专题6 第1单元 第2课时 化学反应的限度 化学平衡状态-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一化学必修第二册教师用书（苏教版2019）

化学反应的限度　化学平衡状态 第2课时 专题6　第一单元 <<< 核心素养 发展目标 1.了解可逆反应及特点。 2.理解化学平衡状态的特征及标志，会判断可逆反应的平衡状态。 2 内容索引 一、化学反应的限度 二、化学平衡状态 课时对点练 3 化学反应的限度 > < 一 化学方程式 _____________________ 溶液中微粒 三分子 ________________ 四离子 ____________________ 反应特点 反应_____进行到底 1.化学反应的限度 (1)Cl2与H2O的反应 一、化学反应的限度 Cl2+H2O HCl+HClO H2O、Cl2、HClO H+、Cl-、ClO-、OH- 不能 实验步骤   实验现象 溶液颜色由_____变为_____ 溶液分层，下层为_____色，上层油状液体呈___色 溶液变为___色 (2)FeCl3溶液与KI溶液的反应 无色 褐色 浅绿 紫 红 实验结论 有__生成 有________生成 下层清液中含有_____________ 离子方程式 ____________________ 反应特点 I-过量的条件下，反应物Fe3+_________转化为生成物，即该反应具有一定的_____ I2 Fe2+和I2 未反应的Fe3+ 2Fe3++2I- 2Fe2++I2 不能完全 限度 2.可逆反应 (1)定义：在_____条件下，既能向___________进行，又能向__________进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时，不用“===”，用“____”。 (2)特征 ①双向性：反应物 生成物。 ②双同性：正、逆反应是在_________下同时进行的。 ③共存性：反应物和生成物_____存在。 同一 正反应方向 逆反应方向 同一条件 同时 反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到反应限度后，再向反应容器中充入含18O的氧气，经过一段时间后，18O原子存在于哪些物质中？ 思考1 提示　O2、SO2和SO3。 思考2 醋酸的电离也是一个可逆过程，常温下，在0.1 mol·L-1醋酸水溶液中的电离方程式：________________________，大约有1%的醋酸分子电离，则c(H+)≈_____________。  CH3COOH CH3COO-+H+ 0.001 mol·L-1 1.判断正误 (1)2 mol SO2和1 mol O2在一定条件下可完全生成2 mol SO3 (2)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 (3)甲酸是一种弱酸，则甲酸的电离也是一种可逆过程 (4)H2+Cl2 2HCl与2HCl H2+Cl2互为可逆反应 应用体验 × × × √ 2.下列对于化学反应的限度的叙述错误的是 A.任何可逆反应都有一定的限度 B.有一定限度的化学反应，都是可逆反应 C.化学反应的限度与时间的长短无关 D.同一可逆反应在不同条件下(如温度、浓度等)，其反应的限度相同 应用体验 √ 应用体验 任何可逆反应都有一定的限度，反之，有一定限度的化学反应都是可逆反应，对同一可逆反应，当外界条件不变时，反应的限度与时间长短无关。 3.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。当反应达到最大限度时，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 应用体验 √ 应用体验 可逆反应不能进行到底，N2的浓度范围是0~0.2 mol·L-1，H2的浓度范围是0~0.6 mol·L-1，NH3的浓度范围是0~0.4 mol·L-1，不能取最大值和最小值，A、D错误，B正确； 虽然氮气和氢气的物质的量浓度在范围内，N2和H2都是反应物，浓度要么都增加，要么都减小，C错误。 4.(2024·山东实验中学高一期中)某温度下，N2O在金表面上发生分解反应生成N2和O2，测得的实验结果如图所示。已知：化学上将反应物消耗一半所用的时间称为半衰期。下列叙述正确的是 A.N2O在金表面的分解反应是可逆反应 B.N2O的半衰期与起始浓度成正比 C.在金表面，N2O分解速率先快后慢 D.ab段O2的平均生成速率为0.005 mol·L-1·min-1 应用体验 √ 应用体验 由图可知，N2O在金表面可完全分解， 其分解反应不是可逆反应，A项错误； 由图可知， N2O的起始浓度越高，反 应物消耗一半所用的时间越长，半衰 期越长，N2O的半衰期与起始浓度成 正比，故B正确； 应用体验 由图可知，单位时间内N2O在金表面 分解时的浓度变化量不变，C项错误； ab段N2O的平均消耗速率为 =0.001 mol·L-1· min-1，根据方程式2N2O===2N2+O2可知，ab段O2的平均生成速率为 0.001 mol·L-1·min-1×=0.000 5 mol·L-1·min-1，D项错误。 归纳总结 (1)化学反应的限度是在给定的条件下，可逆反应所能达到或完成的最大程度。化学反应的限度的意义在于决定了反应物在该条件下的最大转化率。 (2)不同的可逆反应在给定条件下的化学反应的限度不同；同一可逆反应在不同条件(如温度、浓度、压强等)下，其反应的限度不同。 返回 > < 二 化学平衡状态 1.化学平衡状态的建立过程 在一定条件下向反应容器中加入N2和H2发生反应：N2+3H2 2NH3。 二、化学平衡状态   浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度_____ v正_____ v正___v逆 生成物浓度____ v逆____ 最大 最大 为0 为0 >   浓度 速率变化 v正、v逆关系 变化 反应物浓度_____ v正_____ v正___v逆 生成物浓度_____ v逆_____ 平衡 反应物浓度_____ v正_____ v正___v逆 生成物浓度_____ v逆_____ 减小 减小 增大 增大 > 不变 不变 不变 不变 = 2.用速率变化图像表示化学平衡状态的建立 3.化学平衡状态 (1)化学平衡状态的概念 在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，当正、逆反应速率_____时，反应物和生成物的浓度_____________，反应达到化学平衡状态。 可逆反应达到化学平衡后，反应混合物的组成_________，但正、逆反应仍在进行，因此化学平衡是一种_____平衡。 相等 不再发生变化 保持不变 动态 (2)化学平衡状态的特征 可逆反应 相等 动态 不再改 变 在一定温度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应：2SO2+O2　　　　2SO3。一段时间后，该反应达到化学平衡，下列能说明反应达到化学平衡状态的是　　　 　(填序号)。  ①v正(SO2)=2v逆(O2)　②v(SO2)=v(SO3) 　③单位时间内消耗a mol SO2，同时生成a mol SO3　④SO2、O2和SO3的浓度之比为2∶1∶2　⑤混合气体的总的物质的量不再改变　⑥混合气体的压强不再改变　⑦混合气体的密度不再改变　⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变 思考1 ①⑤⑥⑧ 思考1 ① 因为v正(SO2)=2v正(O2)，现有v正(SO2)=2v逆(O2)，故v正(O2)=v逆(O2)，为化学平衡状态； ②v(SO2)和v(SO3)一直保持相等，则v(SO2)=v(SO3)不能说明反应达到化学平衡状态； ③单位时间内消耗a mol SO2，必然生成 a mol SO3，则单位时间内消耗a mol SO2，同时生成a mol SO3不能说明反应达到化学平衡状态； 思考1 ④SO2、O2和SO3的浓度之比为2∶1∶2，不能说明反应达到化学平衡状态； ⑤因为反应前后气体分子数不相等，若气体的总物质的量不再改变，说明正、逆反应速率相等，可以说明反应达到化学平衡状态； ⑥因为反应前后气体分子数不相等，如未达到平衡，则压强随时间改变而改变，若压强不变，说明反应达到化学平衡状态； 思考1 ⑦该反应体系的容积不变，反应物及生成物都是气体，故气体的密度一直不变，密度不变不能说明反应达到化学平衡状态； ⑧根据M=，该反应前后气体分子数不相等，故n是个变化的量，故M也是一个变化的量，若混合气体的平均相对分子质量不变，则n不变，反应一定达到化学平衡状态。 