第2章 第3节 第2课时 化学反应的限度-（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（鲁科版2019）

化学反应的限度 第2课时 第2章　第3节 <<< 核心素养 发展目标 1.了解可逆反应的含义及特点，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡，树立化学平衡的观念。 2.理解化学平衡的特征及标志，知道条件改变时化学平衡会发生移动，进一步培养“变化观念与平衡思想”。 2 内容索引 一、可逆反应 二、化学平衡 课时对点练 三、化学平衡状态的改变 3 可逆反应 > < 一 实验内容 向2 mL 0.01 mol·L-1 KI溶液中加入1 mL 0.01 mol·L-1 FeCl3溶液，再加入几滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液 实验现象 溶液变为红色 理论解释 反应后溶液中仍然有_____ 反应特点 反应进行_______，反应物与产物_____ 表示方法 2Fe3++2I- 2Fe2++I2 一、可逆反应 1.认识化学反应存在限度 Fe3+ 共存 不彻底 分别用N2、H2、NH3表示的2 s内的化学反应速率各是多少？各反应速率之间有什么关系？ 某班同学在探究SO2和O2在一定条件下反应时，发现无论O2的量再足量，SO2都不能完全转化为SO3，其n(SO3)随时间变化如图所示。 已知信息：一定条件下在密闭容器中充入SO2和18O2，反应一段时间，核素18O存在于SO2、O2和SO3中。 (1)试分析下列观点哪个正确，并对错误观点做出解释。 观点1 只有部分SO2和O2发生反应 观点2 SO2和O2全部转化为SO3后，部分又分解为SO2 观点3 SO2和O2生成SO3的同时，SO3又分解生成了SO2和O2 思考1 分别用N2、H2、NH3表示的2 s内的化学反应速率各是多少？各反应速率之间有什么关系？ 提示　观点3正确，观点1、观点2错误。 如果观点1正确，据信息，在SO2、O2和SO3的混合体系中，SO2分子中则不存在示踪核素18O。 如果观点2正确，则n(SO3)随时间的变化图像应为先增加到最大然后减小到一定值，即： 思考1 分别用N2、H2、NH3表示的2 s内的化学反应速率各是多少？各反应速率之间有什么关系？ (2)据以上信息，说明SO2和O2在一定条件下反应生成SO3的反应有什么特点？ 提示　说明SO2和O2生成SO3的反应是不彻底的，是可逆反应。 思考1 2.可逆反应 (1)概念：在相同条件下同时向 两个方向进行的反应。 (2)特点 同一条件 正、逆 同时 (3)注意 书写可逆反应的化学方程式时，用“____”代替“____”，如氢气与氮 气反应的化学方程式： 。 N2+3H2 2NH3 === 分别用N2、H2、NH3表示的2 s内的化学反应速率各是多少？各反应速率之间有什么关系？ 将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.01 mol·L-1的FeCl3溶液等体积混合后，取混合液分别完成下列实验，哪一个操作能说明溶液中存在的反应“2Fe3++2I- 2Fe2++I2”为可逆反应？ 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 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色 思考2 分别用N2、H2、NH3表示的2 s内的化学反应速率各是多少？各反应速率之间有什么关系？ 提示　将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.01 mol·L-1的FeCl3溶液等体积混合后，根据离子方程式可知碘离子过量，因此只需要证明溶液中含Fe3+即可说明此反应为可逆反应。向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红，则说明溶液中有Fe3+，即能说明反应为可逆反应，①正确；由于碘离子过量，所以向溶液中滴入AgNO3溶液一定有黄色沉淀生成，不能说明反应为可逆反应，②错误；无论反应是否为可逆反应，溶液中均有I2，滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色，故不能说明反应为可逆反应，③错误。 思考2 1.判断正误 (1)反应2Ag+Br2 2AgBr和2AgBr 2Ag+Br2，这两个反应过程为可逆反应 (2)将2 mol SO2和1 mol O2在一定条件下充分反应，反应后体系中只存在2 mol SO3 × × 应用体验 2.下列反应不属于可逆反应的是 A.SO2与O2在一定条件下生成SO3，同时SO3又分解为SO2和O2 B.N2与H2在一定条件下生成NH3，同时NH3又分解为N2和H2 C.电解水生成H2和O2，氢气在氧气中燃烧生成H2O D.SO2溶于水生成H2SO3，同时H2SO3又分解为SO2和H2O √ C中涉及的反应不是相同条件下同时向正、逆两个方向进行的化学反应，则C不属于可逆反应。 应用体验 3.(2023·黑龙江省实验中学高一期中)密闭容器中，一定量的SO2和O2在一定条件下发生反应生成SO3，经过足够长的时间，反应“停止”了。下列选项可以说明该反应是可逆反应的是 A.反应生成了SO3 B.SO2和O2消耗完了 C.SO2和SO3同时存在 D.SO2、O2和SO3同时存在 √ 应用体验 可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应，反应物不能完全转化为生成物，故可以说明该反应是可逆反应的依据是SO2、O2和SO3同时存在，D项正确。 应用体验 4.已知可逆反应2SO2+O2 2SO3，生成2 mol SO3时放出的热量为Q。现将2 mol SO2和1 mol O2在相同条件下反应生成SO3，放出的热量为Q1，则 A.Q1<Q B.Q1=Q C.Q1>Q D.无法判断 √ 应用体验 由于该反应为可逆反应，加入的反应物不能完全反应，因此放出的热量少于生成2 mol三氧化硫时放出的热量。 返回 应用体验 化学平衡 > < 二 二、化学平衡 1.化学平衡的建立 图像表示如下： 2.化学平衡的概念 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时， 不再随时间的延长而发生变化， 和 相等，这种状态称为 ，简称化学平衡。化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的限度。 反应物和生成物的浓度 正反应速率 逆反应速率 化学平衡状态 如图是可逆反应X2+3Y2 2Z2在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。 (1)t1时反应是否达到平衡状态？t2时正、逆反应速率的关系是怎样的？ 提示　t1时，反应未达到平衡状态，正反应速率大于逆反应速率。t2时，反应达到平衡状态，此时v正=v逆。 思考1 (2)t2~t3时间段反应是否停止了？各物质的浓度还发生变化吗？ 提示　t2~t3时间段反应已经处于平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，正、逆反应仍在进行，各物质的浓度不再随时间的变化而变化。 思考1 3.化学平衡的特征 某实验小组模拟工厂中合成氨的反应，在容积不变的密闭容器中发 生反应：N2+3H2 2NH3。请判断下列有关化学平衡状态 的说法是否正确，并说明原因。 (1)若在相同时间内消耗a mol N2同时生成2a mol NH3，证明该反应达到平衡状态。 提示　×。因为消耗N2和生成NH3都是正反应，不能说明正、逆反应速率相等。 思考2 (2)若N2的浓度不随时间变化而变化时，说明已经达到化学平衡状态。 提示　√。N2的浓度不再变化时，其他反应物或生成物的浓度也不再变化，说明已经达到化学平衡状态。 思考2 (3)若反应中1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键断裂，说明已经达到化学平衡状态。 提示　√。由化学方程式可知“1个N≡N键”对应“6个N—H键”，N≡N键断裂表示正反应，N—H键断裂表示逆反应，1个N≡N键断裂的同时有6个N—H键断裂，说明正、逆反应速率相等，已经达到化学平衡状态。 思考2 (4)若反应3v正(H2)=2v逆(NH3)，说明已经达到化学平衡状态。 (5)若反应c(NH3)=2c(N2)，说明已经达到化学平衡状态。 提示　×。浓度不变并不是说浓度之比等于化学计量数之比，该关系不能说明浓度不再变化。 提示　×。用不同物质的速率表示平衡要符合两个要点：速率之比等于化学计量数之比，且要体现正、逆两个方向。 思考2 (6)若容器内密度不再变化，说明已经达到化学平衡状态。 提示　×。反应容器体积不变，容器内气体总质量不变(遵循质量守恒定律)，所以达到平衡之前容器内的密度也是定值，故不能说明是否达到化学平衡状态。 