第二章 第二节 第1课时 化学平衡状态（讲义及解析）-2024-2025学年高二化学选择性必修1（人教版2019）

化学反应原理(周星星·化学） 第二节 化学平衡状态 第1课时 化学平衡状态 课前讨论 一、可逆反应（1）写出SO2 转化为SO3、工业合成氨、形成氯水的三个化学方程式。 （2）观察上述方程式，有何共同的特点？ 1．定义：在 下，既能向__________方向进行，同时又能向__________方向进行的反应。 2．表示：书写可逆反应的方程式不用“===”，而用“”连接。 3．特点： 【对点训练1】 1．下列有关可逆反应的说法不正确的是(　　) A．可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应 B．2HIH2＋I2是可逆反应 C．2H2＋O22H2O与2H2O2H2↑＋O2↑互为可逆反应 D．可逆反应中反应物和生成物同时存在 2．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(　　) 3．可逆反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在下列物质中的(　　) A．多余的氧气中 B．生成的三氧化硫中 C．氧气和二氧化硫中 D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中 4．在乙酸乙酯、乙醇、乙酸水溶液共存的化学平衡体系中加入含重氢的水，经过足够长的时间后，可以发现，除了水外，体系中含有重氢的化合物是(　　) A．只有乙醇 B．只有乙酸 C．乙酸乙酯、乙醇、乙酸 D．只有乙醇和乙酸 5．列属于可逆反应的是___________。 A．氯化钠溶解与结晶析出 B．氯气溶于水 C．电解水生成H2、O2与H2在O2中燃烧生成H2O D．反应物和生成物相反的反应 E．SO2被氧气氧化成SO3 F．H2和I2在高温下边化合边分解 G．品红溶液通入SO2褪色，加热后又恢复红色 H．Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O I．SO2 + Br2 + 2H2O === H2SO4 + 2HBr与2HBr + H2SO4(浓) === Br2 + SO2↑+ 2H2O 思考与交流 在恒温恒容的条件下，往容器中充入1 mol N2和3 mol H2，发生反应N2 + 3H2 2NH3 （1）该可逆反应的v正、v逆取决于什么因素？ （2）反应刚开始时，v正、v逆的大小比较？ （3）随着反应的进行，v正、v逆的大小如何变化？为什么？ （4）v正、v逆的变化将导致二者出现什么结果？ 二、化学平衡状态 1．化学平衡状态的建立 (1)从建立的途径(物质的投料方式)角度分析 从反应物投料 N2与H2发生反应，随着反应的进行，体系中NH3的浓度逐渐增大，而N2与H2的浓度逐渐减小。从某一时刻开始，它们的浓度均不再改变 从生成物投料 NH3发生分解反应，随着反应的进行，体系中N2与H2的浓度逐渐增大，而NH3的浓度逐渐减小。从某一时刻开始，它们的浓度均不再改变 (2)从浓度对速率的影响的角度分析 对于可逆反应N2＋3H22NH3，在一定温度下，将1 mol N2和3 mol H2通入一定体积的密闭容器中 浓度 速率变化 v正、v逆关系 反应开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆 生成物浓度为0 v逆为0 反应进行中 反应物浓度逐渐减小 v正逐渐减小 v正＞v逆 生成物浓度逐渐增大 v逆增大 反应一段时间(t1)后 反应物浓度不再改变 v正不变 v正＝v逆≠0 (3)利用速率—时间(v­t)图像分析 2．化学平衡状态的概念：在一定条件下，当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称为化学平衡状态，简称化学平衡，也就是说化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态 3．化学平衡状态的特征 (1)逆： (2)等： (3)动： (4)定： (5)变： 【对点训练2】 1．在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．t1时刻，反应逆向进行 B．t2时刻，正反应速率大于逆反应速率 C．t3时刻，达到反应进行的限度 D．t4时刻，反应处于平衡状态，反应停止 2．在一定条件下，某密闭容器中发生可逆反应2X(g)＋2Y(g)3Z(g)＋2W(g)，X、Y的初始浓度分别为2.5 mol·L－1和2.0 mol·L－1，达平衡后，下列各生成物的浓度数据中肯定错误的是(　　) A．c(Z)＝1.5 mol·L－1 B．c(Z)＝2.4 mol·L－1 C．c(W)＝1.6 mol·L－1 D．c(W)＝2.0 mol·L－1 3．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0.1 mol·L－1L、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　) A．N2为0.2 mol·L－1，H2为0.6 mol·L－1 B．N2为0.15 mol·L－1 C．N2、H2均为0.18 mol·L－1 D．NH3为0.4 mol·L－1 4．在固定容积的密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，达到平衡时浓度可能是(　　) A．SO2、O2分别为0.4 mol·L－1、0.2 mol·L－1 B．