将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容密闭真空容器中(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)。下列不能判断该反应已经达到化学平衡的是______ (填序号)。  ①v正(NH3)=2v逆(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混合气体总质量不变　⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变　⑥密闭容器中CO2的体积分数不变　⑦密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变 思考2 ⑥⑦ 思考2 ① v正(NH3)=2v逆(CO2)可以判断反应达到平衡状态，不符合题意； ②反应前后气体分子数增加，恒容条件下，密闭容器中总压强不变时可以判断反应达到平衡状态，不符合题意； ③该反应由固体分解产生气体，恒容条件下，密闭容器中混合气体的密度不变时可以判断反应达到化学平衡状态，不符合题意； ④该反应由固体分解产生气体，混合气体总质量不变时可以判断反应达到化学平衡状态，不符合题意； 思考2 ⑤该反应由固体分解产生气体，密闭容器中混合气体的总物质的量不变时可以判断反应达到化学平衡状态，不符合题意； ⑥该反应由固体分解产生气体，根据化学方程式，二氧化碳和氨气的体积分数恒定，故密闭容器中CO2的体积分数不变不能判断该反应已达到化学平衡状态，符合题意； ⑦ 该反应由固体分解产生气体，根据化学方程式，二氧化碳和氨气的体积分数恒定，密闭容器中混合气体的平均相对分子质量一直不变，不能判断该反应已达到化学平衡状态，符合题意。 方法提升 化学平衡状态的判据 1.判断正误 (1)一定条件下，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的最大转化率 (2)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等 (3)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等 (4)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 (5)对于反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)，当温度和体积一定时，如混合气体的密度不再改变，则反应达到平衡 应用体验 √ × × √ √ 2.在一定温度下，在一容器内进行某一反应，M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，则下列叙述正确的是 A.反应的化学方程式一定为2M N B.t1时，逆反应速率一定大于正反应速率 C.t2时，反应达到了化学平衡状态 D.t3时，正反应速率等于逆反应速率 应用体验 √ 应用体验 由图像可知，反应中M的物质的量逐渐增多，N的物质的量逐渐减少，则在反应中N为反应物，M为生成物，t3时，N减少了6 mol，M增加了3 mol，反应的化学方程式为2N M，A项错误； t1时，反应没有达到化学平衡状态，正反应速 率大于逆反应速率，B项错误； t2时，反应没有达到化学平衡状态，C项错误； t3时，反应达到化学平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，D项正确。 3.哈伯因发明了用氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生。下列说法正确的是 A.达到化学平衡时，N2完全转化为NH3 B.达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等 C.达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化 D.达到化学平衡时，正反应和逆反应速率都为零 应用体验 √ 应用体验 可逆反应反应物不能完全反应，A错误； 反应平衡时各物质的浓度是否相等取决于起始时各物质的量的关系和转化程度，N2、H2按1∶3混合，化学计量数之比为1∶3，所以转化率相等，平衡时，N2、H2的物质的量浓度之比一定为1∶3，B错误； 化学平衡是动态平衡，达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率相等，但不为零，D错误。 4.可逆反应(g) (g)+(g)在恒容密闭容器中进行。下列可说明该反应达到化学平衡状态的是 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和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1 ④混合气体的颜色不再改变 应用体验 ⑤混合气体的密度不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变 A.①④⑥⑦ B.②③④⑥ C.①④⑤⑦ D.①②⑥⑦ 应用体验 √ 应用体验 单位时间内生成n mol O2必同时消耗2n mol NO2，而生成2n mol NO2必同时消耗n mol O2，①能说明反应已达到化学平衡状态，②不能说明。 ③中无论反应是否达到化学平衡状态，各物质表示的化学反应速率之比都等于相应物质的化学计量数之比。 ④有色气体的颜色不再改变，则表示体系中各物质的物质的量浓度不再变化，说明反应已达到化学平衡状态。 应用体验 ⑤体积固定，气体的质量反应前后不变，无论是否达到化学平衡状态，气体的密度始终不变。 ⑥反应前后气体的体积不相等，压强不变，意味着各物质的含量不再变化，说明反应已达到化学平衡状态。 ⑦由于反应前后气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，反应达到化学平衡状态。 返回 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C C C B D B B B 题号 9 10 11 12 答案 D B D D 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ⅰ.(1)该反应中KI过量，滴加AgNO3一定会生成AgI沉淀　取少量反应液，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则证明有Fe3+未完全反应 (2)取少量反应液，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝色，说明生成了I2 Ⅱ.取上层清液少许于试管中，滴加1 mol·L-1的Na2CO3溶液，若产生白色沉淀，则说明反应有一定的可逆性和反应限度 13. 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (1)2X 3Y+Z　(2)0.08 mol·L-1·min-1　(3)化学平衡　D　(4)CD 14. 题组一　化学反应限度 1.下列关于可逆反应的说法不正确的是 A.正反应和逆反应的反应条件相同 B.反应物和生成物共存于同一体系 C.只要时间充分，反应物的转化率可以达到百分之百 D.正反应和逆反应的反应方向相反 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 正反应和逆反应的反应条件相同，故A正确； 可逆反应不能进行到底，故反应物、生成物共存于同一体系，反应物的转化率不能达到百分之百，故B正确、C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 2.将少量的FeCl3溶液与过量的KI溶液混合发生反应：2FeCl3+2KI 2FeCl2+2KCl+I2，向上述反应后的混合液中加入下列哪种物质能证明该反应存在一定的限度 A.氯化钠溶液 B.淀粉溶液 C.硫氰化钾溶液 D.硝酸银溶液 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 将少量的FeCl3溶液与过量的KI溶液混合，碘离子过量，若有铁离子剩余，则说明该反应存在一定的限度，检验铁离子的试剂为硫氰化钾溶液，故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 3.