第2章 第2节 第1课时 化学平衡状态-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（人教版2019）

第二章　化学反应速率与化学平衡 第二节　化学平衡 第1课时　化学平衡 状态 预习作业 01 课时分层练 02 目录 CONTENTS 预习作业 (建议用时：15分钟) 1．可逆反应是指在___________下，既能向________方向进行又能向________方向进行的化学反应。 2．化学平衡状态是指一定条件下，________反应中，正反应速率与逆反应速率________，反应混合物中_______________________的状态。 相同条件 正反应 逆反应 可逆 相等 各组分的浓度保持不变 预习作业 3．化学平衡状态的特征 (1)逆：研究的对象是________反应。 (2)等：化学平衡的条件是v正和v逆________。 (3)动：化学平衡是一种________平衡，此时反应并未停止。 (4)定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为________。 (5)变：若外界条件改变，平衡可能发生________，并在新条件下建立____________。 可逆 相等 动态 定值 改变 新的平衡 预习作业 答案 解析 解析　可逆反应是在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应，A、D的两个方向进行的反应条件不同；B未指明“相同条件下”。 预习作业 答案 解析 解析　该反应为可逆反应，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－1，C错误。 预习作业 3．下列关于化学反应限度的说法中正确的是(　　) A．一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度 B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等都等于0 C．平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度已经不再改变 D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变 答案 解析 解析　可逆反应达到平衡状态后，v正＝v逆≠0，是一种动态平衡，B、C错误；通过改变影响化学平衡移动的条件就可以改变化学反应的限度，D错误。 预习作业 答案 预习作业 答案 预习作业 课时分层练 (建议用时：40分钟) 答案 解析 解析　可逆反应必须是在同一条件下，同时向正、逆反应方向进行的反应，①中的反应条件不同，②中H2SO4的浓度不同。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 解析 解析　反应物、生成物均为气体，在恒容容器中质量不变，不管反应是否达到平衡，密度一直不变，则密度不变不能说明反应已达化学平衡状态。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　由于该反应从逆反应方向开始进行 ，故反应刚开 始时，生成物浓度最大，正反应速率最小，A正确；随着反应 的进行，生成物浓度逐渐减小，逆反应速率逐渐减小，反应物 浓度逐渐增大，正反应速率逐渐增大，B不正确；该反应不能 进行彻底，故平衡时CO2的浓度不可能是0 mol·L－1，C不正确；该反应建立平衡的过程中，逆反应速率大于正反应速率，且逆反应速率逐渐减小，正反应速率逐渐增大，达到平衡时正、逆反应速率相等，D不正确。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [重难点拨]　化学平衡的特征 (1)逆：研究的对象为可逆反应。 (2)等：同一物质的正、逆反应速率相等(不同物质不一定相等)。 (3)动：动态平衡v正＝v逆≠0。 (4)定：各组分含量保持一定。 (5)变：外界条件改变，平衡状态可能发生改变。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 解析 解析　B中反应为反应前后气体体积不变的反应，故压强保持不变不能说明是平衡状态。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 19 答案 解析 解析　反应过程中分离出水蒸气，生成物的浓度减小，逆反应速率减小，正反应速率瞬间不变，之后逐渐减小，故C错误。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 0.6 mol•L－1•min－1 3 BD 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　①C的生成速率与C的消耗速率相等，即v正＝v逆，说明该反应达到平衡状态；②无论该反应是否达到平衡状态，单位时间内生成a mol A的同时都会生成3a mol B，所以不能作为达到平衡状态的标志；③反应达到平衡状态时，各物质的物质的量保持不变，浓度也不变，所以A、B、C的浓度不再变化，说明该反应达到平衡状态；④反应前后气体的总质量发生改变，容器容积一定，当混合气体的密度不再发生改变时，说明反应达到平衡状态；⑤该反应是反应前后气体分子数减小的反应，容器容积、温度均不变，当混合气体的总压强不再变化时，说明反应达到平衡状态；⑥该反应是反应前后气体的物质的量减小的反应，当混合气体的总物质的量不再变化时，说明反应达到平衡状态；⑦达到平衡状态时，A、B、C三种物质的浓度之比可能是1∶3∶2，也可能不是1∶3∶2。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [重难点拨]　可逆反应达到平衡状态的标志 (1)正反应速率与逆反应速率相等，v正＝v逆。 ①对同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率。 ②对不同物质，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。 (2)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 BCD 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 不是 随着温度升高，甲醇产率继续增大，说明反应正向进行 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　(1)该反应为反应前后气体分子数不变的放热反应，A项，反应前后气体分子数不变，反应过程中容器的体积始终不变，不能作为平衡状态的判断依据；B项，该反应是一个固体质量增大的反应，当固体质量不再改变说明反应达到平衡状态；C项，该反应是一个气体质量减小的反应，当气体的总质量不再改变说明反应达到平衡状态；D项，正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 减小 可能小于 0.3 mol•L－1•min－1 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ②下列叙述错误的是________(填标号)。 a．不能用NH4I(s)的变化量表示化学反应速率 b．当c(NH3)不变时，反应达到平衡 c．反应体系的颜色不变时，反应达到平衡 d．当容器内气体密度不变时，反应达到平衡 ③甲同学绘制出四条曲线，分别对应平衡后四种气体在平衡体系中的体积分数随温度变化的情况。 乙同学认为曲线b是错误的，原因是_________________________________ __________________。 答案 H2(g)或I2(g)在平衡体系中的体积分数 不可能超过25% a 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 　　　　　　　　　　　　　 R 1．下列对可逆反应的认识正确的是(　　) A．SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr与2HBr＋H2SO4(浓)===Br2＋SO2↑＋2H2O属于可逆反应 B．既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应 C．H2与I2在加热时，生成HI，同时HI又分解出H2和I2，属于可逆反应 D．2Ag＋Br2eq \o(=====,\s\up17(CuO))2AgBr与2AgBreq \o(=====,\s\up17(光))2Ag＋Br2属于可逆反应 2．在一定量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－1、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．把HI气体充入密闭容器中，在一定条件下发生反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)，下列能说明反应达平衡状态的是(　　) A．c(HI)＝c(H2) B．v正(H2)＝v逆(I2) C．c(HI)＝2c(H2) D．v正(H2)＝2v正(HI) 5.可逆反应X2＋3Y22Z2在反应过程中，反应速率(v)与时间(t)关系曲线如图所示，下列叙述不正确的是(　　) A．t1时，正反应速率大于逆反应速率 B．t1～t2，逆反应速率逐渐减小 C．t2时，正反应速率与逆反应速率相等 D．t2～t3，各物质的浓度不再发生变化 [学习·理解] 1．下列各组两个反应互为可逆反应的是(　　) ①2H2＋O2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2H2O与2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))2H2↑＋O2↑ ②H2SO4(浓)＋2HBr===2H2O＋Br2＋SO2↑与Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4 ③2NO2===N2O4与N2O4===2NO2 ④2SO2＋O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do15(加热))2SO3与2SO3eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do15(加热))2SO2＋O2 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ [重难点拨]　可逆反应的特点 (1)向两个相反的方向进行的两个化学反应，在相同的条件下同时进行、各反应物与生成物共存。 (2)符号“”两边的物质互为反应物、生成物。 (3)无论一种物质投入量有多大，其他反应物都不能完全反应。 2．一定条件下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol COCl2(g)，发生反应：COCl2(g)Cl2(g)＋CO(g)，反应过程中测得的有关数据如表所示，下列说法不正确的是(　　) t/s 0 2 4 6 8 n(Cl2)/mol 0 0.30 0.39 0.40 0.40 A．6 s之后反应达到平衡状态，容器内的压强不再随时间的延续而改变 B．达到6 s时，反应停止，不再进行 C．8 s时，反应容器中各物质的浓度不再发生变化 D．生成Cl2的平均反应速率：0～2 s＞2～4 s 3．一定温度下，下列对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反应放热)的叙述，不能说明反应已达化学平衡状态的是(　　) A．