為2∶1的NH3和CO2的混合氣體,平均相對分子質量為定值,故A正確;該正反應是氣體分子數增多的反應,所以未平衡時容器內壓強會發生變化,當壓強不變時說明反應達到平衡,故B錯誤;反應物為固體,則未平衡時氣體的質量發生變化,容器恒容,所以混合氣體的密度會發生變化,當密度不變時說明反應達到平衡,故C錯誤;反應達到平衡時各物質的濃度不再改變,所以密閉容器中c(NH3)不變可以說明反應達到平衡,故D錯誤。
5.選 C　反應開始加入一定量的氣體X和Y,則反應2X(g)+Y(g) 3Z(g)從正反應方向開始進行,隨著反應的進行,正反應速率越來越小,到平衡時達到最小值,則根據圖示可知,a點的正反應速率大于b點的正反應速率,A錯誤;可逆反應從b點開始達到平衡,化學平衡為動態平衡,此時反應仍在進行,正反應速率等于逆反應速率,B錯誤;從圖像中可以看出,從反應開始到平衡,參加反應的Y的物質的量為0.5 mol,根據物質反應轉化關系可知,生成的Z的物質的量為1.5 mol,由于容器的容積是2 L,因此t0 min時,c(Z)==0.75 mol·L-1,C正確;該反應是一個反應前后氣體物質的量不變的反應,體系的壓強始終不變,因此不能根據壓強不變判斷反應是否達到平衡狀態,D錯誤。
6.選D　淀粉遇碘變藍,由加淀粉溶液變藍,表明Fe3+與I-反應生成I2,A正確;氯化鐵少量,加KSCN溶液變紅,表明該反應存在限度,B正確;溶液的顏色不再變化,可知濃度不變,表明該反應達到平衡狀態,C正確;溶液的顏色不再變化,可知濃度不變,但Fe2+、Fe3+、I2、I-的物質的量濃度不一定相等,與起始量、轉化率有關,D錯誤。
7.選C　①Fe2O3(s)為固體,濃度不發生變化,不能判斷該反應達到平衡狀態;②c(SO2)不再變化,能判斷該反應達到平衡狀態;③結合系數關系,為定值,=1不能判斷該反應達到平衡狀態;④v正(SO2)=v逆(SO3)說明正逆反應速率相等,能判斷該反應達到平衡狀態;⑤該反應為氣體物質的量增大的反應,混合氣體的密度不變,能判斷該反應達到平衡狀態;⑥該反應為氣體物質的量增大的反應,壓強不變能判斷該反應達到平衡狀態。
8.選B　反應轉化的限度與反應時間無關,與反應物自身的性質有關系,A錯誤;平衡時C的生成速率是A的生成速率的2倍,B正確;平衡狀態時,容器內A、B、C的分子數比不一定為1∶3∶2,C錯誤;反應為可逆反應,則充入1 mol A和3 mol B,達到化學平衡狀態時生成C小于2 mol,D錯誤。
9.選A　容器容積不變,反應中A為固體,隨反應進行,混合氣體的質量增大,混合氣體的密度增大,達到平衡狀態后不再變化,A錯誤;速率之比等于化學計量數之比,而在0~t1時間內,正反應速率大于逆反應速率,所以v正(B)∶v逆(C)>2∶1,B正確;達到平衡后,用同一物質表示,正、逆反應速率相等,若用不同物質表示,應滿足一種物質表示正反應速率,一種物質表示逆反應速率,且正、逆反應速率之比等于化學計量數之比,故達到平衡后,v逆(C)=v正(D),C正確;容器容積不變,反應前后氣體的物質的量不變,所以容器中壓強始終保持不變,D正確。
10.選A　由于起始濃度c(N2)∶c(H2)<1∶3,則假設H2(g)完全轉化,由變化的濃度與化學計量數成正比,則剩余的c(N2)= mol·L-1≈0.03 mol·L-1,生成c(NH3)=mol·L-1≈0.53 mol·L-1,假設NH3(g)完全轉化,生成c(N2)=(0.2+0.1)mol·L-1=0.3 mol·L-1,生成c(H2)=(0.5+0.3)mol·L-1=0.8 mol·L-1。0.03 mol·L-111.選D　向容積為1 L的恒容密閉容器中充入2 mol SiHCl3(g),a點SiHCl3的物質的量分數為85%,設SiHCl3消耗了2x mol,利用三段式分析如下:
　　 　　 2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
起始/mol　 　2　　　　　0　　　　 0
轉化/mol　　2x　　　　 x　　　 　 x
a點/mol　　2-2x　 　　 x　　　　 x
×100%=85%,x=0.15,SiHCl3的轉化率為15%,A項正確;b點SiHCl3的物質的量分數為78%,設此時SiHCl3轉化了2y mol,利用三段式分析如下:
　　 　　 2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
起始/mol　 　2　　　　　0　　　　 0
轉化/mol　　2y　　　　　y　 　　　y
t1時/mol 　2-2y　　　　　y　　　　 y
×100%=78%,y=0.22,0~t1 min內用SiH2Cl2表示該反應的平均反應速率為= mol·L-1·min-1,B項正確;結合A,SiCl4的物質的量濃度為0.15 mol·L-1,C項正確;根據溫度越高,反應速率越快,根據b點之前未達到平衡,b點之后(包括b點)達到平衡,a、c兩點正反應速率va(正)12.(1)2Z+Y 3X　(2)正、逆反應同時　0.04 mol·L-1·min-1　13∶8　(3)6∶5　(4)3∶1∶2　abc
13.解析:(1)隨著反應的進行,反應物濃度降低,正反應速率減慢,a處v正>b處v正;b處反應達到平衡,b處v正=b處v逆,所以a處v正>b處v逆。
(2)　　 　 2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)
初始/mol　　a　 　　a　　　　0　　 　0
轉化/mol　　2x　 　2x　　 　　2x　　　x
平衡/mol　a-2x　a-2x　　 　2x　　　x
=0.5,x=0.4a,CO的平衡轉化率為×100%=80%。
(3)反應達到平衡狀態,各物質的濃度保持不變,CO的濃度與CO2的濃度均不再變化,說明反應一定達到平衡狀態,故A選;反應前后氣體總質量不變,容器體積不變,密度是恒量,混合氣體密度保持不變,反應不一定平衡,故B不選;反應前后氣體物質的量不同,容器體積不變,壓強是變量,反應容器內壓強保持不變,反應一定達到平衡狀態,故C選;若投料比等于化學計量數之比,則CO和NO的濃度之比是恒量,CO和NO的濃度之比保持不變,反應不一定平衡,故D不選。
答案:(1)>　(2)80%　(3)AC
14.解析:(1)前2 s內Δc(NO)=-7.5×10-4 mol·L-1,根據化學方程式可知,Δc(N2)=3.75×10-4 mol·L-1,則結合速率公式可知v(N2)==1.875×10-4 mol·L-1·s-1;4 s后CO和NO的濃度保持不變,則說明反應到4 s時達到平衡狀態。(2)t1時,正反應速率大于逆反應速率,則反應未達到平衡,反應向正反應方向進行,所以NO2的濃度在減小,故a正確;t2時,正、逆反應速率相等,反應達平衡狀態,化學平衡為動態平衡,反應沒有停止,故b錯誤;t2~t3為平衡狀態,各物質的濃度不再變化,但濃度不一定相等,故c正確,d錯誤;O~t2正反應速率大于逆反應速率,反應未達到平衡,反應向正反應方向進行,所以N2O4的濃度增大,故e正確;反應過程中,N2O4的濃度增大,氣體的顏色變淺,故f錯誤;建立平衡過程中,N2O4濃度增大,NO2濃度減小,混合氣體平均相對分子質量增大,g正確。
答案:(1)1.875×10-4 mol·L-1·s-1　4~5 s　(2)aceg
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