已知反应：NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)，起始时向某密闭容器中通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，下列有关说法正确的是 A.NO2中不可能含18O B.有1 mol N18O生成 C.S18O2的物质的量不可能为0.8 mol D.SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，说明该反应达到平衡 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 该反应为可逆反应，则通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，故A错误； 该反应为可逆反应，反应物不可能完全反应，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，不可能有1 mol N18O生成，NO2、S18O2消耗的物质的量都小于1 mol，所以S18O2的物质的量不可能为0.8 mol，故B错误、C正确； 该反应为可逆反应，SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，不能说明该反应达到平衡，故D错误。 答案 对点训练 4.(2023·陕西高一期中)一定条件下，在体积为2 L的恒容密闭容器中，充入1 mol气体M和2 mol气体N，生成气体P和固体Q，产物的物质的量随反应时间的变化图像如图，测得第7 min时容器内剩余0.2 mol气体M和0.4 mol气体N，下列说法正确的是 A.前2 min内，P的平均反应速率为0.075 mol·L-1·min-1 B.该反应的化学方程式为M(g)+2N(g) 2P(g)+Q(s) C.升高反应温度，逆反应速率一定会减小 D.5 min后，反应停止，正、逆反应速率均为0 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 由图像可知，前2 min内P的平均反应速率为 =0.15 mol·L-1·min-1，A不正确； 该反应达平衡时，参加反应的M为0.8 mol、 N为1.6 mol，生成P为1.6 mol、Q为0.8 mol， M、N、P、Q的化学计量数之比为1∶2∶2∶1，则化学方程式为M(g)+ 2N(g) 2P(g)+Q(s)，B正确； 升高反应温度，化学反应速率加快，所以逆反应速率会增大，C不正确； 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5 min后，反应达到平衡，正反应速率与逆反应速率相等，但均大于0，D不正确。 答案 对点训练 题组二　化学平衡的建立过程 5.向一密闭容器中放入1 mol X，进行可逆反应2X(g) 3Y(g)，反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图所示，下列叙述正确的是 A.t1时，只有正反应 B.t2~t3时，反应不再发生 C.t2时，容器内有1.5 mol Y D.t2~t3时，X、Y的物质的量均没有发生变化 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 t1时，v正>v逆>0，正、逆反应都在发生，A项错误； t2~t3时，v正=v逆>0，反应并未停止，B项错误； 该反应为可逆反应，1 mol X不能完全反应，所 以当反应达到平衡时，容器内Y的物质的量小于 1.5 mol，C项错误； t2~t3时反应处于化学平衡状态，X、Y的物质的量均不发生变化，D项正确。 答案 对点训练 6.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(正反应放热)，673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间t变化的关系如图所示。 下列叙述正确的是 A.c点处正反应速率和逆反应速率相等 B.a点的正反应速率比b点的大 C.d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同 D.在t2时刻，正反应速率大于逆反应速率 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 c点反应物和生成物的物质的量仍在变化，没有达到平衡状态，所以正、逆反应速率不相等，A错误； 从a点到b点，氢气的物质的量逐渐减小，即其物质的量浓度逐渐减小，所以正反应 的反应速率逐渐减小，即a点的正反应速率比b点的大，B正确； d点和e点都处于平衡状态，n(N2)不变，即d点和e点处n(N2)相等，C错误； 在t2时刻，该反应处于化学平衡状态，所以正、逆反应速率相等，D错误。 答案 对点训练 题组三　化学平衡状态的判断 7.(2023·陕西咸阳期中)一定温度下，在a L的恒容密闭容器中发生如下反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，下列叙述不能说明该反应已达到化学平衡状态的是 A.N2、H2、NH3的浓度不再发生改变 B.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2 C.容器内的压强不再发生改变 D.单位时间内断裂1 mol N≡N键的同时，有6 mol N—H键断裂 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2，不能判断反应达到平衡状态，B选； 该反应为气体物质的量减小的反应，容器内的压强不再发生改变，说明反应达到平衡状态，C不选； 单位时间内断裂1 mol N≡N键表示正反应方向，有6 mol N—H键断裂表示逆反应方向，根据化学计量数关系，此时正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D不选。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 8.可逆反应A(s)+3B(g) 2C(g)+xD(g)在一定温度下进行，下列说法正确的是 A.若x=1、保持容积不变、体系压强也不变时、说明反应已达平衡 B.若x=2、保持容积不变、体系压强也不变时、说明反应已达平衡 C.若x=1、反应在体积可变的恒压容器中进行、容器体积不变时，说明反 应已达平衡 D.若x=2，反应在体积可变的恒压容器中进行、容器体积不变时，不能说 明反应已达平衡 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 对点训练 若x=1，反应前后气体的总物质的量保持不变，恒温恒容条件下，体系压强也保持不变，当体系压强不变时，不能说明反应已达平衡，A错误； 若x=2，反应前后气体的总物质的量增大，恒温恒容条件下，体系压强是个变量，当其不变时，说明反应已达平衡，B正确； 若x=1，反应前后混合气体的总物质的量保持不变，恒温恒压条件下，容器体积也保持不变，当容器体积不变时，不能说明反应已达平衡，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 若x=2，反应前后气体的总物质的量增大，恒温恒压条件下，混合气体总的物质的量是个变量，容器体积在不断改变，当容器体积不变时，说明反应已达平衡，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 9.(2024·河北沧州运东四校高一期中)在2 L恒容密闭容器中加入足量的炭和2 mol水蒸气发生反应：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)，5 min时测得CO(g)的物质的量浓度为0.4 mol·L-1。下列说法正确的是 A.v(C)=0.04 mol·L-1·min-1 B.5 min时H2O(g)的转化率为60% C.因C足量，所以H2O可以完全转化 D.5 min时n(H2)=0.8 mol √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 C为固体，不能用C的浓度变化表示化学反应速率，故A错误； 5 min时测得CO(g)的物质的量浓度为0.4 mol·L-1，即生成的CO物质的量为0.8 mol，由化学方程式知，消耗的水的物质的量为0.8 mol，5 min 时H2O(g)的转化率为×100%=40%，n(H2)=0.8 mol，故B错误、D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 10.