SO2为0.25 mol·L－1 C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1 D．SO2为0.24 mol·L－1，SO3为0.14 mol·L－1 5．将0.2 mol·L－1 KI溶液和0.05 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合溶液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”的是(　　) 实验编号 实验操作 实验现象 ① 滴入KSCN溶液 溶液变红色 ② 滴入AgNO3溶液 有黄色沉淀生成 ③ 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 有蓝色沉淀生成 ④ 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色 A．①和② B．②和④ C．③和④ D．①和③ 三、化学平衡状态的判断方法——“正、逆相等，变量不变” 1．用本质特征判断：正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆，速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后用同一种物质表示的消耗速率和生成速率相等 ①同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率 ②不同的物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率 如：aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态 2．用宏观特征判断：反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变——变量不变 (1)各物质的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不变 (2)各物质的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变 (3)反应物的转化率、产物的产率保持不变 (4)温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变 总之，要抓住变化的量不变可以作为平衡的标志；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断是否达平衡的标 3．常见的判断依据：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 ③各气体的体积或体积分数一定 ④总体积、总压强、总物质的量一定 正、逆反应 速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) ④v(A):v(B):v(C):v(D)＝m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) ②m＋n＝p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 ②一定时，但m＋n＝p＋q时 温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 恒温恒压时，若m＋n＝p＋q，则密度一定时 注意 若反应中有固体或液体，平均相对分子质量一定、密度一定则一定处于平衡状态 mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若A为固体或液体，则 是否是平衡状态 混合气体的平均摩尔质量一定 平衡 混合气体的密度一定 平衡 【对点训练3】 1．一定条件下，将NO2与SO2以体积比为1∶2置于密闭容器中，发生反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ·mol－1。下列能说明反应达到平衡状态的是(　　) A．体系压强保持不变 B．混合气体颜色保持不变 C．SO3和NO的体积比保持不变 D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2 2．可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是(　　) ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部 3．在一定温度下，容积一定的密闭容器中发生反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，当下列物理量不再发生变化时，表明反应已达平衡的是(　　) ①混合气体的密度　 ②混合气体的压强　 ③B的物质的量浓度　 ④混合气体的总物质的量 A．①② B．②③ C．①③ D．①④ 4．可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　) A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3) C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2) 5．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(　　) A．