思考2 归纳总结 判断可逆反应达到平衡状态的标志 (1)微观标志(本质)：同一物质v正(X)=v逆(X)，不同物质v正(X)∶v逆(Y) =化学计量数之比。 (2)宏观标志：“变量”不变的状态。如各组分的浓度、物质的量、物质的量分数、气体体积分数等，“变量”如果不再变化，则为平衡状态。 1.判断正误 (1)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 (2)当一个可逆反应达到化学平衡状态，其根本原因是v正=v逆≠0 (3)当反应达到平衡时，尽管正、逆反应都还在进行，但各物质的浓度保持不变 (4)在一定条件下，当反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到平衡时，反应混合物中SO2、O2、SO3的物质的量之比一定为2∶1∶2 (5)一定条件下发生的可逆反应，当各物质的物质的量或物质的量分数不再变化时，该可逆反应一定达到化学平衡状态 √ × √ √ √ 应用体验 2.在一定温度下的恒容密闭容器中，当下列物理量不再发生变化或关系式成立时，不能表明反应A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状态的是 A.混合气体的压强 B.混合气体的密度 C.3v逆(C)=2v正(B) D.物质D的质量分数 √ 应用体验 A项，反应前后气体物质的量相等，所以体系的压强始终不变，所以混合气体的压强不变不能说明反应达到平衡状态； B项，A为固体，建立平衡过程中混合气体的质量、密度发生变化，密度不变能说明反应达到平衡状态； C项，3v逆(C)=2v正(B)说明正、逆反应速率相等，即能说明反应达到平衡状态； D项，物质D的质量分数不变，说明反应达到平衡状态。 应用体验 3.在一定温度下，将一定量的气体通入体积为2 L的密闭容器中发生反应，有关物质X、Y、Z的物质的量的变化如图所示。则下列有关推断正确的是 A.该反应的化学方程式为3Z===3X+2Y B.t0时，X、Y、Z的质量不再改变 C.t0时，Z的浓度为1.2 mol·L-1 D.t0时，反应停止，反应速率为零 √ 应用体验 由题图可知，X、Y的物质的量增大，为生成物，Z的物质的量减小，为反应物，达到平衡时，生成1.8 mol X、1.2 mol Y，消耗1.8 mol Z，X、Y、Z的化学计量数之比为1.8∶1.2∶1.8=3∶2∶3，则 反应的化学方程式为3Z 3X+2Y，该反应是可逆反应，A错误； 达到化学平衡时各组分的浓度不再随时间变化，故X、Y、Z的质量也不再改变，B正确； 应用体验 根据图像可知t0时Z的浓度为=0.6 mol·L-1，C错误； 根据可逆反应平衡的特征可知，反应处于平衡状态时正、逆反应速率相等，但不等于零，D错误。 应用体验 4.一定温度下，可逆反应：2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在容积恒定的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是　　　 　(填序号)。  ①单位时间内生成n mol O2，同时生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2，同时生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1 ④混合气体的密度不再改变 ⑤混合气体的颜色不再改变 ⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变 ⑦NO2的物质的量分数不再改变 ⑧混合气体总物质的量不再变化 ①⑤⑥⑦⑧ 返回 应用体验 化学平衡状态的改变 > < 三 实验原理 2NO2(g) N2O4(g)　　　反应放热 (红棕色)　　(无色) 实验内容   将装有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的圆底烧瓶分别浸入冷水和热水中 三、化学平衡状态的改变 1.实验探究温度改变对化学平衡的影响 实验现象 浸到冷水中的混合气体颜色 ，浸到热水中的混合气体颜色____ 实验分析 在实验过程中，可以观察到浸入冷水中的圆底烧瓶里的气体混合物颜色变 ，说明温度降低后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，平衡时混合物中NO2的浓度 ，N2O4的浓度 ；浸入热水中的圆底烧瓶里的气体混合物颜色变 ，说明温度升高后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，平衡时混合物中NO2的浓度 ，N2O4的浓度_____ 变浅 变深 浅 减小 增加 深 增加 减小 解释与结论 其他条件不变时，升高温度平衡向 反应方向移动，降低温度平衡向 反应方向移动 吸热 放热 2.化学平衡的移动 化学平衡是在一定条件下建立起来的，当条件 时，原来的化学平衡将被破坏，并在新的条件下建立起新的化学平衡。 此过程可以表示为   大量科学实验证明，化学平衡状态通常会受到温度、 、 (有气体参加的可逆反应)等外界条件的影响。 改变 浓度 压强 1.判断正误 (1)当可逆反应达到化学平衡后，改变某些条件可以使平衡破坏 (2)对一个化学平衡体系，当其他条件不变时，温度升高，则化学平衡一定发生移动 (3)增大反应物的量，则平衡一定向正反应方向移动 (4)当外界条件改变后，正、逆反应速率都发生改变，则化学平衡一定发生移动 √ × √ × 应用体验 2.(2023·广东茂名高一期中)下面关于化学反应的限度的叙述正确的是 A.化学反应的限度都相同 B.可以通过改变温度控制化学反应的限度 C.可以通过延长化学反应的时间改变化学反应的限度 D.当一个化学反应在一定条件下达到限度时，反应即停止 √ 应用体验 化学反应不同，限度不同，A错误； 化学反应的限度与反应时间无关，C错误； 当化学反应在一定条件下达到限度时，正、逆反应速率相等，反应未停止，D错误。 应用体验 3.如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在不同的烧杯(烧杯内有水)中，然后在烧杯(1)中加入CaO，在烧杯(2)中不加其他任何物质，在烧杯(3)中加入NH4Cl晶体，发现(1)中红棕色变深，(3)中红棕色变浅。已知：反应2NO2(红棕色) N2O4(无色)。  下列叙述正确的是 A.2NO2 N2O4是放热反应 B.NH4Cl溶于水时放出热量 C.烧杯(1)中烧瓶中平衡时混合气体的平均相对分子质量增大 D.烧杯(3)中烧瓶中气体的压强增大 √ 应用体验 加CaO的烧杯(1)温度升高，(1)中红棕色变深，说明平衡向生成NO2的方向移动，也说明反应2NO2 N2O4是放热反应，平衡时混合气体的相对分子质量减小；烧杯(3)中红棕色变浅，说明平衡向生成N2O4的方向移动，气体的压强减小，加NH4Cl晶体的烧杯(3)中温度降低，说明NH4Cl溶于水时吸收热量。 返回 应用体验 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 D B D C B B B C 题号 9 10 11 12 答案 D B C B 对一对 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 (1)0.042 mol·L-1·min-1　 (2)BCD　 (3)75%　 (4)> 13. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 (1)①2X(g)+Y(g) 2Z(g)　 ②否　等于 ③0.02 mol·L-1·s-1　 (2)2 mol　37.5%　B 14. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 题组一　可逆反应 1.(2023·太原高一期中)下列反应不属于可逆反应的是 A.二氧化硫与水反应 B.二氧化硫的催化氧化 C.工业合成氨 D.铜与稀硝酸反应 √ 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 答案 SO2+H2O H2SO3为可逆反应，A正确； 2SO2+O2 2SO3为可逆反应，B正确； N2+3H2 2NH3为可逆反应，C正确； Cu与稀硝酸的反应为不可逆反应，D错误。 对点训练 2.在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.6 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.6 mol·L-1，当反应至正、逆反应速率相等时，可能存在的状态是 A.SO2为1.2 mol·L-1、O2为0.6 mol·L-1 B.SO2为0.75 mol·L-1 C.SO2、SO3均为0.45 mol·L-1 D.SO3为1.2 mol·L-1l 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 答案 由题意可知若SO3全部转化为SO2和O2，则SO2、O2的浓度分别为 1.2 mol·L-1、0.6 mol·L-1；若SO2和O2全部化合成SO3，则SO3的浓度为1.2 mol·L-1。