(2024·宁波三锋联盟期中)在101 kPa、180 ℃时，将0.5 mol H2和1.0 mol CO2通入2 L的恒容密闭容器中，反应生成甲醇蒸气(CH3OH)和某无机副产物，测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所示，下列说法正确的是 A.该反应的化学方程式：2CO2+4H2 2CH3OH+O2 B.在0~3 min内用CH3OH表示的平均化学反应速 率为 mol·L-1·min-1 C.当容器内混合气体密度不再变化时，表明反 应已经达到平衡状态 D.在3~10 min内，反应仍未达到平衡状态 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 由图知，0~3 min消耗n(CO2)=(1.0-0.9) mol =0.1 mol、n(H2)=(0.5-0.2) mol=0.3 mol，同 一反应中参加反应的各物质的物质的量之 比等于化学计量数之比，则n(CO2)∶n(H2) =0.1 mol∶0.3 mol=1∶3，根据原子守恒知，反应还生成H2O，所以反应的化学方程式为CO2+3H2 CH3OH+H2O，A错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 在0~3 min内用H2表示的平均化学反应 速率为= mol·L-1·min-1， 用CH3OH表示的平均化学反应速率为 ×= mol·L-1·min-1，B正确； 反应过程中气体总质量和总体积都不变，混合气体密度一直不变，当混合气体密度不再变化时，不能说明反应已经达到平衡状态，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 根据反应的化学方程式计算可得出3 min时n(CH3OH)=0.1 mol，由图像可以看出，10 min时n(CH3OH)=0.1 mol，则3 min时反应达到平衡状态，即在3~10 min内，反应处于平衡状态，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 11.一定条件下向一密闭容器中充入2 mol SO2和0.5 mol 18O2，发生反应：2SO2+O2 2SO3，该反应放热。反应一段时间后，核素18O存在于SO2、O2、SO3中。下列分析错误的是 A.18O2与O2的化学性质基本相同 B.充分反应后容器中存在18O2，说明反应存在可逆性 C.虽然该反应放热，但升高温度，正反应速率增大 D.平衡时，18O2初始浓度c0(18O2)与平衡时各组分浓度c之间一定存在： 2c0(18O2)=2c(S18O2)+3c(S18O3) √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16O与18O互为同位素，16O2与18O2的结构相同，化学性质基本相同，A正确； 根据反应方程式特点，容器中通入2 mol SO2和0.5 mol 18O2，18O2不足，充分反应后容器中存在18O2，说明反应存在可逆性，B正确； 由于反应一段时间后，核素18O存在于SO2、O2、SO3中，根据化学反应前后原子守恒可知，平衡时，18O2初始浓度c0(18O2)与平衡时各组分浓度c之间存在：2c0(18O2)=2c(S18O2)+c(S18OO)+3c(S18O3)+2c(S18O2O)+ c(S18OO2)+2c(18O2)+c(18OO)，D错误。 答案 综合强化 12.一定条件下，对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，若N2、H2、NH3的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)。达平衡时，N2、H2、NH3浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1和0.08 mol·L-1，则下列判断不合理的是 ①c1∶c2=1∶3 ②平衡时，H2和NH3的生成速率之比为2∶3 ③N2和H2的转化率不相等 ④c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L-1 A.①② B.③④ C.①④ D.②③ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 N2(g)+　3H2(g)　 2NH3(g) 起始/(mol·L-1) c1 c2 　　c3 平衡/(mol·L-1) 0.1 0.3 　　0.08 该反应中消耗的N2和H2的物质的量浓度之比为1∶3，达到平衡状态时N2和H2的浓度之比为1∶3，故c1∶c2=1∶3，①正确； 平衡时，H2和NH3的生成速率之比为3∶2，②错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 由于N2和H2的起始浓度及消耗浓度之比均为1∶3，故N2和H2的转化率相等，③错误； 运用极值转化法，假设NH3完全转化为反应物，则c1=0.1 mol·L-1+ mol· L-1=0.14 mol·L-1，由于该反应是可逆反应，所以c1<0.14 mol·L-1，又题设c1>0，故0<c1<0.14 mol·L-1，④正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 13.甲、乙两个研究小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度，在一定条件下会达到平衡状态。 Ⅰ.甲组：取5 mL 0.1 mol·L-1的KI溶液于试管中，滴加0.1 mol·L-1的FeCl3溶液2 mL，发生反应：2I-+2Fe3+ 2Fe2++I2。为了证明该反应具有一定的限度，他们设计了如下实验：①取少量反应液，滴加AgNO3溶液，发现有少量的黄色沉淀AgI生成，证明反应物没有反应完全；②再取少量反应液，加入少量CCl4，振荡，发现CCl4层显浅紫色，因为I2更易溶于CCl4，即证明有I2生成。结合①②的结论，他们得出结论：该反应具有一定的可逆性，在一定条件下会达到反应限度。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 (1)指导老师指出上述实验中①不合理，你认为原因是________________ ____________________________， 改进的方法是____________________ ________________________________________________。 (2)有人认为步骤②适合检验生成I2较多的情况，还有一种简单的方法可以灵敏地检验是否生成了I2，这种方法是___________________________ ___________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 该反应中KI过量，滴加AgNO3一定会生成AgI沉淀 取少量反应液，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则证明有Fe3+未完全反应 取少量反应液，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝色，说明生成了I2 答案 综合强化 Ⅱ.乙组：取4 mL 1 mol·L-1的CaCl2溶液于试管中，发现滴入1 mol·L-1的Na2SO4溶液6 mL后就不再产生白色沉淀了，发生的反应是Na2SO4+CaCl2 CaSO4↓+2NaCl。请设计一个简单的实验，确认上述反应具有可逆性和反应限度，简要写出实验步骤和结论：________________________ ________________________________________________________________________________。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 取上层清液少许于试管中，滴加1 mol·L-1的Na2CO3溶液，若产生白色沉淀，则说明反应有一定的可逆性和反应限度 答案 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 甲组实验①不合理，因为所加的I-是过量的，不能通过检验I-存在证明反应的可逆性，要证明反应具有一定的限度，应检验反应后的溶液中是否含有Fe3+，因此可用KSCN溶液检验。