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键形成 B．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键断裂 C．1个N≡N键断裂的同时，有3个N—H键断裂 D．1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键形成 6．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)。下列各项：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状态的是(　　) A．②③⑤ B．②③④ C．①④ D．全部 7．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是(　　) A．H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变 B．2NO2(g)N2O4(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变 C．CaCO3(s)CO2(g)＋CaO(s)恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变 D．3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1 8．在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量 (1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是 (填序号，下同) (2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是 (3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是 (4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是 (5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是 (6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是 1．在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成NH3，以下叙述错误的是(　　) A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零 B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零 C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定 D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定 2．已知298 K时,合成氨反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.0 kJ·mol-1,将此温度下的1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量(假设测量过程中没有能量损失)(　　) 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．无法确定 3．现有一可逆反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。向这一混合气体中通入少量18O2。 在经过较长的时间后,以下说法中正确的是(　　) A．18O只存在于O2和SO2中 B．18O只存在于O2中 C．三氧化硫的相对分子质量均为82 D．二氧化硫的相对分子质量可能为64、66、68 4．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是(　　) A．c1∶c2＝3∶1 B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3 C．X、Y的转化率不相等 D．c1的取值范围为0 mol·L－1<c1<0.14 mol·L－1 5．在一密闭容器中进行反应：2X(g)＋Y(g)2Z(g)。已知反应过程中某一时刻X、Y、Z的浓度分别为0.3 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.4 mol·L－1，当反应达到平衡时，不可能存在的是(　　) A．c(X)＝0.5 mol·L－1 B．c(Y)＋c(X)＝0.5 mol·L－1 C．c(Y)＋c(Z)＝1.05 mol·L－1 D．c(X)＋c(Y)＋c(Z)＝0.75 mol·L－1 6．一定条件下，0.3 mol X(g)与0.3 mol Y(g)在容积固定的密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．反应一段时间后，X与Y的物质的量之比仍为1∶1 B．达到平衡时，反应放出0.1a kJ的热量 C．达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，Z的正反应速率将不发生变化 D．X的体积分数保持不变，说明反应已达到平衡 7．