因为该反应是可逆反应，三种物质必须同时存在，因此，体系中SO3、SO2、O2的浓度范围分别是0~1.2 mol·L-1、0~1.2 mol·L-1、0~0.6 mol·L-1，再根据硫原子守恒可知，SO2和SO3不可能同时减少。 对点训练 3.为了探究FeCl3溶液和KI溶液的反应是否为可逆反应，向5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液中滴加5~6滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，充分反应。下列实验操作能说明该反应是可逆反应的是 A.再滴加AgNO3溶液，有黄色沉淀产生 B.再加入CCl4振荡后，下层液体显紫红色 C.再加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，有白色沉淀产生 D.再加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液显红色 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 答案 滴加的KI的物质的量较多，滴加AgNO3溶液，肯定会有黄色沉淀生成，不能由此判断反应2Fe3++2I- I2+2Fe2+为可逆反应，A项错误； FeCl3溶液将碘离子氧化为碘单质，加入CCl4振荡后，生成的碘单质溶于CCl4而使下层液体显紫红色，该现象只能说明有碘单质生成，不能判断反应2Fe3++2I- I2+2Fe2+为可逆反应，B项错误； 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 在上层清液中滴加AgNO3溶液，有白色沉淀产生，说明存在氯离子，由于氯离子不参与该反应，不能由此判断反应2Fe3++2I- I2+2Fe2+为可逆反应，C项错误； 在上层清液中滴加KSCN溶液，若溶液变为红色，说明溶液中存在铁离子，此操作可以说明反应2Fe3++2I- I2+2Fe2+是可逆反应，D项正确。 对点训练 题组二　化学平衡的建立及特征 4.可逆反应在生产生活中普遍存在。如图所示，下列有关该反应的叙述错误的是  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零 B.t1前，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大 C.反应到达t1时，正反应速率与逆反应速率相等，反应停止 D.反应在t1之后，正反应速率与逆反应速率相等 √ t1时，反应达到平衡状态，此时v正=v逆，但反应仍在进行。 对点训练 5.(2023·辽宁鞍山一中高一期中)一定温度下，在容积为2 L的密闭容器中进行某一反应，有关M、N两种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A.该反应的化学方程式为N(g) 2M(g) B.t1~t2 min内，v(N)= mol·L-1·min-1 C.t2 min时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态 D.t3 min时，反应达到平衡状态，M和N的浓度相等 √ 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 答案 由题图可知，0~t3 min内，M增加了3 mol，N减少了6 mol，故该反应的化学方程式为2N(g) M(g)，A项错误； t1~t2 min内，v(N)= mol·L-1·min-1， B项正确； t2 min时，反应仍在向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，反应未达到平衡状态，C项错误； 由图像可知，t3 min时，反应达到平衡状态，但M和N的浓度不相等，D项错误。 对点训练 题组三　化学平衡状态的判断 6.(2024·南宁高一期末)已知反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)。在一定条件下，将NO2与SO2以体积比为1∶2置于某一恒容密闭容器中发生上述反应，下列能说明该反应达到平衡状态的是 A.SO2和SO3的浓度相等 B.混合气体的颜色保持不变 C.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2 D.容器中混合气体的密度保持不变 √ 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 答案 SO2和SO3的浓度相等不能说明这两种气体的浓度不再发生变化，因此不能说明该反应达到平衡状态，A项错误； 该反应中除了二氧化氮为红棕色，其他气体均为无色，混合气体的颜色保持不变，说明二氧化氮的浓度保持不变，则反应达到平衡状态，B项正确； 每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2，二者皆表示逆反应，故无法说明该反应达到平衡状态，C项错误； 该反应为纯气体反应，且在恒容密闭容器中进行，无论反应是否达到平衡状态，混合气体的密度始终不变，D项错误。 对点训练 7.将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(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：NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)。下列可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是 A.2v(NH3)=v(CO2) B.密闭容器中总压强不变 C.密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不变 D.密闭容器中二氧化碳的体积分数不变 √ 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 答案 2v(NH3)=v(CO2)不能证明正、逆反应速率相等，A项错误； 密闭容器中总压强不变，说明气体总物质的量不变，反应达到化学平衡，B项正确； 因为反应物是固体，所以整个密闭容器中混合气体的平均摩尔质量是个定值，始终不变，C项错误； 因为反应物是固体，容器中氨气和二氧化碳的物质的量之比始终为2∶1，即二氧化碳的体积分数始终不变，D项错误。 对点训练 8.恒温恒容下的可逆反应：A(g)+3B(g) 2C(g)，下列叙述不是反应达到平衡状态标志的是 ①C的生成速率与C的分解速率相等 ②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B ③A、B、C的浓度不再变化 ④A、B、C的质量分数不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的密度不再变化 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再变化 ⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2 A.①②⑥ B.②④⑥ C.②⑥⑧ D.③⑦⑧ 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 答案 根据可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)，C的生成速率与C的分解速率相等，说明反应达到平衡状态，故①不符合题意；单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B，A、B都是反应物，生成A、B的速率都是逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态，故②符合题意；A、B、C的浓度不再变化，正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，故③不符合题意；A、B、C的质量分数不再变化，说明各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故④不符合题意； 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 该反应反应前后气体化学计量数不相等，混合气体的总压强不再变化，说明各组分浓度不变，反应达到平衡状态，故⑤不符合题意；恒温恒容，A、B、C都是气体，所以混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不再变化不能作为判断反应达到平衡状态的标志，故⑥符合题意；混合气体的质量是定值，反应前后气体的分子数不等，所以平均相对分子质量不再变化，说明反应达到平衡状态，故⑦不符合题意；因为反应A、B、C的化学计量数之比为1∶3∶2，所以A、B、C的分子数之比为1∶3∶2不能作为判断反应达到平衡状态的标志，故⑧符合题意。 