乙组从反应物的量的角度考虑，Na2SO4溶液过量，若反应无可逆性，则Ca2+沉淀完全，若反应有一定的可逆性，则Ca2+没有完全沉淀，故可用Na2CO3溶液来证明Ca2+存在。 答案 综合强化 14.某温度下，在2 L密闭容器中X、Y、Z三种物 质(均为气态)间进行反应，其物质的量随时间的 变化曲线如图。据图回答： (1)该反应的化学方程式可表示为　　　　 。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2X 3Y+Z 由图像可以看出X为反应物，Y和Z为生成物，当反应达到t min时，Δn(X)=0.8 mol，Δn(Y)=1.2 mol，Δn(Z)=0.4 mol，化学反应中，各物质的物质的量变化值与化学计量数成正比，故Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=2∶ 3∶1，所以反应的化学方程式为2X 3Y+Z。 答案 综合强化 (2)反应起始至t min(设t=5)，X的平均反应速率是　　　　　　　　。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0.08 mol·L-1·min-1 v(X)===0.08 mol·L-1·min-1。 答案 综合强化 (3)在t min时，该反应达到了　　　　 状态，下列可判断反应已达到该状态的是　　(填字母，下同)。  A.X、Y、Z的反应速率相等 B.X、Y的反应速率之比为2∶3 C.混合气体的密度不变 D.生成1 mol Z的同时生成2 mol X 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学平衡 D 答案 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 在t min时，反应中各物质的物质的量不再变化， 反应达到化学平衡状态。A项，X、Y、Z的化学 计量数不相等，则X、Y、Z的反应速率也不会相 等，错误； B项，用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论平衡与否，X、Y的反应速率之比都为2∶3，错误； 答案 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 C项，据ρ=，由于反应体系的体积不变，气体的总质量不变，则混合气体的密度始终不变，错误； D项，当生成1 mol Z的同时生成2 mol X，说明正、逆反应速率相等，达到平衡状态，正确。 答案 综合强化 (4)一定能使该反应的反应速率增大的措施有　　。  A.其他条件不变，及时分离出产物 B.适当降低温度 C.其他条件不变，增大X的浓度 D.保持温度不变，将容器体积压缩为1 L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 CD 减小产物浓度，降低温度，会使反应速率减小，故A、B项错误； 增大反应物浓度，压缩容器体积即增大压强，会使反应速率增大，故C、D项正确。 返回 答案 综合强化 本课结束 专题6　第一单元 <<< $$ 第2课时　化学反应的限度　化学平衡状态 ［核心素养发展目标］　1.了解可逆反应及特点。2.理解化学平衡状态的特征及标志，会判断可逆反应的平衡状态。 一、化学反应的限度 1.化学反应的限度 (1)Cl2与H2O的反应 化学方程式 Cl2+H2OHCl+HClO 溶液中微粒 三分子 H2O、Cl2、HClO 四离子 H+、Cl-、ClO-、OH- 反应特点 反应不能进行到底 (2)FeCl3溶液与KI溶液的反应 实验步骤 实验现象 溶液颜色由无色变为褐色 溶液分层，下层为浅绿色，上层油状液体呈紫色 溶液变为红色 实验结论 有I2生成 有Fe2+和I2生成 下层清液中含有未反应的Fe3+ 离子方程式 2Fe3++2I-2Fe2++I2 反应特点 I-过量的条件下，反应物Fe3+不能完全转化为生成物，即该反应具有一定的限度 2.可逆反应 (1)定义：在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时，不用“===”，用“”。 (2)特征 ①双向性：反应物生成物。 ②双同性：正、逆反应是在同一条件下同时进行的。 ③共存性：反应物和生成物同时存在。 思考1　反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到反应限度后，再向反应容器中充入含18O的氧气，经过一段时间后，18O原子存在于哪些物质中？ 提示　O2、SO2和SO3。 思考2　醋酸的电离也是一个可逆过程，常温下，在0.1 mol·L-1醋酸水溶液中的电离方程式：CH3COOHCH3COO-+H+，大约有1%的醋酸分子电离，则c(H+)≈0.001 mol·L-1。  1.判断正误 (1)2 mol SO2和1 mol O2在一定条件下可完全生成2 mol SO3(　　) (2)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(　　) (3)甲酸是一种弱酸，则甲酸的电离也是一种可逆过程(　　) (4)H2+Cl22HCl与2HClH2+Cl2互为可逆反应(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)× 2.下列对于化学反应的限度的叙述错误的是(　　) A.任何可逆反应都有一定的限度 B.有一定限度的化学反应，都是可逆反应 C.化学反应的限度与时间的长短无关 D.同一可逆反应在不同条件下(如温度、浓度等)，其反应的限度相同 答案　D 解析　任何可逆反应都有一定的限度，反之，有一定限度的化学反应都是可逆反应，对同一可逆反应，当外界条件不变时，反应的限度与时间长短无关。 3.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。当反应达到最大限度时，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 答案　B 解析　可逆反应不能进行到底，N2的浓度范围是0~0.2 mol·L-1，H2的浓度范围是0~0.6 mol·L-1，NH3的浓度范围是0~0.4 mol·L-1，不能取最大值和最小值，A、D错误，B正确；虽然氮气和氢气的物质的量浓度在范围内，N2和H2都是反应物，浓度要么都增加，要么都减小，C错误。 4.(2024·山东实验中学高一期中)某温度下，N2O在金表面上发生分解反应生成N2和O2，测得的实验结果如图所示。已知：化学上将反应物消耗一半所用的时间称为半衰期。下列叙述正确的是(　　) A.N2O在金表面的分解反应是可逆反应 B.N2O的半衰期与起始浓度成正比 C.在金表面，N2O分解速率先快后慢 D.ab段O2的平均生成速率为0.005 mol·L-1·min-1 答案　B 解析　由图可知，N2O在金表面可完全分解，其分解反应不是可逆反应，A项错误；由图可知， N2O的起始浓度越高，反应物消耗一半所用的时间越长，半衰期越长，N2O的半衰期与起始浓度成正比，故B正确；由图可知，单位时间内N2O在金表面分解时的浓度变化量不变，C项错误；ab段N2O的平均消耗速率为=0.001 mol·L-1·min-1，根据方程式2N2O===2N2+O2可知，ab段O2的平均生成速率为0.001 mol·L-1·min-1×=0.000 5 mol·L-1·min-1，D项错误。 (1)化学反应的限度是在给定的条件下，可逆反应所能达到或完成的最大程度。化学反应的限度的意义在于决定了反应物在该条件下的最大转化率。 (2)不同的可逆反应在给定条件下的化学反应的限度不同；同一可逆反应在不同条件(如温度、浓度、压强等)下，其反应的限度不同。 二、化学平衡状态 1.化学平衡状态的建立过程 在一定条件下向反应容器中加入N2和H2发生反应：N2+3H22NH3。 浓度 速率变化 v正、v逆关系 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 变化 反应物浓度减小 v正减小 v正>v逆 生成物浓度增大 v逆增大 平衡 反应物浓度不变 v正不变 v正=v逆 生成物浓度不变 v逆不变 2.用速率变化图像表示化学平衡状态的建立 3.化学平衡状态 (1)化学平衡状态的概念 在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，当正、逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再发生变化，反应达到化学平衡状态。 