一定条件下，可逆反应2A(g)B(g)＋3C(g)，在下列四种状态中处于平衡状态的是(　　) 选项 正反应速率 逆反应速率 A v(A)＝2 mol·L－1·min－1 v(B)＝2 mol·L－1·min－1 B v(A)＝2 mol·L－1·min－1 v(C)＝2 mol·L－1·min－1 C v(A)＝1 mol·L－1·min－1 v(B)＝2 mol·L－1·min－1 D v(A)＝1 mol·L－1·min－1 v(C)＝1.5 mol·L－1·min－1 8．在一容积不变、绝热的密闭容器中发生可逆反应：2X(s)Y(g)＋Z(g) ΔH＝－b kJ·mol－1，以下说法不能说明该反应达到化学平衡状态的是(　　) A．混合气体的密度不再变化 B．反应容器中Y的质量分数不变 C．该反应体系的温度不再变化 D．容器中混合气体的平均相对分子质量不变 9．下列说法中可以证明反应H2(g)＋I2(g)2HI(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H—H断裂的同时有两个H—I断裂 ③百分含量w(HI)＝w(I2) ④反应速率v(H2)＝v(I2)＝v(HI) ⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1； ⑥温度和体积一定时，生成物浓度不再变化； ⑦温度和体积一定时，容器内的压强不再变化； ⑧条件一定时，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，混合气体颜色不再变化； ⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化 A．①②③④ B．②⑥⑨ C．②⑥⑨⑩ D．③⑤⑥⑦⑧ 10．H2NCOONH4是工业由氨合成尿素的中间产物。一定温度下，在体积不变的密闭容器中发生反应H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，能说明该反应达到平衡状态的是(　　) ①每生成34 g NH3的同时消耗44 g CO2　②混合气体的平均相对分子质量不变　 ③NH3的体积分数保持不变　④混合气体的密度保持不变　⑤c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1 A．①③⑤ B．①③④ C．②④ D．①④ 11．工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，下列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 H2O的同时生成1 mol的H2 B．两个H—O断裂的同时有两个C==O断裂 C．反应容器内的气体密度不再发生变化 D．混合气体的平均相对分子质量不发生变化 12．一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　) A．①② B．②④ C．③④ D．①④ 13．在一个绝热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(s)，当m、n、p、q为任意整数时，一定可以作为反应达到平衡状态的标志是(　　) ①体系的压强不再改变　②体系的温度不再改变　③体系的密度不再变化　④各组分质量分数不再改变 A．①②③ B．①②③④ C．②③④ D．③④ 14．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)　ΔH＜0，达到平衡时，生成了2 mol C，经测定D的浓度为0.5 mol·L－1，下列判断不正确的是(　　) A．x＝1 B．平衡时B的转化率为20% C．B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 15．(1)工业上，裂解正丁烷可以获得乙烯、丙烯等化工原料。 反应1：C4H10(g，正丁烷)CH4(g)＋C3H6(g)　ΔH1 反应2：C4H10(g，正丁烷)C2H6(g)＋C2H4(g)　ΔH2 某温度下，向2 L恒容密闭容器中投入2 mol正丁烷，假设控制反应条件，只发生反应1，达到平衡时测得CH4的体积分数为。下列情况表明上述反应达到平衡的是________ A．混合气体的密度保持不变 B．甲烷、丙烯的生成速率相等 C．混合气体压强保持不变 D．丙烯的体积分数保持不变 (2)深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义，合成尿素的反应为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(l)　ΔH＝－87.0 kJ·mol－1，若向某恒温且恒容的密闭容器中加入等物质的量的NH3和CO2，发生上述反应。下列叙述不能说明反应已经达到平衡状态的是________ A．断裂6 mol N—H的同时断裂2 mol O—H B．压强不再变化 C．混合气体的密度不再变化 D．CO2的体积分数不再变化 (3)反应：4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，恒温恒容情况下，下列说法能判断此反应达到平衡的是________ A．气体物质中氮元素与氧元素的质量比不变 B．容器内气体密度不变 C．容器内气体颜色不变 D．容器内NaNO3的浓度保持不变 16．