对点训练 题组四　化学平衡移动及影响因素 9.(2023·宿州高一检测)引起化学平衡移动的根本原因是 A.浓度的改变 B.压强的改变 C.使用了催化剂 D.正、逆反应速率的改变程度不同 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 答案 其他条件一定时浓度和压强的改变可以使正、逆反应速率发生改变，它们使化学平衡发生移动是通过改变正、逆反应速率来实现的，因此化学平衡移动的根本原因是正、逆反应速率的改变程度不同。使用催化剂可以改变反应速率，但它对正、逆反应速率的影响是相同的，即催化剂不能使化学平衡发生移动。 对点训练 10.某温度下，反应N2O4(g) 2NO2(g)(正反应吸热)在密闭容器中达到平衡状态，下列说法不正确的是 A.加压时(体积变小)，正反应速率增大 B.保持体积不变，加入少许N2O4，将使正反应速率减小 C.保持体积不变，加入少许N2O4，再达到平衡时，颜色变深 D.保持体积不变，升高温度，再达平衡时颜色变深 √ 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 答案 A项，加压，体积减小，反应物浓度增大，故正反应速率增大，正确； B项，加入N2O4，则c(N2O4)增大，正反应速率增大，错误； C项，保持体积不变，加入少许N2O4，则平衡时，生成更多的NO2，故颜色加深，正确； D项，升温，化学平衡向生成NO2的方向移动，c(NO2)增大，故颜色加深，正确。 对点训练 11.(2024·山东烟台高一期中)在恒容绝热的密闭容器中发生反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(正反应为放热反应)，下列能说明该反应一定达到化学平衡状态的是 A.混合气体的密度不变 B.N2、H2、NH3的物质的量之比为1∶3∶2 C.容器温度不变 D.消耗N2的速率与生成NH3的速率比为1∶2 √ 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 答案 该反应中反应物和生成物都是气体，气体总质量是定值，容器是恒容容器，所以混合气体的密度是定值，混合气体密度不变，不能说明反应达到平衡状态，故A不选； 三种物质的物质的量之比等于方程式的系数比和是否平衡无关，不能说明达到平衡状态，故B不选； 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 容器是绝热的，该反应有热量变化，当容器温度不变时，反应达到平衡状态，故C选； 消耗氮气和生成氨气都是正反应，没有表明正、逆反应速率相等，所以消耗 N2的速率与生成 NH3 的速率比为1∶2时不能说明反应达到平衡状态，故D不选。 综合强化 12.(2023·河南安阳二中月考)工业制硫酸中的一步重要反应是SO2在 400~500 ℃下的催化氧化：2SO2+O2 2SO3，这是一个正反应放热 的可逆反应，如果反应在恒容密闭容器中进行，下列说法正确的是 A.容器内气体的密度不再发生改变，则说明该反应已经达到化学平衡 B.正反应过程中反应物断键所吸收的能量小于生成物成键所释放的能量 C.当SO2、O2和SO3的物质的量之比为2∶1∶2时，则说明反应已达化学平衡 D.提高反应时的温度，不仅可以提高反应速率，也可以实现SO2的完全转化 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 答案 容器内气体的总质量、总体积为定值，混合气体的密度始终不变，无法判断是否达到平衡状态，故A错误； 该反应为放热反应，则正反应过程中反应物断键所吸收的能量小于生成物成键所释放的能量，故B正确； SO2、O2和SO3的物质的量与初始量、转化率有关，当SO2、O2和SO3的物质的量之比为2∶1∶2时不一定达到平衡状态，故C错误； 提高反应时的温度，能够加快反应速率，但该反应为可逆反应，无法实现SO2的完全转化，故D错误。 综合强化 13.我国力争2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，而CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的恒温密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)，测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化如图所示。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 0.042 mol·L-1·min-1 (1)从3 min到9 min，v(CO2)=　　 　　(结果保留2位有效数字)。 由图像知v(CO2)= mol·L-1·min-1≈0.042 mol·L-1·min-1。 综合强化 (2)能说明上述反应达到平衡状态的是_____(填字母)。  A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点) B.混合气体的压强不随时间的变化而变化 C.单位时间内生成3 mol H2同时生成1 mol CH3OH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 BCD D.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 由图可知反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1时，反应物的浓度还在变化，并未达到平衡状态，故A错误； 该反应前后气体分子数不相等，在恒温密闭容器中， 压强和物质的量成正比，则混合气体的压强不变时，反应达到平衡状态，故B正确； 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 单位时间内生成3 mol H2指逆反应方向，生成1 mol CH3OH指正反应方向，则两者速率相等，反应达到平衡状态，故C正确； 该反应前后气体分子数不相等，即混合气体的物质 的量在变化，密闭容器中气体的质量不变，则混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化时，说明反应达到平衡状态，故D正确。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 (3)平衡时CO2的转化率为　　　　。  75% 平衡时CO2的转化率为×100%=75%。 (4)第3 min时v正(CH3OH)　 　(填“>”“<”“=”或“无法比较”)第9 min时v逆(CH3OH)。 > 第9 min时反应达到平衡，则v逆(CH3OH)=v正(CH3OH)，第3 min时甲醇的反应物浓度比第9 min时的大，则第3 min时v正(CH3OH)>第9 min时v逆(CH3OH)。 综合强化 14.根据化学反应速率与化学反应限度的知识回答下列问题。 (1)向2 L某恒容密闭容器内充入0.30 mol X气体和 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 0.20 mol Y气体，在一定条件下反应生成气体Z。该反应体系中，各组分的物质的量随时间的变化如图所示。 ①该反应的化学方程式为___________________。 ②反应进行到5 s时，是否达到平衡状态？　　　(填“是”或“否”)，12 s时，v正(Z)　　　(填“大于”“小于”或“等于”)v逆(Z)。  2X(g)+Y(g) 2Z(g) 否 等于 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 X、Y为反应物，Z为生成物，该反应在12 s时达到平衡状态，0~12 s内，Δn(X)=0.30 mol-0.06 mol=0.24 mol，Δn(Y)=0.20 mol-0.08 mol=0.12 mol，Δn(Z)=0.24 mol，Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=2∶1∶2， 则该反应的化学方程式为2X(g)+Y(g) 2Z(g)。 由图可知，5 s后各组分的物质的量还在变化，说明反应进行到5 s时，反应未达到平衡状态；12 s时各组分的物质的量不再改变，说明此时反应达到平衡状态，v正(Z)=v逆(Z)。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 ③用X的浓度变化表示0~5 s内该反应的平均反应速率v(X)=　　　　　　　。 