恒容容器内混合气体的密度不再变化 B．绝热体系中，体系的温度保持不变 C．恒压容器内混合气体的总物质的量不再变化 D．单位时间内断裂a mol N≡N键，同时断裂6a mol N—H键 4．在一定条件下，将0.3 mol CO2和0.2 mol H2通入2 L密闭容器中，进行反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。下列关于该反应建立平衡的说法正确的是(　　) A．反应刚开始时，生成物浓度最大，正反应速率最小 B．随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐增大 C．达到平衡状态时反应体系中CO2的浓度为0 mol·L－1 D．该反应建立平衡过程中v­t(时间)图像为 5．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是(　　) A．恒温、恒容下，反应体系H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)中气体的颜色保持不变 B．恒温、恒容下，反应体系H2(g)＋I2(g)2HI(g)中气体的压强保持不变 C．恒温、恒容下，反应体系C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)中气体的密度保持不变 D．反应体系N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)中H2的物质的量保持不变 6．(2023·河南省豫北名校高三测评)在T ℃时，向一个3 L的密闭容器中通入 4 mol NH3、a mol O2，发生反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)。此时NH3的平衡转化率为60%。下列说法错误的是(　　) A．当混合气体的平均摩尔质量不变时，反应达到平衡 B．当v正(NO)∶v逆(H2O)＝4∶6时，反应达到平衡 C．反应过程中分离出H2O(g)，正反应速率增大 D．平衡时，若O2的转化率为60%，则a＝5 7．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________(填字母)。 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 解析　(2)由题意列三段式： 2A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s) eq \a\vs4\al(开始/,mol·L－1) 1 1 0 eq \a\vs4\al(转化/,mol·L－1) 0.8 0.4 1.2 eq \a\vs4\al(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。 [应用·实践] 8．在一定温度下、容积不变的密闭容器中，可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)＋2D(s)达到平衡状态的标志是(　　) ①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B ③A、B、C的浓度不再改变 ④混合气体的密度不再改变 ⑤混合气体的总压强不再改变 ⑥混合气体的总物质的量不再改变 ⑦A、B、C的浓度之比为1∶3∶2 A．③④⑤⑥⑦ B．②③④⑤⑥ C．①②③④⑦ D．①③④⑤⑥ 9．已知X(g)和Y(g)可以相互转化：2X(g)Y(g)　ΔH<0。现将一定量X(g)和Y(g)的混合气体通入一体积为1 L的恒温密闭容器中，反应物及生成物的浓度随时间变化的关系如图所示。则下列说法正确的是(　　) A．若混合气体的密度不再变化，则说明反应已达化学平衡状态 B．a、b、c、d四个点表示的反应体系中，表示化学反应处于平衡状态的只有b点 C．25～30 min内用X表示的平均化学反应速率是0.06 mol·L－1·min－1 D．反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是增加Y的浓度 解析　该反应中气体密度一直不变，A不正确；25～30 min内X的浓度变化量是0.4 mol·L－1，所以用X表示的平均化学反应速率是eq \f(0.4 mol·L－1,5 min)＝0.08 mol·L－1·min－1，C不正确；反应进行至25 min时，X的浓度增大，D不正确。 10．一定条件下，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 解析　A项，反应过程中X与Y的变化量之比是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，反应速率不变，正确；D项，反应一段时间后，设X转化的物质的量为x mol，则有如下三段式： X(g)　＋　3Y(g)　　2Z(g) 起始/mol 0.3 0.3 0 转化/mol x 3x 2x 变后/mol 0.3－x 0.3－3x 2x X的体积分数为eq \f(0.3－x,0.6－2x)×100%＝50%，X的体积分数始终保持不变，不能说明反应已达到平衡，错误。 11．恒温下，将1.6 mol N2与2.4 mol H2的混合气体通入一个固定容积为4 L的密闭容器中，发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，10 min后反应达平衡时，NH3的体积分数为25%，下列有关说法正确的是(　　) A．达到平衡时，N2和H2的转化率之比为1∶1 B．达到平衡时，混合气体的密度为12.4 g·L－1 C．10 min内v(H2)＝0.35 mol·(L·min)－1 D．