恒温恒容条件下，将2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L 的密闭容器中发生如下反应：2A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)，2 min时反应达到平衡状态，此时剩余1.2 mol B，并测得C的浓度为1.2 mol·L－1 (1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为______________ (2)x＝________ (3)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是________ A．压强不再变化 B．气体密度不再变化 C．A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1 D．A的百分含量保持不变 17．一定温度下，在2 L的恒容密闭容器内发生的反应中，M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。 请回答下列问题： (1)该反应的化学方程式为______________________________________________ (2)在t2时刻存在的等量关系是________，此时反应是否达到化学平衡状态？________(填“是”或“否”) (3)在t3时刻v正_____(填“＞”“＜”或“＝”)v逆，理由是_______________________________________ 18．在698 K时，向某V L的密闭容器中充入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH＝－26.5 kJ·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＝_____L (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__________ 答案及解析 答案及解析 课前讨论 SO2 + O2 2SO3 N2 + 3H2 2NH3 Cl2+ H2O HClO + HCl 一、 同一条件 正反应 逆反应 二、 (1)逆：化学平衡状态研究的对象是可逆反应 (2)等：平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，即：v正＝v逆≠0 (3)动：平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡 (4)定：平衡时，各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量全部恒定 (5)变：外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动 三、 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 平衡 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反应 速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) 平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) 平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) 不一定平衡 ④v(A):v(B):v(C):v(D)＝m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 不一定平衡 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 ②m＋n＝p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 平衡 ②一定时，但m＋n＝p＋q时 不一定平衡 温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 不一定平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 平衡 恒温恒压时，若m＋n＝p＋q，则密度一定时 不一定平衡 【对点训练1】 1．C。解析：C项中两个反应是在不同的条件下进行的，故不能称之为可逆反应，C项不正确。 2．C。解析：可逆反应的特点是反应物、生成物共存。 3．D。解析：18O2的加入定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含有18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使得SO2和O2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。 4．D。解析：酯化反应的原理：酸去羟基，醇去氢；而酯化反应为可逆反应，酯化反应生成的H—OH中的羟基来自羧酸、氢原子来自醇。向体系中加入含重氢的水，经过足够长的时间后，重水中的—OD进入了乙酸，D原子进入乙醇，所以最终含有重氢的化合物是乙酸和乙醇。 5、【答案】BEF 【对点训练2】 1．【答案】B 【详解】 A．t1时刻，υ(正)>υ(逆)，反应正向进行，故A错误； B．t2时刻，υ(正)>υ(逆)，故B正确； C．t3时刻，υ(正)>υ(逆)，反应没有达到最大限度，即平衡状态，故C错误； D．t4时刻，υ(正)=υ(逆)，反应达到平衡状态，但υ(正)=υ(逆)0，反应没有停止，故D错误。 本题答案B。 2．D。解析：可逆反应中，反应物不可能完全转化。