0.02 mol·L-1·s-1 设5 s时X转化的a物质的量为a mol，则5 s时X的物质的量为(0.30-a) mol，Y的物质的量为(0.20-0.5a) mol，5 s时X、Y的物质的量相等，则0.30-a=0.20-0.5a，解得a=0.2，则在0~5 s内，用X表示的平均反应速率v(X)==0.02 mol·L-1·s-1。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 (2)已知N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)为放热反应，且每生成2 mol NH3，放出92.4 kJ的热量。在一定温度下，向一个容积为1 L的密闭容器中加入2 mol N2和8 mol H2及固体催化剂，使之反应，达到平衡状态时容器内气体的压强为起始时的80%，则达到平衡状态时，NH3的物质的量为　　　　，H2的转化率为　　　　，放出的热量　　　　(填字母)。  A.小于92.4 kJ B.等于92.4 kJ C.大于92.4 kJ D.可能大于、小于或等于92.4 kJ B 2 mol 37.5% 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 设达到平衡状态时N2转化的物质的量为x mol，则 　　　　　　　　N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 起始量/mol　　　　2　　8　　　　 0 转化量/mol　　　　x　　3x　　　 2x 平衡量/mol　　　 2-x　 8-3x　　　 2x 同温、同体积时，压强之比等于物质的量之比，则2-x+8-3x+2x=10×80%，解得x=1，则达到平衡状态时，NH3的物质的量为2 mol，H2的转化率为 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 ×100%=37.5%。每生成2 mol NH3，放出92.4 kJ的热量，达到平衡状态时NH3的物质的量为2 mol，则反应达到平衡状态时，放出的热量等于92.4 kJ，B项正确。 返回 综合强化 本课结束 第2章　第3节 <<< $$ 第2课时　化学反应的限度 [核心素养发展目标]　1.了解可逆反应的含义及特点，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡，树立化学平衡的观念。2.理解化学平衡的特征及标志，知道条件改变时化学平衡会发生移动，进一步培养“变化观念与平衡思想”。 一、可逆反应 1.认识化学反应存在限度 实验内容 向2 mL 0.01 mol·L-1 KI溶液中加入1 mL 0.01 mol·L-1 FeCl3溶液，再加入几滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液 实验现象 溶液变为红色 理论解释 反应后溶液中仍然有Fe3+ 反应特点 反应进行不彻底，反应物与产物共存 表示方法 2Fe3++2I-2Fe2++I2 思考1　某班同学在探究SO2和O2在一定条件下反应时，发现无论O2的量再足量，SO2都不能完全转化为SO3，其n(SO3)随时间变化如图所示。 已知信息：一定条件下在密闭容器中充入SO2和18O2，反应一段时间，核素18O存在于SO2、O2和SO3中。 (1)试分析下列观点哪个正确，并对错误观点做出解释。 观点1 只有部分SO2和O2发生反应 观点2 SO2和O2全部转化为SO3后，部分又分解为SO2 观点3 SO2和O2生成SO3的同时，SO3又分解生成了SO2和O2 提示　观点3正确，观点1、观点2错误。 如果观点1正确，据信息，在SO2、O2和SO3的混合体系中，SO2分子中则不存在示踪核素18O。 如果观点2正确，则n(SO3)随时间的变化图像应为先增加到最大然后减小到一定值，即： 。 (2)据以上信息，说明SO2和O2在一定条件下反应生成SO3的反应有什么特点？ 提示　说明SO2和O2生成SO3的反应是不彻底的，是可逆反应。 2.可逆反应 (1)概念：在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应。 (2)特点 (3)注意 书写可逆反应的化学方程式时，用“”代替“===”，如氢气与氮气反应的化学方程式：N2+3H22NH3。 思考2　将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.01 mol·L-1的FeCl3溶液等体积混合后，取混合液分别完成下列实验，哪一个操作能说明溶液中存在的反应“2Fe3++2I-2Fe2++I2”为可逆反应？ 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 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色 提示　将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.01 mol·L-1的FeCl3溶液等体积混合后，根据离子方程式可知碘离子过量，因此只需要证明溶液中含Fe3+即可说明此反应为可逆反应。向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红，则说明溶液中有Fe3+，即能说明反应为可逆反应，①正确；由于碘离子过量，所以向溶液中滴入AgNO3溶液一定有黄色沉淀生成，不能说明反应为可逆反应，②错误；无论反应是否为可逆反应，溶液中均有I2，滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色，故不能说明反应为可逆反应，③错误。 1.判断正误 (1)反应2Ag+Br22AgBr和2AgBr2Ag+Br2，这两个反应过程为可逆反应(　　) (2)将2 mol SO2和1 mol O2在一定条件下充分反应，反应后体系中只存在2 mol SO3(　　) 答案　(1)×　(2)× 2.下列反应不属于可逆反应的是(　　) A.SO2与O2在一定条件下生成SO3，同时SO3又分解为SO2和O2 B.N2与H2在一定条件下生成NH3，同时NH3又分解为N2和H2 C.电解水生成H2和O2，氢气在氧气中燃烧生成H2O D.SO2溶于水生成H2SO3，同时H2SO3又分解为SO2和H2O 答案　C 解析　C中涉及的反应不是相同条件下同时向正、逆两个方向进行的化学反应，则C不属于可逆反应。 3.(2023·黑龙江省实验中学高一期中)密闭容器中，一定量的SO2和O2在一定条件下发生反应生成SO3，经过足够长的时间，反应“停止”了。下列选项可以说明该反应是可逆反应的是(　　) A.反应生成了SO3 B.SO2和O2消耗完了 C.SO2和SO3同时存在 D.SO2、O2和SO3同时存在 答案　D 解析　可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应，反应物不能完全转化为生成物，故可以说明该反应是可逆反应的依据是SO2、O2和SO3同时存在，D项正确。 4.已知可逆反应2SO2+O22SO3，生成2 mol SO3时放出的热量为Q。现将2 mol SO2和1 mol O2在相同条件下反应生成SO3，放出的热量为Q1，则(　　) A.Q1<Q B.Q1=Q C.Q1>Q D.无法判断 答案　A 解析　由于该反应为可逆反应，加入的反应物不能完全反应，因此放出的热量少于生成2 mol三氧化硫时放出的热量。 二、化学平衡 1.化学平衡的建立 图像表示如下： 2.化学平衡的概念 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化，正反应速率和逆反应速率相等，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的限度。 思考1　如图是可逆反应X2+3Y22Z2在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。 (1)t1时反应是否达到平衡状态？t2时正、逆反应速率的关系是怎样的？ (2)t2~t3时间段反应是否停止了？各物质的浓度还发生变化吗？ 提示　(1)t1时，反应未达到平衡状态，正反应速率大于逆反应速率。t2时，反应达到平衡状态，此时v正=v逆。 (2)t2~t3时间段反应已经处于平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，正、逆反应仍在进行，各物质的浓度不再随时间的变化而变化。 3.化学平衡的特征 思考2　某实验小组模拟工厂中合成氨的反应，在容积不变的密闭容器中发生反应：N2+3H22NH3。请判断下列有关化学平衡状态的说法是否正确，并说明原因。 (1)若在相同时间内消耗a mol N2同时生成2a mol NH3，证明该反应达到平衡状态。 (2)若N2的浓度不随时间变化而变化时，说明已经达到化学平衡状态。 (3)若反应中1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键断裂，说明已经达到化学平衡状态。 (4)若反应3v正(H2)=2v逆(NH3)，说明已经达到化学平衡状态。 (5)若反应c(NH3)=2c(N2)，说明已经达到化学平衡状态。 (6)若容器内密度不再变化，说明已经达到化学平衡状态。 提示　(1)×。因为消耗N2和生成NH3都是正反应，不能说明正、逆反应速率相等。 (2)√。N2的浓度不再变化时，其他反应物或生成物的浓度也不再变化，说明已经达到化学平衡状态。 (3)√。由化学方程式可知“1个N≡N键”对应“6个N—H键”，N≡N键断裂表示正反应，N—H键断裂表示逆反应，1个N≡N键断裂的同时有6个N—H键断裂，说明正、逆反应速率相等，已经达到化学平衡状态。 (4)×。用不同物质的速率表示平衡要符合两个要点：速率之比等于化学计量数之比，且要体现正、逆两个方向。 (5)×。浓度不变并不是说浓度之比等于化学计量数之比，该关系不能说明浓度不再变化。 (6)×。反应容器体积不变，容器内气体总质量不变(遵循质量守恒定律)，所以达到平衡之前容器内的密度也是定值，故不能说明是否达到化学平衡状态。 判断可逆反应达到平衡状态的标志 (1)微观标志(本质)：同一物质v正(X)=v逆(X)，不同物质v正(X)∶v逆(Y)=化学计量数之比。 (2)宏观标志：“变量”不变的状态。如各组分的浓度、物质的量、物质的量分数、气体体积分数等，“变量”如果不再变化，则为平衡状态。 1.判断正误 (1)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(　　) (2)当一个可逆反应达到化学平衡状态，其根本原因是v正=v逆≠0(　　) (3)当反应达到平衡时，尽管正、逆反应都还在进行，但各物质的浓度保持不变(　　) (4)在一定条件下，当反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡时，反应混合物中SO2、O2、SO3的物质的量之比一定为2∶1∶2(　　) (5)一定条件下发生的可逆反应，当各物质的物质的量或物质的量分数不再变化时，该可逆反应一定达到化学平衡状态(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√ 2.在一定温度下的恒容密闭容器中，当下列物理量不再发生变化或关系式成立时，不能表明反应A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已达平衡状态的是(　　) A.混合气体的压强 B.混合气体的密度 C.3v逆(C)=2v正(B) D.物质D的质量分数 答案　A 解析　A项，反应前后气体物质的量相等，所以体系的压强始终不变，所以混合气体的压强不变不能说明反应达到平衡状态；B项，A为固体，建立平衡过程中混合气体的质量、密度发生变化，密度不变能说明反应达到平衡状态；C项，3v逆(C)=2v正(B)说明正、逆反应速率相等，即能说明反应达到平衡状态；D项，物质D的质量分数不变，说明反应达到平衡状态。 3.在一定温度下，将一定量的气体通入体积为2 L的密闭容器中发生反应，有关物质X、Y、Z的物质的量的变化如图所示。则下列有关推断正确的是(　　) A.该反应的化学方程式为3Z===3X+2Y B.t0时，X、Y、Z的质量不再改变 C.t0时，Z的浓度为1.2 mol·L-1 D.t0时，反应停止，反应速率为零 答案　B 解析　由题图可知，X、Y的物质的量增大，为生成物，Z的物质的量减小，为反应物，达到平衡时，生成1.8 mol X、1.2 mol Y，消耗1.8 mol Z，X、Y、Z的化学计量数之比为1.8∶1.2∶1.8=3∶2∶3，则反应的化学方程式为3Z3X+2Y，该反应是可逆反应，A错误；达到化学平衡时各组分的浓度不再随时间变化，故X、Y、Z的质量也不再改变，B正确；根据图像可知t0时Z的浓度为=0.6 mol·L-1，C错误；根据可逆反应平衡的特征可知，反应处于平衡状态时正、逆反应速率相等，但不等于零，D错误。 4.一定温度下，可逆反应：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在容积恒定的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是　　　　(填序号)。  ①单位时间内生成n mol O2，同时生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2，同时生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1 ④混合气体的密度不再改变 ⑤混合气体的颜色不再改变 ⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变 ⑦NO2的物质的量分数不再改变 ⑧混合气体总物质的量不再变化 答案　①⑤⑥⑦⑧ 三、化学平衡状态的改变 1.实验探究温度改变对化学平衡的影响 实验 原理 2NO2(g)N2O4(g)　　　反应放热 (红棕色)　　(无色) 实验 内容 将装有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的圆底烧瓶分别浸入冷水和热水中 实验 现象 浸到冷水中的混合气体颜色变浅，浸到热水中的混合气体颜色变深 实验 分析 在实验过程中，可以观察到浸入冷水中的圆底烧瓶里的气体混合物颜色变浅，说明温度降低后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，平衡时混合物中NO2的浓度减小，N2O4的浓度增加；浸入热水中的圆底烧瓶里的气体混合物颜色变深，说明温度升高后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，平衡时混合物中NO2的浓度增加，N2O4的浓度减小 解释与 结论 其他条件不变时，升高温度平衡向吸热反应方向移动，降低温度平衡向放热反应方向移动 2.化学平衡的移动 化学平衡是在一定条件下建立起来的，当条件改变时，原来的化学平衡将被破坏，并在新的条件下建立起新的化学平衡。 此过程可以表示为 大量科学实验证明，化学平衡状态通常会受到温度、浓度、压强(有气体参加的可逆反应)等外界条件的影响。 1.判断正误 (1)当可逆反应达到化学平衡后，改变某些条件可以使平衡破坏(　　) (2)对一个化学平衡体系，当其他条件不变时，温度升高，则化学平衡一定发生移动(　　) (3)增大反应物的量，则平衡一定向正反应方向移动(　　) (4)当外界条件改变后，正、逆反应速率都发生改变，则化学平衡一定发生移动(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)× 2.(2023·广东茂名高一期中)下面关于化学反应的限度的叙述正确的是(　　) A.化学反应的限度都相同 B.可以通过改变温度控制化学反应的限度 C.可以通过延长化学反应的时间改变化学反应的限度 D.当一个化学反应在一定条件下达到限度时，反应即停止 答案　B 解析　化学反应不同，限度不同，A错误；化学反应的限度与反应时间无关，C错误；当化学反应在一定条件下达到限度时，正、逆反应速率相等，反应未停止，D错误。 3.如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在不同的烧杯(烧杯内有水)中，然后在烧杯(1)中加入CaO，在烧杯(2)中不加其他任何物质，在烧杯(3)中加入NH4Cl晶体，发现(1)中红棕色变深，(3)中红棕色变浅。已知：反应2NO2(红棕色)N2O4(无色)。 下列叙述正确的是(　　) A.2NO2N2O4是放热反应 B.NH4Cl溶于水时放出热量 C.烧杯(1)中烧瓶中平衡时混合气体的平均相对分子质量增大 D.烧杯(3)中烧瓶中气体的压强增大 答案　A 解析　加CaO的烧杯(1)温度升高，(1)中红棕色变深，说明平衡向生成NO2的方向移动，也说明反应2NO2N2O4是放热反应，平衡时混合气体的相对分子质量减小；烧杯(3)中红棕色变浅，说明平衡向生成N2O4的方向移动，气体的压强减小，加NH4Cl晶体的烧杯(3)中温度降低，说明NH4Cl溶于水时吸收热量。 课时对点练　[分值：100分] (选择题1~10题，每小题6分，11~12题，每小题8分，共76分) 题组一　可逆反应 1.(2023·太原高一期中)下列反应不属于可逆反应的是(　　) A.二氧化硫与水反应 B.二氧化硫的催化氧化 C.工业合成氨 D.铜与稀硝酸反应 答案　D 解析　SO2+H2OH2SO3为可逆反应，A正确；2SO2+O22SO3为可逆反应，B正确；N2+3H22NH3为可逆反应，C正确；Cu与稀硝酸的反应为不可逆反应，D错误。 2.