平衡混合气体中，n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝1∶3∶2 解析　设参加反应的N2的物质的量为x mol，列三段式如下： N2(g)＋ 3H2(g)2NH3(g) n(始)/mol 1.6 2.4 0 n(变)/mol x 3x 2x n(平)/mol 1.6－x 2.4－3x 2x 由eq \f(2x,4－2x)×100%＝25%，解得x＝0.4。N2和H2的平衡转化率之比为eq \f(0.4,1.6)∶eq \f(1.2,2.4)＝1∶2，A错误；反应过程中，容器内混合气体密度一直不变，故ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(1.6×28＋2.4×2,4) g·L－1＝12.4 g·L－1，B正确；v(H2)＝0.03 mol·(L·min)－1，C错误；平衡时n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝3∶3∶2，D错误。 12．(2023·广东省佛山市顺德区高三模拟)一定温度下，在刚性容器中加入等物质的量的H2(g)与NO(g)发生反应：2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g)　ΔH<0，测得H2(g)与H2O(g)的分压随时间变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．当气体密度不再变化时，反应达到平衡 B．体系中气体总物质的量：n初始∶n平衡＝5∶4 C．升高温度，反应速率：v正降低，v逆增加 D．该反应的活化能：E正>E逆 解析　根据质量守恒，气体总质量不变，容器体积不变，气体密度一直保持不变，不能判断反应是否达到平衡，A错误；由三段式： 2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g) 总压强 起始(kPa) 2.5p0 2.5p0 0 0 5p0 变化(kPa) 2p0 2p0 p0 2p0 平衡(kPa) 0.5p0 0.5p0 p0 2p0 4p0 则体系中气体总物质的量：n初始∶n平衡＝5∶4，B正确；升高温度，正、逆反应速率都增加，C错误；该反应为放热反应，正反应活化能小于逆反应活化能，D错误。 13．研究含碳化合物的相互转化，有利于提高工业生产效率。回答下列问题： (1)在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g)，发生反应：Mn(s)＋CO2(g)MnO(s)＋CO(g)　ΔH<0。下列能说明该反应达到平衡状态的是________(填标号)。 A．容器的体积不再改变 B．固体的质量不再改变 C．气体的总质量不再改变 D．v正(CO2)＝v逆(CO) (2)已知：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。若将一定比例的CO和H2在装有催化剂的反应器中反应12小时，体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。 P点________(填“是”或“不是”)处于平衡状态，原因是__________________ _____________________________________。 [创新·提高] 14．(2023·河南省豫北名校高三测评)(1)将两等份CO2和CH4充入真空密闭容器中，在有催化剂的条件下发生反应：CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)　ΔH>0。 ①若容器绝热，反应开始后，正反应速率________(填“增大”“减小”或“先增大后减小”)。 ②当反应达到平衡时，气体的密度____________(填“一定大于”“一定小于”“可能大于”或“可能小于”)反应起始时气体的密度。 (2)将固体NH4I置于一个2 L的真空密闭容器中，在一定温度下发生下列反应： a．NH4I(s)NH3(g)＋HI(g) b．2HI(g)H2(g)＋I2(g) 经过10 min达到平衡，此时，n(H2)＝0.5 mol、n(HI)＝5 mol，压强为120 kPa。 ①平衡时用NH3(g)表示的化学反应速率为________________________。 解析　(1)②该反应为气体体积增大的反应，由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，若反应在恒容密闭容器中进行，反应中容器体积不变，混合气体的密度始终不变，若反应在恒压密闭容器中进行，反应中容器体积增大，混合气体的密度减小，则当反应达到平衡时，气体的密度可能小于反应起始时气体的密度。 (2)①设反应a生成氨气x mol，由题意可建立如下三段式： 2HI(g)H2(g)＋I2(g) 起(mol) x 0 0 变(mol) 1 0.5 0.5 平(mol) x－1 0.5 0.5 则x－1＝5，解得x＝6，则氨气的反应速率为eq \f(\f(6 mol,2 L),10 min)＝0.3 mol·L－1·min－1；②碘化铵为固体，浓度为定值，不能用碘化铵浓度的变化量表示反应速率，但能用碘化铵的质量或物质的量的变化量表示化学反应速率，故a错误；氨气浓度不变说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡，故b正确；该反应是气体颜色变深的反应，反应体系的颜色不变说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡，故c正确；该反应是气体质量增大的反应，反应中气体密度增大，容器内气体密度不变说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡，故d正确。 $$