由于反应中X、Y按物质的量之比1∶1反应，所以X过量，若Y完全反应，则c(Z)＝3.0 mol·L－1，c(W)＝2.0 mol·L－1。但Y不可能完全反应，所以0＜c(Z)＜3.0 mol·L－1,0＜c(W)＜2.0 mol·L－1。故D项错误。 3．B。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0.18 mol/L，故C错误。 4．B。解析：本题可用极限法。可逆反应不可能进行到底，假设反应由正反应或逆反应开始建立。A项，0.2 mol·L－1 SO3全部转化时，SO2和O2浓度才是0.4 mol·L－1、0.2 mol·L－1；B项，SO2的浓度应在0～0.4 mol·L－1之间；根据S元素守恒，SO2和SO3浓度之和应为0.4 mol·L－1，C、D两项都不正确。 5．D。解析：由浓度及反应关系可知I－过量，所以要说明溶液中存在该化学平衡则只要证明溶液中同时含有Fe3＋和Fe2＋即可。①溶液变红色，说明溶液中存在Fe3＋；②黄色沉淀是AgI，说明溶液中含有I－；③有蓝色沉淀生成，说明溶液中含有Fe2＋；④溶液变蓝色，说明溶液中含有I2。综上所述，D项正确。 【对点训练3】 1．B。解析：由于该反应为反应前后气体分子数相等的反应，体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为判断反应是否达到平衡的依据，A错误；SO3与NO的体积比始终保持不变，C错误；消耗SO3和生成NO2均为逆反应，D错误。 2．A。解析：依据v正＝v逆≠0判断：①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，能说明反应已达平衡；②描述的均是正反应速率，无法判断；③无论反应是否达平衡，均有此关系。依据组成一定判断：④NO2为有颜色的气体(红棕色)，颜色不变能说明反应体系中NO2的浓度一定，已达到平衡；⑤因ρ＝，反应前后，m、V均不变，ρ也不变，不能说明反应达到平衡；此反应是一个不等体反应，⑥、⑦均能说明反应已达平衡。 3．C。解析：①该容器的体积保持不变，根据质量守恒定律知，反应前后混合气体的质量会变，所以容器内气体的密度会变，当容器中气体的密度不再发生变化时，能表明达到化学平衡状态，故正确；②该反应是反应前后气体体积没有变化的反应，容器中的压强始终不发生变化，所以压强不变不能证明达到了平衡状态，故错误；③B的物质的量浓度不变是平衡状态的特征之一，此时能证明达到了平衡状态，故正确；④该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应，无论该反应是否达到平衡状态，混合气体的总物质的量都不变，所以不能据此判断是否达到平衡状态，故错误。 4．C。解析：可逆反应达到化学平衡状态的主要特征之一是v正＝v逆，而3v正(N2)＝v正(H2)并未反映出v正＝v逆的关系，即A项不正确。在N2与H2合成NH3的反应中，v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2，分析时一要注意二者应分别代表正反应速率和逆反应速率，二要注意不同物质的速率之比等于化学计量数之比。 5．A。解析：N≡N键断裂、H—H键断裂、N—H键形成都代表正反应，B、D项不能判断反应是否达到平衡；N≡N 键断裂代表正反应，N—H键断裂、H—H键形成都代表逆反应，而且正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，A项能证明该反应已达到平衡状态。 6．A。解析：2v(NH3)＝v(CO2)，没有说明是正反应速率，还是逆反应速率，也不符合化学计量数的比例关系，①错误；该反应是气体体积增大、压强增大的反应，密闭容器中总压强不变，能说明反应达到平衡，②正确；根据ρ＝，气体质量增加，容器体积不变，密闭容器中混合气体的密度不变，能说明反应达到平衡，③正确；NH3(g)、CO2(g)的量始终是以2∶1增加，因此密闭容器中氨气的体积分数始终不变，不能说明反应达到平衡，④错误；密闭容器中c(NH3)不变，各物质的浓度不再改变能作为反应达到平衡状态的标志，⑤正确。 7．D。解析：如果刚开始加入氢气和氮气的物质的量之比为3∶1或开始加入的是氨气，反应的任何时刻氢气和氮气的物质的量之比始终是3∶1，因此氢气和氮气的物质的量之比为3∶1时，反应不一定达到平衡。 8．(1)①③④⑦　(2)⑤⑦　(3)①③④⑤⑦ (4)①②③④⑦　(5)①②③　(6)②④⑦ 1．B。解析：A项，开始反应时，反应物的浓度最大，生成物的浓度等于零，因此正反应速率最大，逆反应速率为零，正确；B项，随着反应的进行，反应物浓度减小，生成物浓度增大，但反应不可能进行彻底，因此正反应速率虽然减小，但不会变为零，错误；C项，随着反应的进行，生成物的浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大，当达到平衡时，正、逆反应速率相等且不变，正确；D项，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小，最终正、逆反应速率相等且不变，正确。 2．A。解析：可逆反应不能进行到底，故放出的热量一定小于92.0 kJ。 3．D。解析：由于该反应为可逆反应，反应向右进行时会使SO3中含有18O，而含有18O的SO3分解，就会使18O进入SO2中，最后三种物质中均存在含有18O的分子，也存在不含18O的分子，A、B错误;对于不含18O的三氧化硫来说，其相对分子质量为80，C错误；当二氧化硫中不含18O时相对分子质量为64，只有一个18O时，相对分子质量为66，含有两个18O时，相对分子质量为68，D正确。 4．