在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.6 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.6 mol·L-1，当反应至正、逆反应速率相等时，可能存在的状态是(　　) A.SO2为1.2 mol·L-1、O2为0.6 mol·L-1 B.SO2为0.75 mol·L-1 C.SO2、SO3均为0.45 mol·L-1 D.SO3为1.2 mol·L-1 答案　B 解析　由题意可知若SO3全部转化为SO2和O2，则SO2、O2的浓度分别为1.2 mol·L-1、0.6 mol·L-1；若SO2和O2全部化合成SO3，则SO3的浓度为1.2 mol·L-1。因为该反应是可逆反应，三种物质必须同时存在，因此，体系中SO3、SO2、O2的浓度范围分别是0~1.2 mol·L-1、0~1.2 mol·L-1、0~0.6 mol·L-1，再根据硫原子守恒可知，SO2和SO3不可能同时减少。 3.为了探究FeCl3溶液和KI溶液的反应是否为可逆反应，向5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液中滴加5~6滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，充分反应。下列实验操作能说明该反应是可逆反应的是(　　) A.再滴加AgNO3溶液，有黄色沉淀产生 B.再加入CCl4振荡后，下层液体显紫红色 C.再加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，有白色沉淀产生 D.再加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液显红色 答案　D 解析　滴加的KI的物质的量较多，滴加AgNO3溶液，肯定会有黄色沉淀生成，不能由此判断反应2Fe3++2I-I2+2Fe2+为可逆反应，A项错误；FeCl3溶液将碘离子氧化为碘单质，加入CCl4振荡后，生成的碘单质溶于CCl4而使下层液体显紫红色，该现象只能说明有碘单质生成，不能判断反应2Fe3++2I-I2+2Fe2+为可逆反应，B项错误；在上层清液中滴加AgNO3溶液，有白色沉淀产生，说明存在氯离子，由于氯离子不参与该反应，不能由此判断反应2Fe3++2I-I2+2Fe2+为可逆反应，C项错误；在上层清液中滴加KSCN溶液，若溶液变为红色，说明溶液中存在铁离子，此操作可以说明反应2Fe3++2I-I2+2Fe2+是可逆反应，D项正确。 题组二　化学平衡的建立及特征 4.可逆反应在生产生活中普遍存在。如图所示，下列有关该反应的叙述错误的是(　　) A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零 B.t1前，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大 C.反应到达t1时，正反应速率与逆反应速率相等，反应停止 D.反应在t1之后，正反应速率与逆反应速率相等 答案　C 解析　t1时，反应达到平衡状态，此时v正=v逆，但反应仍在进行。 5.(2023·辽宁鞍山一中高一期中)一定温度下，在容积为2 L的密闭容器中进行某一反应，有关M、N两种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该反应的化学方程式为N(g)2M(g) B.t1~t2 min内，v(N)= mol·L-1·min-1 C.t2 min时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态 D.t3 min时，反应达到平衡状态，M和N的浓度相等 答案　B 解析　由题图可知，0~t3 min内，M增加了3 mol，N减少了6 mol，故该反应的化学方程式为2N(g)M(g)，A项错误；t1~t2 min内，v(N)= mol·L-1·min-1，B项正确；t2 min时，反应仍在向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，反应未达到平衡状态，C项错误；由图像可知，t3 min时，反应达到平衡状态，但M和N的浓度不相等，D项错误。 题组三　化学平衡状态的判断 6.(2024·南宁高一期末)已知反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。在一定条件下，将NO2与SO2以体积比为1∶2置于某一恒容密闭容器中发生上述反应，下列能说明该反应达到平衡状态的是(　　) A.SO2和SO3的浓度相等 B.混合气体的颜色保持不变 C.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2 D.容器中混合气体的密度保持不变 答案　B 解析　SO2和SO3的浓度相等不能说明这两种气体的浓度不再发生变化，因此不能说明该反应达到平衡状态，A项错误；该反应中除了二氧化氮为红棕色，其他气体均为无色，混合气体的颜色保持不变，说明二氧化氮的浓度保持不变，则反应达到平衡状态，B项正确；每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2，二者皆表示逆反应，故无法说明该反应达到平衡状态，C项错误；该反应为纯气体反应，且在恒容密闭容器中进行，无论反应是否达到平衡状态，混合气体的密度始终不变，D项错误。 7.将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(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：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。下列可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是(　　) A.2v(NH3)=v(CO2) B.密闭容器中总压强不变 C.密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不变 D.密闭容器中二氧化碳的体积分数不变 答案　B 解析　2v(NH3)=v(CO2)不能证明正、逆反应速率相等，A项错误；密闭容器中总压强不变，说明气体总物质的量不变，反应达到化学平衡，B项正确；因为反应物是固体，所以整个密闭容器中混合气体的平均摩尔质量是个定值，始终不变，C项错误；因为反应物是固体，容器中氨气和二氧化碳的物质的量之比始终为2∶1，即二氧化碳的体积分数始终不变，D项错误。 8.恒温恒容下的可逆反应：A(g)+3B(g)2C(g)，下列叙述不是反应达到平衡状态标志的是(　　) ①C的生成速率与C的分解速率相等 ②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B ③A、B、C的浓度不再变化 ④A、B、C的质量分数不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的密度不再变化 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再变化 ⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2 A.①②⑥ B.②④⑥ C.②⑥⑧ D.③⑦⑧ 答案　C 解析　根据可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)，C的生成速率与C的分解速率相等，说明反应达到平衡状态，故①不符合题意；单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B，A、B都是反应物，生成A、B的速率都是逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态，故②符合题意；A、B、C的浓度不再变化，正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，故③不符合题意；A、B、C的质量分数不再变化，说明各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故④不符合题意；该反应反应前后气体化学计量数不相等，混合气体的总压强不再变化，说明各组分浓度不变，反应达到平衡状态，故⑤不符合题意；恒温恒容，A、B、C都是气体，所以混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不再变化不能作为判断反应达到平衡状态的标志，故⑥符合题意；混合气体的质量是定值，反应前后气体的分子数不等，所以平均相对分子质量不再变化，说明反应达到平衡状态，故⑦不符合题意；因为反应A、B、C的化学计量数之比为1∶3∶2，所以A、B、C的分子数之比为1∶3∶2不能作为判断反应达到平衡状态的标志，故⑧符合题意。 题组四　化学平衡移动及影响因素 9.(2023·宿州高一检测)引起化学平衡移动的根本原因是(　　) A.浓度的改变 B.压强的改变 C.使用了催化剂 D.正、逆反应速率的改变程度不同 答案　D 解析　其他条件一定时浓度和压强的改变可以使正、逆反应速率发生改变，它们使化学平衡发生移动是通过改变正、逆反应速率来实现的，因此化学平衡移动的根本原因是正、逆反应速率的改变程度不同。