可逆反应达到化学平衡后，反应混合物的组成保持不变，但正、逆反应仍在进行，因此化学平衡是一种动态平衡。 (2)化学平衡状态的特征 思考1　在一定温度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应：2SO2+O22SO3。一段时间后，该反应达到化学平衡，下列能说明反应达到化学平衡状态的是　　　　(填序号)。  ①v正(SO2)=2v逆(O2) ②v(SO2)=v(SO3) ③单位时间内消耗a mol SO2，同时生成a mol SO3 ④SO2、O2和SO3的浓度之比为2∶1∶2 ⑤混合气体的总的物质的量不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的密度不再改变 ⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变 答案　① ⑤ ⑥ ⑧ 解析　① 因为v正(SO2)=2v正(O2)，现有v正(SO2)=2v逆(O2)，故v正(O2)=v逆(O2)，为化学平衡状态；②v(SO2)和v(SO3)一直保持相等，则v(SO2)=v(SO3)不能说明反应达到化学平衡状态；③单位时间内消耗a mol SO2，必然生成 a mol SO3，则单位时间内消耗a mol SO2，同时生成a mol SO3不能说明反应达到化学平衡状态；④SO2、O2和SO3的浓度之比为2∶1∶2，不能说明反应达到化学平衡状态；⑤因为反应前后气体分子数不相等，若气体的总物质的量不再改变，说明正、逆反应速率相等，可以说明反应达到化学平衡状态；⑥因为反应前后气体分子数不相等，如未达到平衡，则压强随时间改变而改变，若压强不变，说明反应达到化学平衡状态；⑦该反应体系的容积不变，反应物及生成物都是气体，故气体的密度一直不变，密度不变不能说明反应达到化学平衡状态；⑧根据M=，该反应前后气体分子数不相等，故n是个变化的量，故M也是一个变化的量，若混合气体的平均相对分子质量不变，则n不变，反应一定达到化学平衡状态。 思考2　将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容密闭真空容器中(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)。下列不能判断该反应已经达到化学平衡的是　　　　　　(填序号)。  ①v正(NH3)=2v逆(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混合气体总质量不变　⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变　⑥密闭容器中CO2的体积分数不变　⑦密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变 答案　⑥⑦ 解析　 ① v正(NH3)=2v逆(CO2)可以判断反应达到平衡状态，不符合题意；②反应前后气体分子数增加，恒容条件下，密闭容器中总压强不变时可以判断反应达到平衡状态，不符合题意；③该反应由固体分解产生气体，恒容条件下，密闭容器中混合气体的密度不变时可以判断反应达到化学平衡状态，不符合题意；④该反应由固体分解产生气体，混合气体总质量不变时可以判断反应达到化学平衡状态，不符合题意；⑤该反应由固体分解产生气体，密闭容器中混合气体的总物质的量不变时可以判断反应达到化学平衡状态，不符合题意；⑥该反应由固体分解产生气体，根据化学方程式，二氧化碳和氨气的体积分数恒定，故密闭容器中CO2的体积分数不变不能判断该反应已达到化学平衡状态，符合题意；⑦ 该反应由固体分解产生气体，根据化学方程式，二氧化碳和氨气的体积分数恒定，密闭容器中混合气体的平均相对分子质量一直不变，不能判断该反应已达到化学平衡状态，符合题意。 化学平衡状态的判据 1.判断正误 (1)一定条件下，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的最大转化率(　　) (2)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等(　　) (3)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等(　　) (4)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(　　) (5)对于反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，当温度和体积一定时，如混合气体的密度不再改变，则反应达到平衡(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√ 2.在一定温度下，在一容器内进行某一反应，M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，则下列叙述正确的是(　　) A.反应的化学方程式一定为2MN B.t1时，逆反应速率一定大于正反应速率 C.t2时，反应达到了化学平衡状态 D.t3时，正反应速率等于逆反应速率 答案　D 解析　由图像可知，反应中M的物质的量逐渐增多，N的物质的量逐渐减少，则在反应中N为反应物，M为生成物，t3时，N减少了6 mol，M增加了3 mol，反应的化学方程式为2NM，A项错误；t1时，反应没有达到化学平衡状态，正反应速率大于逆反应速率，B项错误；t2时，反应没有达到化学平衡状态，C项错误；t3时，反应达到化学平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，D项正确。 3.哈伯因发明了用氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生。下列说法正确的是(　　) A.达到化学平衡时，N2完全转化为NH3 B.达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等 C.达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化 D.达到化学平衡时，正反应和逆反应速率都为零 答案　C 解析　可逆反应反应物不能完全反应，A错误；反应平衡时各物质的浓度是否相等取决于起始时各物质的量的关系和转化程度，N2、H2按1∶3混合，化学计量数之比为1∶3，所以转化率相等，平衡时，N2、H2的物质的量浓度之比一定为1∶3，B错误；化学平衡是动态平衡，达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率相等，但不为零，D错误。 4.可逆反应(g)(g)+(g)在恒容密闭容器中进行。下列可说明该反应达到化学平衡状态的是(　　) 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和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1 ④混合气体的颜色不再改变 ⑤混合气体的密度不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变 A.①④⑥⑦ B.②③④⑥ C.①④⑤⑦ D.①②⑥⑦ 答案　A 解析　单位时间内生成n mol O2必同时消耗2n mol NO2，而生成2n mol NO2必同时消耗n mol O2，①能说明反应已达到化学平衡状态，②不能说明。③中无论反应是否达到化学平衡状态，各物质表示的化学反应速率之比都等于相应物质的化学计量数之比。④有色气体的颜色不再改变，则表示体系中各物质的物质的量浓度不再变化，说明反应已达到化学平衡状态。⑤体积固定，气体的质量反应前后不变，无论是否达到化学平衡状态，气体的密度始终不变。⑥反应前后气体的体积不相等，压强不变，意味着各物质的含量不再变化，说明反应已达到化学平衡状态。⑦由于反应前后气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，反应达到化学平衡状态。 　　　　 课时对点练　［分值：100分］ (选择题1~12题，每小题7分，共84分) 题组一　化学反应限度 1.下列关于可逆反应的说法不正确的是(　　) A.正反应和逆反应的反应条件相同 B.反应物和生成物共存于同一体系 C.只要时间充分，反应物的转化率可以达到百分之百 D.正反应和逆反应的反应方向相反 答案　C 解析　正反应和逆反应的反应条件相同，故A正确；可逆反应不能进行到底，故反应物、生成物共存于同一体系，反应物的转化率不能达到百分之百，故B正确、C错误。 