D。解析：平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且vY(生成)∶vZ(生成)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0 mol·L－1<c1<0.14 mol·L－1。 5．C。解析：不确定下一时刻反应进行的方向，因此需要考虑反应进行的方向并结合极限思想解答。若该时刻后反应正向进行且Y全部转化为Z，则 　　　　　　　　2X(g)＋Y(g)2Z(g) 某时刻/(mol·L－1)　0.3　 0.1 　 0.4 转化/(mol·L－1)　　0.2　　0.1　　0.2 平衡/(mol·L－1)　　0.1　　0　　　0.6 若反应逆向进行，且Z全部转化为X和Y，则 　　　　　　　　2X(g)＋Y(g)2Z(g) 某时刻/(mol·L－1)　0.3　　0.1　　0.4 转化/(mol·L－1)　　0.4　　0.2　　0.4 平衡/(mol·L－1)　　0.7　　0.3　　0 平衡时0.1 mol·L－1＜c(X)＜0.7 mol·L－1，可能等于0.5 mol·L－1，故A不选；平衡时0.1 mol·L－1＜c(Y)＋c(X)＜1.0 mol·L－1，c(Y)＋c(X)可能等于0.5 mol·L－1，故B不选；平衡时0.3 mol·L－1＜c(Y)＋c(Z)＜0.6 mol·L－1，不可能等于1.05 mol·L－1，故C选；平衡时0.7 mol·L－1＜c(X)＋c(Y)＋c(Z)＜1.0 mol·L－1，0.75 mol·L－1介于0.7 mol·L－1和1.0 mol·L－1之间，故D不选。 6．C。解析：A项，反应过程中X与Y的变化量是1∶3，则反应一段时间后，X与Y的物质的量之比不可能仍为1∶1，错误；B项，达到平衡时，因可逆反应不能反应完全，则反应的X小于0.1 mol，反应放出的热量小于0.1a kJ，错误；C项，恒容条件下，达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，不影响反应物和生成物的浓度，反应速率也不变，正确； D项， 　　　　　　　　　X(g)＋　3Y(g) 2Z(g) 起始物质的量/mol 0.3　　 0.3 　　　　0 变化物质的量/mol x 　　　3x 　　　　2x 变后物质的量/mol 0.3－x 　0.3－3x 　 2x X的体积分数为×100%＝50%， 始终保持不变，不能说明反应已达到平衡，错误。 7．D。解析　根据平衡状态的判断依据v(正)＝v(逆)知，v(A)∶v(B)∶v(C)＝2∶1∶3，即D项中的反应达到平衡状态。 8．D。解析：由2X(s)Y(g)＋Z(g)可知，反应前后气体的质量是变量，容器的体积不变，反应过程中混合气体的密度是变量，当混合气体的密度不再变化时，各气体的质量不再改变，反应达到平衡状态，故A不符合题意；当反应容器中Y的质量分数不变时，体积不变，说明Y的浓度不再改变，反应达到平衡，故B不符合题意；由2X(s)Y(g)＋Z(g)反应是在绝热的密闭容器中进行可知，温度是变量，当反应体系温度不变时，反应达到平衡状态，故C不符合题意；由2X(s)Y(g)＋Z(g)可知，反应物是固体，产物是气体，且产生的气体比例不会改变，总是1∶1，则混合气体的平均相对分子质量r＝是定值，所以当容器内气体的平均相对分子质量不变时，不能判断反应达到平衡状态，故D符合题意。 9．B。解析：①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI，速率之比不等于化学计量数之比，错误；②一个H—H断裂的同时有两个H—I断裂，等效于两个H—I形成的同时有两个H—I断裂，反应达到平衡状态，正确；③百分含量w(HI)＝w(I2)，相等并不是不变，错误；④反应速率v(H2)＝v(I2)＝v(HI)，未体现正与逆的关系，且速率之比不等于化学计量数之比，错误；⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1不能说明反应达到平衡状态，错误；⑥温度和体积一定时，生成物浓度不再变化，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，正确；⑦温度和体积一定时，容器内的压强始终不变，错误；⑧条件一定时，混合气体的平均相对分子质量始终不变，错误；⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化，说明c(I2)不再发生变化，反应达到平衡状态，正确；⑩温度和压强一定时，由于反应前后体积和气体的质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，即密度不再变化不能说明反应达到平衡状态，错误。 10．D。解析：①每生成34 g NH3的同时必然生成44 g CO2，同时消耗44 g CO2，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故①选；②因反应物H2NCOONH4为固体，则混合气体的平均相对分子质量为＝26恒不变，所以混合气体的平均相对分子质量不变，不能说明反应达到平衡状态，故②不选；③由反应方程式可知，NH3的体积分数为×100%恒不变，所以NH3的体积分数保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故③不选；④由于反应物H2NCOONH4是固体，没有达到平衡状态前，气体质量会变化，容器体积不变，则混合气体的密度也会发生变化，所以密度不变，说明反应达到了平衡状态，故④选；⑤因NH3和CO2均为生成物，所以c(NH3)∶c(CO2)恒等于2∶1，不能说明反应达到平衡状态，故⑤不选。 