使用催化剂可以改变反应速率，但它对正、逆反应速率的影响是相同的，即催化剂不能使化学平衡发生移动。 10.某温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)(正反应吸热)在密闭容器中达到平衡状态，下列说法不正确的是(　　) A.加压时(体积变小)，正反应速率增大 B.保持体积不变，加入少许N2O4，将使正反应速率减小 C.保持体积不变，加入少许N2O4，再达到平衡时，颜色变深 D.保持体积不变，升高温度，再达平衡时颜色变深 答案　B 解析　A项，加压，体积减小，反应物浓度增大，故正反应速率增大，正确；B项，加入N2O4，则c(N2O4)增大，正反应速率增大，错误；C项，保持体积不变，加入少许N2O4，则平衡时，生成更多的NO2，故颜色加深，正确；D项，升温，化学平衡向生成NO2的方向移动，c(NO2)增大，故颜色加深，正确。 11.(2024·山东烟台高一期中)在恒容绝热的密闭容器中发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应)，下列能说明该反应一定达到化学平衡状态的是(　　) A.混合气体的密度不变 B.N2、H2、NH3的物质的量之比为1∶3∶2 C.容器温度不变 D.消耗N2的速率与生成NH3的速率比为1∶2 答案　C 解析　该反应中反应物和生成物都是气体，气体总质量是定值，容器是恒容容器，所以混合气体的密度是定值，混合气体密度不变，不能说明反应达到平衡状态，故A不选；三种物质的物质的量之比等于方程式的系数比和是否平衡无关，不能说明达到平衡状态，故B不选；容器是绝热的，该反应有热量变化，当容器温度不变时，反应达到平衡状态，故C选；消耗氮气和生成氨气都是正反应，没有表明正、逆反应速率相等，所以消耗 N2的速率与生成 NH3 的速率比为1∶2时不能说明反应达到平衡状态，故D不选。 12.(2023·河南安阳二中月考)工业制硫酸中的一步重要反应是SO2在400~500 ℃下的催化氧化：2SO2+O22SO3，这是一个正反应放热的可逆反应，如果反应在恒容密闭容器中进行，下列说法正确的是(　　) A.容器内气体的密度不再发生改变，则说明该反应已经达到化学平衡 B.正反应过程中反应物断键所吸收的能量小于生成物成键所释放的能量 C.当SO2、O2和SO3的物质的量之比为2∶1∶2时，则说明反应已达化学平衡 D.提高反应时的温度，不仅可以提高反应速率，也可以实现SO2的完全转化 答案　B 解析　容器内气体的总质量、总体积为定值，混合气体的密度始终不变，无法判断是否达到平衡状态，故A错误；该反应为放热反应，则正反应过程中反应物断键所吸收的能量小于生成物成键所释放的能量，故B正确；SO2、O2和SO3的物质的量与初始量、转化率有关，当SO2、O2和SO3的物质的量之比为2∶1∶2时不一定达到平衡状态，故C错误；提高反应时的温度，能够加快反应速率，但该反应为可逆反应，无法实现SO2的完全转化，故D错误。 13.(10分)我国力争2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，而CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的恒温密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)，测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化如图所示。 (1)从3 min到9 min，v(CO2)=　　　　(结果保留2位有效数字)。  (2)(3分)能说明上述反应达到平衡状态的是　　　　　(填字母)。  A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点) B.混合气体的压强不随时间的变化而变化 C.单位时间内生成3 mol H2同时生成1 mol CH3OH D.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化 (3)(3分)平衡时CO2的转化率为　　　　。  (4)第3 min时v正(CH3OH)　　　　　　(填“>”“<”“=”或“无法比较”)第9 min时v逆(CH3OH)。  答案　(1)0.042 mol·L-1·min-1　(2)BCD　(3)75%　(4)> 解析　(1)由图像知v(CO2)= mol·L-1·min-1≈0.042 mol·L-1·min-1。 (2)由图可知反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1时，反应物的浓度还在变化，并未达到平衡状态，故A错误；该反应前后气体分子数不相等，在恒温密闭容器中，压强和物质的量成正比，则混合气体的压强不变时，反应达到平衡状态，故B正确；单位时间内生成3 mol H2指逆反应方向，生成1 mol CH3OH指正反应方向，则两者速率相等，反应达到平衡状态，故C正确；该反应前后气体分子数不相等，即混合气体的物质的量在变化，密闭容器中气体的质量不变，则混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化时，说明反应达到平衡状态，故D正确。 (3)平衡时CO2的转化率为×100%=75%。 (4)第9 min时反应达到平衡，则v逆(CH3OH)=v正(CH3OH)，第3 min时甲醇的反应物浓度比第9 min时的大，则第3 min时v正(CH3OH)>第9 min时v逆(CH3OH)。 14.(14分)根据化学反应速率与化学反应限度的知识回答下列问题。 (1)向2 L某恒容密闭容器内充入0.30 mol X气体和0.20 mol Y气体，在一定条件下反应生成气体Z。该反应体系中，各组分的物质的量随时间的变化如图所示。 ①该反应的化学方程式为_________________________________________。 ②反应进行到5 s时，是否达到平衡状态？　　　(填“是”或“否”)，12 s时，v正(Z)　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)v逆(Z)。  ③用X的浓度变化表示0~5 s内该反应的平均反应速率v(X)=　　　　　　　　　　　　　　。  (2)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)为放热反应，且每生成2 mol NH3，放出92.4 kJ的热量。在一定温度下，向一个容积为1 L的密闭容器中加入2 mol N2和8 mol H2及固体催化剂，使之反应，达到平衡状态时容器内气体的压强为起始时的80%，则达到平衡状态时，NH3的物质的量为　　　　，H2的转化率为　　　　，放出的热量　　　　(填字母)。  A.小于92.4 kJ B.等于92.4 kJ C.大于92.4 kJ D.可能大于、小于或等于92.4 kJ 答案　(1)①2X(g)+Y(g)2Z(g)　②否　等于 ③0.02 mol·L-1·s-1　(2)2 mol　37.5%　B 解析　(1)X、Y为反应物，Z为生成物，该反应在12 s时达到平衡状态，0~12 s内，Δn(X)=0.30 mol-0.06 mol=0.24 mol，Δn(Y)=0.20 mol-0.08 mol=0.12 mol，Δn(Z)=0.24 mol，Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=2∶1∶2，则该反应的化学方程式为2X(g)+Y(g)2Z(g)。②由图可知，5 s后各组分的物质的量还在变化，说明反应进行到5 s时，反应未达到平衡状态；12 s时各组分的物质的量不再改变，说明此时反应达到平衡状态，v正(Z)=v逆(Z)。③设5 s时X转化的物质的量为a mol，则5 s时X的物质的量为(0.30-a) mol，Y的物质的量为(0.20-0.5a) mol，5 s时X、Y的物质的量相等，则0.30-a=0.20-0.5a，解得a=0.2，则在0~5 s内，用X表示的平均反应速率v(X)==0.02 mol·L-1·s-1。(2)设达到平衡状态时N2转化的物质的量为x mol，则 　　　　　　　　N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 起始量/mol　　　　2　　8　　　　　0 转化量/mol　　　　x　　3x　　　　　2x 平衡量/mol　　　2-x　　8-3x　　　　2x 同温、同体积时，压强之比等于物质的量之比，则2-x+8-3x+2x=10×80%，解得x=1，则达到平衡状态时，NH3的物质的量为2 mol，H2的转化率为×100%=37.5%。每生成2 mol NH3，放出92.4 kJ的热量，达到平衡状态时NH3的物质的量为2 mol，则反应达到平衡状态时，放出的热量等于92.4 kJ，B项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$