2.将少量的FeCl3溶液与过量的KI溶液混合发生反应：2FeCl3+2KI2FeCl2+2KCl+I2，向上述反应后的混合液中加入下列哪种物质能证明该反应存在一定的限度(　　) A.氯化钠溶液 B.淀粉溶液 C.硫氰化钾溶液 D.硝酸银溶液 答案　C 解析　将少量的FeCl3溶液与过量的KI溶液混合，碘离子过量，若有铁离子剩余，则说明该反应存在一定的限度，检验铁离子的试剂为硫氰化钾溶液，故选C。 3.已知反应：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，起始时向某密闭容器中通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，下列有关说法正确的是(　　) A.NO2中不可能含18O B.有1 mol N18O生成 C.S18O2的物质的量不可能为0.8 mol D.SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，说明该反应达到平衡 答案　C 解析　该反应为可逆反应，则通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，故A错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全反应，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，不可能有1 mol N18O生成，NO2、S18O2消耗的物质的量都小于1 mol，所以S18O2的物质的量不可能为0.8 mol，故B错误、C正确；该反应为可逆反应，SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，不能说明该反应达到平衡，故D错误。 4.(2023·陕西高一期中)一定条件下，在体积为2 L的恒容密闭容器中，充入1 mol气体M和2 mol气体N，生成气体P和固体Q，产物的物质的量随反应时间的变化图像如图，测得第7 min时容器内剩余0.2 mol气体M和0.4 mol气体N，下列说法正确的是(　　) A.前2 min内，P的平均反应速率为0.075 mol·L-1·min-1 B.该反应的化学方程式为M(g)+2N(g)2P(g)+Q(s) C.升高反应温度，逆反应速率一定会减小 D.5 min后，反应停止，正、逆反应速率均为0 答案　B 解析　由图像可知，前2 min内P的平均反应速率为=0.15 mol·L-1·min-1，A不正确；该反应达平衡时，参加反应的M为0.8 mol、N为1.6 mol，生成P为1.6 mol、Q为0.8 mol，M、N、P、Q的化学计量数之比为1∶2∶2∶1，则化学方程式为M(g)+2N(g)2P(g)+Q(s)，B正确；升高反应温度，化学反应速率加快，所以逆反应速率会增大，C不正确；5 min后，反应达到平衡，正反应速率与逆反应速率相等，但均大于0，D不正确。 题组二　化学平衡的建立过程 5.向一密闭容器中放入1 mol X，进行可逆反应2X(g)3Y(g)，反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图所示，下列叙述正确的是(　　) A.t1时，只有正反应 B.t2~t3时，反应不再发生 C.t2时，容器内有1.5 mol Y D.t2~t3时，X、Y的物质的量均没有发生变化 答案　D 解析　t1时，v正>v逆>0，正、逆反应都在发生，A项错误；t2~t3时，v正=v逆>0，反应并未停止，B项错误；该反应为可逆反应，1 mol X不能完全反应，所以当反应达到平衡时，容器内Y的物质的量小于1.5 mol，C项错误；t2~t3时反应处于化学平衡状态，X、Y的物质的量均不发生变化，D项正确。 6.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应放热)，673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间t变化的关系如图所示。 下列叙述正确的是(　　) A.c点处正反应速率和逆反应速率相等 B.a点的正反应速率比b点的大 C.d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同 D.在t2时刻，正反应速率大于逆反应速率 答案　B 解析　c点反应物和生成物的物质的量仍在变化，没有达到平衡状态，所以正、逆反应速率不相等，A错误；从a点到b点，氢气的物质的量逐渐减小，即其物质的量浓度逐渐减小，所以正反应的反应速率逐渐减小，即a点的正反应速率比b点的大，B正确；d点和e点都处于平衡状态，n(N2)不变，即d点和e点处n(N2)相等，C错误；在t2时刻，该反应处于化学平衡状态，所以正、逆反应速率相等，D错误。 题组三　化学平衡状态的判断 7.(2023·陕西咸阳期中)一定温度下，在a L的恒容密闭容器中发生如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，下列叙述不能说明该反应已达到化学平衡状态的是(　　) A.N2、H2、NH3的浓度不再发生改变 B.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2 C.容器内的压强不再发生改变 D.单位时间内断裂1 mol N≡N键的同时，有6 mol N—H键断裂 答案　B 解析　容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2，不能判断反应达到平衡状态，B选；该反应为气体物质的量减小的反应，容器内的压强不再发生改变，说明反应达到平衡状态，C不选；单位时间内断裂1 mol N≡N键表示正反应方向，有6 mol N—H键断裂表示逆反应方向，根据化学计量数关系，此时正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D不选。 8.可逆反应A(s)+3B(g)2C(g)+xD(g)在一定温度下进行，下列说法正确的是(　　) A.若x=1、保持容积不变、体系压强也不变时、说明反应已达平衡 B.若x=2、保持容积不变、体系压强也不变时、说明反应已达平衡 C.若x=1、反应在体积可变的恒压容器中进行、容器体积不变时，说明反应已达平衡 D.若x=2，反应在体积可变的恒压容器中进行、容器体积不变时，不能说明反应已达平衡 答案　B 解析　若x=1，反应前后气体的总物质的量保持不变，恒温恒容条件下，体系压强也保持不变，当体系压强不变时，不能说明反应已达平衡，A错误；若x=2，反应前后气体的总物质的量增大，恒温恒容条件下，体系压强是个变量，当其不变时，说明反应已达平衡，B正确；若x=1，反应前后混合气体的总物质的量保持不变，恒温恒压条件下，容器体积也保持不变，当容器体积不变时，不能说明反应已达平衡，C错误；若x=2，反应前后气体的总物质的量增大，恒温恒压条件下，混合气体总的物质的量是个变量，容器体积在不断改变，当容器体积不变时，说明反应已达平衡，D错误。 9.(2024·河北沧州运东四校高一期中)在2 L恒容密闭容器中加入足量的炭和2 mol水蒸气发生反应：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，5 min时测得CO(g)的物质的量浓度为0.4 mol·L-1。下列说法正确的是(　　) A.v(C)=0.04 mol·L-1·min-1 B.5 min时H2O(g)的转化率为60% C.因C足量，所以H2O可以完全转化 D.5 min时n(H2)=0.8 mol 答案　D 解析　C为固体，不能用C的浓度变化表示化学反应速率，故A错误；5 min时测得CO(g)的物质的量浓度为0.4 mol·L-1，即生成的CO物质的量为0.8 mol，由化学方程式知，消耗的水的物质的量为0.8 mol，5 min时H2O(g)的转化率为×100%=40%，n(H2)=0.8 mol，故B错误、D正确。 10.(2024·宁波三锋联盟期中)在101 kPa、180 ℃时，将0.5 mol H2和1.0 mol CO2通入2 L的恒容密闭容器中，反应生成甲醇蒸气(CH3OH)和某无机副产物，测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所示，下列说法正确的是(　　) A.该反应的化学方程式：2CO2+4H22CH3OH+O2 B.在0~3 min内用CH3OH表示的平均化学反应速率为 mol·L-1·min-1 C.当容器内混合气体密度不再变化时，表明反应已经达到平衡状态 D.在3~10 min内，反应仍未达到平衡状态 答案　B 解析　由图知，0~3 min消耗n(CO2)=(1.0-0.9) mol=0.1 mol、n(H2)=(0.5-0.2) mol=0.3 mol，同一反应中参加反应的各物质的物质的量之比等于化学计量数之比，则n(CO2)∶n(H2)=0.1 mol∶0.3 mol=1∶3，根据原子守恒知，反应还生成H2O，所以反应的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+H2O，A错误；在0~3 min内用H2表示的平均化学反应速率为= mol·L-1·min-1，用CH3OH表示的平均化学反应速率为×= mol·L-1·min-1，B正确；反应过程中气体总质量和总体积都不变，混合气体密度一直不变，当混合气体密度不再变化时，不能说明反应已经达到平衡状态，C错误；根据反应的化学方程式计算可得出3 min时n(CH3OH)=0.1 mol，由图像可以看出，10 min时n(CH3OH)=0.1 mol，则3 min时反应达到平衡状态，即在3~10 min内，反应处于平衡状态，D错误。 11.一定条件下向一密闭容器中充入2 mol SO2和0.5 mol 18O2，发生反应：2SO2+O22SO3，该反应放热。反应一段时间后，核素18O存在于SO2、O2、SO3中。下列分析错误的是(　　) A.18O2与O2的化学性质基本相同 B.充分反应后容器中存在18O2，说明反应存在可逆性 C.虽然该反应放热，但升高温度，正反应速率增大 D.平衡时，18O2初始浓度c0(18O2)与平衡时各组分浓度c之间一定存在：2c0(18O2)=2c(S18O2)+3c(S18O3) +2c(18O2) 答案　D 解析　16O与18O互为同位素，16O2与18O2的结构相同，化学性质基本相同，A正确；根据反应方程式特点，容器中通入2 mol SO2和0.5 mol 18O2，18O2不足，充分反应后容器中存在18O2，说明反应存在可逆性，B正确；由于反应一段时间后，核素18O存在于SO2、O2、SO3中，根据化学反应前后原子守恒可知，平衡时，18O2初始浓度c0(18O2)与平衡时各组分浓度c之间存在：2c0(18O2)=2c(S18O2)+c(S18OO)+3c(S18O3)+2c(S18O2O) +c(S18OO2)+2c(18O2)+c(18OO)，D错误。 12.一定条件下，对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，若N2、H2、NH3的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)。达平衡时，N2、H2、NH3浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1和0.08 mol·L-1，则下列判断不合理的是(　　) ①c1∶c2=1∶3 ②平衡时，H2和NH3的生成速率之比为2∶3 ③N2和H2的转化率不相等 ④c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L-1 A.①② B.③④ C.①④ D.②③ 答案　D 解析　　　　　　　　　　　　　　N2(g)+　3H2(g)　2NH3(g) 起始/(mol·L-1) c1 c2 　　c3 平衡/(mol·L-1) 0.1 0.3 　　0.08 该反应中消耗的N2和H2的物质的量浓度之比为1∶3，达到平衡状态时N2和H2的浓度之比为1∶3，故c1∶c2=1∶3，①正确；平衡时，H2和NH3的生成速率之比为3∶2，②错误；由于N2和H2的起始浓度及消耗浓度之比均为1∶3，故N2和H2的转化率相等，③错误；运用极值转化法，假设NH3完全转化为反应物，则c1=0.1 mol·L-1+ mol·L-1=0.14 mol·L-1，由于该反应是可逆反应，所以c1<0.14 mol·L-1，又题设c1>0，故0<c1<0.14 mol·L-1，④正确。 13.(8分)甲、乙两个研究小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度，在一定条件下会达到平衡状态。 Ⅰ.甲组：取5 mL 0.1 mol·L-1的KI溶液于试管中，滴加0.1 mol·L-1的FeCl3溶液2 mL，发生反应：2I-+2Fe3+2Fe2++I2。为了证明该反应具有一定的限度，他们设计了如下实验：①取少量反应液，滴加AgNO3溶液，发现有少量的黄色沉淀AgI生成，证明反应物没有反应完全；②再取少量反应液，加入少量CCl4，振荡，发现CCl4层显浅紫色，因为I2更易溶于CCl4，即证明有I2生成。结合①②的结论，他们得出结论：该反应具有一定的可逆性，在一定条件下会达到反应限度。 (1)指导老师指出上述实验中①不合理，你认为原因是　　　　　　　， 改进的方法是　　　　。  (2)有人认为步骤②适合检验生成I2较多的情况，还有一种简单的方法可以灵敏地检验是否生成了I2，这种方法是　　　　　。  Ⅱ.乙组：取4 mL 1 mol·L-1的CaCl2溶液于试管中，发现滴入1 mol·L-1的Na2SO4溶液6 mL后就不再产生白色沉淀了，发生的反应是Na2SO4+CaCl2CaSO4↓+2NaCl。请设计一个简单的实验，确认上述反应具有可逆性和反应限度，简要写出实验步骤和结论：　　　　　　　　。  答案　Ⅰ.(1)该反应中KI过量，滴加AgNO3一定会生成AgI沉淀　取少量反应液，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则证明有Fe3+未完全反应 (2)取少量反应液，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝色，说明生成了I2 Ⅱ.取上层清液少许于试管中，滴加1 mol·L-1的Na2CO3溶液，若产生白色沉淀，则说明反应有一定的可逆性和反应限度 解析　甲组实验①不合理，因为所加的I-是过量的，不能通过检验I-存在证明反应的可逆性，要证明反应具有一定的限度，应检验反应后的溶液中是否含有Fe3+，因此可用KSCN溶液检验。乙组从反应物的量的角度考虑，Na2SO4溶液过量，若反应无可逆性，则Ca2+沉淀完全，若反应有一定的可逆性，则Ca2+没有完全沉淀，故可用Na2CO3溶液来证明Ca2+存在。 14.(8分)某温度下，在2 L密闭容器中X、Y、Z三种物质(均为气态)间进行反应，其物质的量随时间的变化曲线如图。据图回答： (1)该反应的化学方程式可表示为　　　　　。  (2)反应起始至t min(设t=5)，X的平均反应速率是　　　　　　　　。  (3)在t min时，该反应达到了　　　　　　状态，下列可判断反应已达到该状态的是　　　　(填字母，下同)。  A.X、Y、Z的反应速率相等 B.X、Y的反应速率之比为2∶3 C.混合气体的密度不变 D.生成1 mol Z的同时生成2 mol X (4)一定能使该反应的反应速率增大的措施有　　　　。  A.其他条件不变，及时分离出产物 B.适当降低温度 C.其他条件不变，增大X的浓度 D.保持温度不变，将容器体积压缩为1 L 答案　(1)2X3Y+Z　(2)0.08 mol·L-1·min-1　(3)化学平衡　D　(4)CD 解析　(1)由图像可以看出X为反应物，Y和Z为生成物，当反应达到t min时，Δn(X)=0.8 mol，Δn(Y)=1.2 mol，Δn(Z)=0.4 mol，化学反应中，各物质的物质的量变化值与化学计量数成正比，故Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=2∶3∶1，所以反应的化学方程式为2X3Y+Z。 (2)v(X)===0.08 mol·L-1·min-1。 (3)在t min时，反应中各物质的物质的量不再变化，反应达到化学平衡状态。A项，X、Y、Z的化学计量数不相等，则X、Y、Z的反应速率也不会相等，错误；B项，用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论平衡与否，X、Y的反应速率之比都为2∶3，错误；C项，据ρ=，由于反应体系的体积不变，气体的总质量不变，则混合气体的密度始终不变，错误；D项，当生成1 mol Z的同时生成2 mol X，说明正、逆反应速率相等，达到平衡状态，正确。 (4)减小产物浓度，降低温度，会使反应速率减小，故A、B项错误；增大反应物浓度，压缩容器体积即增大压强，会使反应速率增大，故C、D项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$