11．B。解析：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H—O断裂表示的是正反应速率，两个C==O断裂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。 12．D。解析：ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确。 13．C。解析：无法判断反应前后气体体积的关系，则无法确定压强是否为变量，无法根据体系的压强判断平衡状态，①错误；在一个绝热的固定容积的密闭容器中，体系的温度为变量，温度不再改变，说明正、逆反应速率相等，能据此判断反应达到平衡状态，②正确；D为固态，混合气体的质量为变量，容器容积为定值，则密度为变量，当混合气体密度不变时，说明反应达到平衡状态，③正确；各组分的质量分数不再改变，表明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，④正确。 14．A。解析：平衡时c(C)＝c(D)＝0.5 mol·L－1，可知x＝2；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。 15．(1)CD　 (2)A　 (3)ABC 解析：(1)气体密度等于气体质量除以容器体积，反应1的反应物和生成物都是气体，气体质量不变，容器体积不变，因此在恒温恒容条件下气体密度始终不变，因此密度不变不能作为判断平衡的标志，故A不符合题意；甲烷、丙烯均属于生成物，两者的化学计量数相同，无论是否达到平衡，它们的生成速率始终相等，故B不符合题意；在恒容恒温下，气体分子数逐渐增多，气体压强逐渐增大，当压强不变时反应达到平衡，故C符合题意；丙烯体积分数由0逐渐增大，丙烯体积分数不变时表明反应达到平衡，故D符合题意。 (2)根据方程式可知：每2分子NH3反应产生1分子CO(NH2)2，会断裂2个N—H，即1个NH3分子断裂1个N—H。现在断裂6 mol N—H,就是6 mol NH3反应，要生成3 mol H2O，形成6 mol O—H；断裂2 mol O—H，就是1 mol水发生反应，生成水的物质的量大于消耗水的物质的量，正、逆反应速率不相等，没有达到平衡，A符合题意；该反应在恒温恒容条件下进行，反应前后气体的物质的量发生改变，当气体压强不再变化时，气体的物质的量不变，则反应达到了平衡状态，B不符合题意；反应前后气体的质量发生变化，而反应在恒温恒容条件下进行，气体的体积不变，则混合气体的密度不再变化，说明反应达到了平衡状态，C不符合题意。 (3)反应物NO2中氮元素与氧元素的质量比为7∶16，生成物NO中氮元素和氧元素的质量比为7∶8，所以未平衡前气体物质中氮元素和氧元素的质量比是变量，当气体物质中氮元素与氧元素的质量比不变时，反应达到了平衡，故A选；随着反应的进行，气体物质的质量在减小，而容器体积不变，所以混合气体的密度在减小，当容器内气体密度不变时，反应达到了平衡，故B选；NO2是红棕色气体，Cl2是黄绿色气体，未平衡前混合气体的颜色在改变，当容器内气体颜色不变时，说明NO2和Cl2的浓度均不再改变，反应达到了平衡，故C选；NaNO3是固体，不能用固体浓度不变衡量反应是否达到平衡，故D不选。 16．(1)0.6 mol·L－1·min－1　 (2)3　 (3)BD 解析：(1)v(C)＝＝0.6 mol·L－1·min－1。 (2) 2A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s) 开始/mol·L－1 1 1 0 转化/mol·L－1 0.8 0.4 1.2 平衡/mol·L－1 0.2 0.6 1.2 由此可知，2∶1∶x＝0.8∶0.4∶1.2＝2∶1∶3，所以x＝3。 (3)A项，x＝3，该反应前后气体的物质的量不变，无论反应是否达到平衡，压强均不会变化；B项，气体的密度不再变化，而气体的体积不变，说明气体的质量不再发生变化，由于D为固体，故气体的质量不再发生变化时能说明反应已达到平衡状态；C项，A的消耗速率与B的消耗速率表示的反应方向一致，不能说明反应已达到平衡；D项，A的百分含量保持不变，说明反应已达到平衡。 17．(1)2NM　 (2)n(M)＝n(N)　否 (3)＝　M和N的物质的量不再发生变化，反应已达到平衡状态，故v正＝v逆 解析：(1)当N减少4 mol时，M增加2 mol，所以化学方程式为2NM。(2)t2时刻，n(M)＝n(N)＝4 mol，t2时刻后，N物质的量继续减小，M物质的量继续增加，故仍未达到平衡。(3)t3时刻，M和N的物质的量均不再发生变化，所以反应已达到平衡状态。 18．(1)2　 (2)5 s　0.316 mol·L－1·s－1　 (3)放出　41.87 kJ 解析：(1)由图知初始反应时，c(H2)＝c(I2)＝1 mol·L－1，而加入的H2和I2的物质的量均为 2 mol，所以V＝2 L。 (2)反应达到最大限度即达到化学平衡，所用时间为5 s，v(HI)＝＝0.316 mol·L－1·s－1。 (3)可逆反应从正反应建立，所以放出热量。由反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)　 ΔH＝－26.5 kJ·mol－1，达到平衡时共生成n(HI)＝1.58 mol·L－1×2 L＝3.16 mol， 所以放出的热量为×3.16 mol＝41.87 kJ。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $$