第12讲 化学反应的方向和限度-【暑假自学课】2025年新高二化学暑假提升精品讲义（苏教版2019）

第12讲 化学反应的方向和限度 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点一 化学反应的方向 1．自发反应 (1)概念：在一定条件下能__________的反应，我们称之为自发反应。一定条件指温度、光照、催化剂、压强等条件。 (2)特点：具有________，即许多化学反应的________能自动进行，而其逆反应________自动进行。 【特别提醒】 (1)自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。 (2)非自发反应在一定条件下也能发生。 (3)判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢无关。 2．化学反应进行方向的判断 (1)焓变与化学反应的方向 多数自发进行的化学反应是________反应，但也有很多________反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 (2)反应熵变与反应方向 ①熵和熵变 a．熵是________________________的物理量。符号：______。 b．熵变：反应前后体系熵值的________，符号：________。 ②熵增或熵减的判断 a．物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS____0，是熵________的过程。 b．气态物质物质的量增大的反应，通常ΔS_____0，是熵________的反应。 c．气态物质物质的量减小的反应，通常ΔS______0，是熵________的反应。 ③熵变与化学反应的方向 对硝酸铵的溶解、碳酸钙的分解、氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应这三个自发进行的过程而言，它们都是熵增大的（ΔS＞0）。但也有些自发反应是熵减小的（ΔS＜0）， 如氢气在氧气中点燃生成水、氨气与氯化氢反应生成氯化铵固体等。因此，也不能仅用熵增大（ΔS＞0）或熵减小（ΔS＜0）来判断化学反应能否自发进行。 (3)焓变、熵变对反应方向的共同影响 ①分析下列几种变化的方向性 变化 能否自发 焓变(ΔH) 熵变(ΔS) CO2(s)―→CO2(g) 能 2Mg(s)＋O2(g)===2MgO(s) 能 K(s)＋H2O(l)===K＋(aq)＋OH－(aq)＋H2(g) 能 Ag＋(aq)＋Cl－(aq)===AgCl(s) 能 结论：仅利用ΔH或ΔS的数值，都不能判断某反应是否自发，必须综合考虑反应的焓变(ΔH)和熵变(ΔS)的大小。 ②化学反应的自发性的判断依据 在恒温、恒压，非体积功为0的情况下，综合考虑焓变和熵变，可以判断反应能否自发进行。 焓变ΔH 熵变ΔS ΔH-TΔS的值 反应能否自发进行 <0 >0 <0 >0 <0 >0 <0 <0 低温时<0 >0 >0 高温时<0 知识点二 可逆反应与化学反应的限度 1．可逆反应的概念 可逆反应是指在________条件下，既能向________方向进行，又能向______方向同时进行的化学反应。 2．可逆反应的特征 (1)同一条件下，正反应和逆反应________发生、________存在。 (2)反应________进行到底，反应物________实现完全转化。 (3)反应体系中，与化学反应有关的各种物质________同一反应体系。 (4)反应达到限度时，反应________________。 【特别提醒】 (1)常见的可逆反应举例 ①SO2＋H2OH2SO3 ②N2＋3H22NH3 ③Cl2＋H2OHCl＋HClO ④2SO2＋O22SO3 (2)可逆反应的特征 可逆反应是指在相同条件下进行，正反应和逆反应同时进行的反应。因此，研究可逆反应，要抓住以下要点： ①正反应和逆反应在相同条件下同时进行。 ②不管反应进行到什么程度，整个反应体系中反应物和生成物同时存在。 ③生成物的产率小于100%。 知识点三 化学平衡状态 1．化学平衡状态的建立 在反应物转化为生成物的一瞬间，________开始进行。 反应开始时，反应物的浓度________，正反应速率________，由于生成物浓度很小，逆反应速率________。 随着反应的进行，反应物浓度逐渐________，正反应速率随着反应物浓度的________逐渐________；生成物浓度逐渐________，逆反应速率随着生成物浓度的________不断________。 当正反应速率与逆反应速率相等时，达到一种________状态，反应物的浓度和生成物的浓度________，正反应和逆反应都________。 2．化学平衡状态 (1)化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率________时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度________的状态。也就是在给定条件下，反应达到了最大“________”，这种状态称为化学平衡状态，简称为化学平衡。 (2)化学平衡状态的特征 ①研究的对象是________反应。 ②化学平衡的条件是v正和v逆________。 ③化学平衡是一种________平衡，此时反应并未________。 ④当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为________。 ⑤若外界条件改变，平衡可能________，并在新条件下建立________。 【方法导引】 化学平衡状态的判断 1．判断依据 （1）正反应与逆反应速率相等：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质量或浓度保持不变。 可逆反应具备这两个依据之一(同时另一条件肯定也满足)，则就达到了化学平衡状态，否则就没达到。 2．判断方法 （1）v正＝v逆： 以容积不变的密闭容器中的反应N2+3H22NH3为例： 在一定条件下，若符合下列条件之一，则反应达到平衡状态。 ①同一物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率，如有m mol N2消耗同时生成m mol N2。 ②不同的物质：速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，即必须是一个v正一个是v逆，且两者之比等于化学计量数之比，如有m mol N≡N键断裂就有3m mol H-H键生成。 （2）对于体系中的各组成成分： 以容积不变的密闭容器中的反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例： 在一定条件下，若符合下列条件之一，则反应一定达到平衡状态。 ①质量或质量分数不变。 ②物质的量、物质的量浓度、物质的量分数或体积分数不变。 （3）对于体系中的混合物 以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例： ①若m＋n≠p＋q，恒温恒容下气体的总物质的量不变、总压强不变、平均相对分子质量不变和恒温恒压下气体的密度不变都可以说明反应达到了平衡状态。 ②若m＋n＝p＋q，不管是否达到平衡状态，气体总体积、总压强、总物质的量始终保持不变，从而平均摩尔质量(相对分子质量)、气体密度总是保持不变(r＝m/n，ρ＝m/V)，因此这五项都不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据。 （3）对于有固体或液体物质参与的反应，如aA(s)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)： A．气体质量不变，达到平衡状态； B．若b≠c＋d，则气体的总物质的量、气体的平均相对分子质量、总压强、气体的平均密度不变均说明已达到平衡状态； C．若b＝c＋d，则气体的总物质的量、总压强不变不能判断是否达到平衡状态，气体的平均相对分子质量、气体的平均密度不变能说明已达到平衡。 教材习题02（P64） 在一定温度下，可逆反应M(g)＋3N(g)  2Q(g)达到化学平衡的标志是（ ） A. M的生成速率是Q的分解速率的 B. 单位时间内生成n mol M的同时生成3n mol N C. M、N、Q的浓度不再发生变化 D. M、N、Q的物质的量之比为1∶3∶2 解题方法 A选项，M的生成和Q的分解都是逆反应，错误；B选项，生成M和生成N都是逆反应，错误；C选项，各组分的浓度不再变化，能作为达到平衡的标志，正确；D选项，物质的量比为1:3:2，不能说明浓度不再发生变化，不能作为判断依据，错误。 【答案】 教材习题03（P64） 与NH3混合，在一定条件下反应合成尿素： 2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH＜0 该反应在一定条件下能自发进行的原因是___________；若该反应在一恒温、恒容密闭容器内进行，判断反应达到平衡状态的标志是_________ （填字母）。 a. CO2与H2O(g)的浓度相等； b. 容器中气体的压强不再改变 c. 2v(NH3)正＝v(H2O)逆 d. 容器中混合气体的密度不再改变 解题方法 当时ΔH - TΔS <0，一个化学反应能自发进行，该反应的ΔH<0，ΔS <0，要使ΔH - TΔS <0，反应在低温下进行，因此该反应在低温下能进行。 a项，浓度相等不能作为判断依据；b项，由于该反应是一个反应前后分子数不等的反应，气体压强不变说明已经达到平衡状态；c项，v(NH3)正与v(H2O)逆之比为1:2，用不同物质比较反应速率时，正反应速率与逆反应速率之比等于化学计量数之比，错误；d项，气体的质量在反应过程中会发生改变，根据ρ=m/V，混合气体的密度在平衡前会发生变化，平衡时不再改变，可以作为达到平衡的依据。故选bd。 【答案】 考点一 化学反应方向的判断 1．下列关于判断反应的方向的说法正确的是(　　) A．所有自发进行的化学反应都是放热反应 B．自发反应在任何条件下都能发生 C．由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的反应 D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同 2．下列说法完全正确的是(　　) A．自发进行的反应均是ΔH<0的反应 B．ΔS为正值的反应均能自发进行 C．物质的量增加的反应，ΔS为正值 D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)　ΔS>0 3．下列判断正确的是(　　) A．一定温度下，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0 B．反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0 D．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0 考点二 可逆反应的特点 1．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0.2 mol·L－1、0.1 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．SO2为0.4 mol·L－1、O2为0.2 mol·L－1 B．SO3为0.25 mol·L－1、O2为0.050 mol·L－1 C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1 D．SO3为0.3 mol·L－1 2．将0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合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 已知：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)。 A．①和②　　B．②和④　　C．③和④　　D．① 考点三 化学平衡状态 1．在1 273 K、100.0 kPa条件下，乙烷生成乙烯的反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)达到平衡后(　　) A．C2H6的浓度保持不变 B．C2H6仍在不断分解，其浓度不断减少 C．C2H6的分解速率小于生成速率 D．C2H4仍在不断生成，其浓度不断增加 2．一定条件下，向密闭容器中充入1 mol NO和1 mol CO进行反应：NO(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)，测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示，其中处于化学平衡状态的点是(　　) A．d点　　　　B．b点　　　　C．c点　　　　D．a点 3．下列对于可逆反应2M(g)＋N(g)  2P(g)达到平衡时的说法正确的是(　　) A．M、N全部变成了P B．反应已经停止 C．反应混合物中各组分的浓度不再改变 D．v(M)∶v(N)＝2∶1 考点四 化学平衡状态的判断 1．在恒温恒容的密闭容器中，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反应速率之比都等于化学计量数之比。 (1)一定能证明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是________(填序号，下同)。 (2)一定能证明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________。 (3)一定能证明A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)达到平衡状态的是________。 【易错提醒】 (1)若反应前后气体体积不相等，反应混合气体的总物质的量或压强不再发生变化时，该反应已达到平衡状态。 (2)若反应无固体或液体参加或生成时，反应混合气体的总质量或密度不变时，该反应不一定为平衡状态。 2．用氮化硅陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g)　ΔH<0，一定条件下，在恒容密闭容器中发生上述反应，能说明反应达到化学平衡状态的是(　　) A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(HCl)＝4v正(SiCl4) C．混合气体密度保持不变 D．单位时间内生成1 mol氮气，同时生成12 mol氢气 3．已知：N2O4(g)  2NO2(g)　ΔH＞0，现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是(　　) 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1．知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 2．能结合实验现象认识自发反应的概念。 3．能综合考虑反应的焓变和熵变，据此判断简单反应的方向。 4．了解化学反应的可逆性。 5．通过化学平衡状态的建立过程，认识化学平衡是一种动态平衡。 6．理解并会判断化学平衡状态的标志。 【学习重难点】 1．用焓变和熵变综合判断化学反应的方向； 2．判断化学平衡状态的依据和方法。 1．已知，H2O2分解成H2O和O2，其中ΔH＝－196.1 kJ· mol－1，ΔS＝125.8 J·mol－1·K－1，据此，下列说法正确的是(　　) A．该反应在常温下不能自发 B．该反应在常温下能自发 C．该反应反应前后熵值减小 D．该反应反应物的总能量低于生成物的总能量 2．下列内容与结论相对应的是(　　) 选项 内容 结论 A H2O(g)变成H2O(l) ΔS>0 B 硝酸铵溶于水可自发进行 该反应的ΔS>0 C 一个反应的ΔH>0，ΔS>0 反应一定不能自发进行 D H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－271 kJ·mol－1 ΔS＝8 J·mol－1·K－1 反应在任意温度下都不能自发进行 3．在1 273 K、100.0 kPa条件下，乙烷生成乙烯的反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)达到平衡后(　　) A．C2H6的浓度保持不变 B．C2H6仍在不断分解，其浓度不断减少 C．C2H6的分解速率大于生成速率 D．C2H4仍在不断生成，其浓度不断增加 4．在一密闭容器中放入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)的变化关系如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．t1时，只有正反应在进行 B．t2～t3时间段，反应停止 C．t2时，容器内有1.5 mol Y D．t2～t3时间段，X、Y的物质的量均没有发生变化 5．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)  2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(　　) A．Z为0.3 mol·L－1 B．Y2为0.4 mol·L－1 C．X2为0.2 mol·L－1 D．Z为0.4 mol·L－1 6．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(　　) 7．恒温时向2 L密闭容器中通入一定量的气体X和Y，发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)，Y的物质的量n(Y)随时间t变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．正反应速率a点比b点小 B．t0 min时该反应停止 C．t0 min时，c(Z)＝0.75 mol·L－1 D．当密闭容器中的压强不再变化，该可逆反应达到了化学平衡状态 8．在一定条件下，气体参与的某正反应方向ΔH＜0的可逆反应达到化学平衡时，下列说法不正确的是(　　) A．反应物的浓度一定等于生成物的浓度 B．反应体系中压强恒定 C．反应体系中混合物的组成保持不变 D．反应体系中温度不变 9．一定条件下，将NO2与SO2以体积比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(g)的同时生成1 mol NO2(g) 10．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)  2NH3(g)＋CO2(g)　ΔH＝a kJ·mol－l(a>0)。能判断该分解反应已经达到化学平衡的是(　　) A．v(NH3)＝2v(CO2) B．密闭容器中NH3体积分数不变 C．反应吸收a kJ热量 D．密闭容器中混合气体的密度不变 11．50 ℃时，在容积固定的密闭容器中先放入催化剂，然后向其中充入等物质的量的氮气和氢气发生合成氨反应，该反应达到平衡状态的标志不可能的是(　　) A．氮气的体积分数保持不变 B．氢气的物质的量浓度保持不变 C．单位时间内3 mol H—H断裂的同时有6 mol 的N—H断裂 D．容器内的气体总压强保持不变 12．工业制硫酸的方法主要是“接触法”。其中第二步为二氧化硫和氧气在催化剂表面反应生成三氧化硫。一定温度下，在10 L密闭容器中加入5 mol SO2和3 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)  2SO3(g)，10 min时，反应达到平衡状态，此时有3 mol SO2发生了反应。 (1)反应生成了__________mol SO3，v(SO2)＝__________。 (2)平衡时SO3的浓度是__________，SO2的转化率是__________。 (3)平衡时容器内气体的总物质的量为__________mol。 (4)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡，下列还可以说明该反应已达平衡的是__________(填序号)。 ①体系内压强不再改变 ②容器内气体的密度不再改变 ③混合气体的平均相对分子质量不再改变 ④v正(SO3)＝2v逆(O2) ⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)＝2∶1∶2 13．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 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第12讲 化学反应的方向和限度 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点一 化学反应的方向 1．自发反应 (1)概念：在一定条件下能自动进行的反应，我们称之为自发反应。一定条件指温度、光照、催化剂、压强等条件。 (2)特点：具有方向性，即许多化学反应的正反应能自动进行，而其逆反应无法自动进行。 【特别提醒】 (1)自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。 (2)非自发反应在一定条件下也能发生。 (3)判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢无关。 2．化学反应进行方向的判断 (1)焓变与化学反应的方向 多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 (2)反应熵变与反应方向 ①熵和熵变 a．熵是衡量一个体系混乱度的物理量。符号：S。 b．熵变：反应前后体系熵值的变化，符号：ΔS。 ②熵增或熵减的判断 a．物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS>0，是熵增大的过程。 b．气态物质物质的量增大的反应，通常ΔS>0，是熵增大的反应。 c．气态物质物质的量减小的反应，通常ΔS<0，是熵减小的反应。 ③熵变与化学反应的方向 对硝酸铵的溶解、碳酸钙的分解、氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应这三个自发进行的过程而言，它们都是熵增大的（ΔS＞0）。但也有些自发反应是熵减小的（ΔS＜0）， 如氢气在氧气中点燃生成水、氨气与氯化氢反应生成氯化铵固体等。因此，也不能仅用熵增大（ΔS＞0）或熵减小（ΔS＜0）来判断化学反应能否自发进行。 (3)焓变、熵变对反应方向的共同影响 ①分析下列几种变化的方向性 变化 能否自发 焓变(ΔH) 熵变(ΔS) CO2(s)―→CO2(g) 能 ΔH＞0 ΔS＞0 2Mg(s)＋O2(g)===2MgO(s) 能 ΔH＜0 ΔS＜0 K(s)＋H2O(l)===K＋(aq)＋OH－(aq)＋H2(g) 能 ΔH＜0 ΔS＞0 Ag＋(aq)＋Cl－(aq)===AgCl(s) 能 ΔH＜0 ΔS＜0 结论：仅利用ΔH或ΔS的数值，都不能判断某反应是否自发，必须综合考虑反应的焓变(ΔH)和熵变(ΔS)的大小。 ②化学反应的自发性的判断依据 在恒温、恒压，非体积功为0的情况下，综合考虑焓变和熵变，可以判断反应能否自发进行。 焓变ΔH 熵变ΔS ΔH-TΔS的值 反应能否自发进行 <0 >0 <0 一定自发 >0 <0 >0 一定非自发 <0 <0 低温时<0 低温自发 >0 >0 高温时<0 高温自发 知识点二 可逆反应与化学反应的限度 1．可逆反应的概念 可逆反应是指在相同条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向同时进行的化学反应。 2．可逆反应的特征 (1)同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。 (2)反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。 (3)反应体系中，与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。 (4)反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 【特别提醒】 (1)常见的可逆反应举例 ①SO2＋H2OH2SO3 ②N2＋3H22NH3 ③Cl2＋H2OHCl＋HClO ④2SO2＋O22SO3 (2)可逆反应的特征 可逆反应是指在相同条件下进行，正反应和逆反应同时进行的反应。因此，研究可逆反应，要抓住以下要点： ①正反应和逆反应在相同条件下同时进行。 ②不管反应进行到什么程度，整个反应体系中反应物和生成物同时存在。 ③生成物的产率小于100%。 知识点三 化学平衡状态 1．化学平衡状态的建立 在反应物转化为生成物的一瞬间，逆反应开始进行。 反应开始时，反应物的浓度最大，正反应速率最大，由于生成物浓度很小，逆反应速率很小。 随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率随着反应物浓度的下降逐渐变小；生成物浓度逐渐增大，逆反应速率随着生成物浓度的上升不断增大。 当正反应速率与逆反应速率相等时，达到一种平衡状态，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，正反应和逆反应都没有停止。 2．化学平衡状态 (1)化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态。也就是在给定条件下，反应达到了最大“限度”，这种状态称为化学平衡状态，简称为化学平衡。 (2)化学平衡状态的特征 ①研究的对象是可逆反应。 ②化学平衡的条件是v正和v逆相等。 ③化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。 ④当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为恒定值。 ⑤若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。 【方法导引】 化学平衡状态的判断 1．判断依据 （1）正反应与逆反应速率相等：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质量或浓度保持不变。 可逆反应具备这两个依据之一(同时另一条件肯定也满足)，则就达到了化学平衡状态，否则就没达到。 2．判断方法 （1）v正＝v逆： 以容积不变的密闭容器中的反应N2+3H22NH3为例： 在一定条件下，若符合下列条件之一，则反应达到平衡状态。 ①同一物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率，如有m mol N2消耗同时生成m mol N2。 ②不同的物质：速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，即必须是一个v正一个是v逆，且两者之比等于化学计量数之比，如有m mol N≡N键断裂就有3m mol H-H键生成。 （2）对于体系中的各组成成分： 以容积不变的密闭容器中的反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例： 在一定条件下，若符合下列条件之一，则反应一定达到平衡状态。 ①质量或质量分数不变。 ②物质的量、物质的量浓度、物质的量分数或体积分数不变。 （3）对于体系中的混合物 以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例： ①若m＋n≠p＋q，恒温恒容下气体的总物质的量不变、总压强不变、平均相对分子质量不变和恒温恒压下气体的密度不变都可以说明反应达到了平衡状态。 ②若m＋n＝p＋q，不管是否达到平衡状态，气体总体积、总压强、总物质的量始终保持不变，从而平均摩尔质量(相对分子质量)、气体密度总是保持不变(r＝m/n，ρ＝m/V)，因此这五项都不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据。 （3）对于有固体或液体物质参与的反应，如aA(s)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)： A．气体质量不变，达到平衡状态； B．若b≠c＋d，则气体的总物质的量、气体的平均相对分子质量、总压强、气体的平均密度不变均说明已达到平衡状态； C．若b＝c＋d，则气体的总物质的量、总压强不变不能判断是否达到平衡状态，气体的平均相对分子质量、气体的平均密度不变能说明已达到平衡。 教材习题02（P64） 在一定温度下，可逆反应M(g)＋3N(g)  2Q(g)达到化学平衡的标志是（ ） A. M的生成速率是Q的分解速率的 B. 单位时间内生成n mol M的同时生成3n mol N C. M、N、Q的浓度不再发生变化 D. M、N、Q的物质的量之比为1∶3∶2 解题方法 A选项，M的生成和Q的分解都是逆反应，错误；B选项，生成M和生成N都是逆反应，错误；C选项，各组分的浓度不再变化，能作为达到平衡的标志，正确；D选项，物质的量比为1:3:2，不能说明浓度不再发生变化，不能作为判断依据，错误。 【答案】C 教材习题03（P64） 与NH3混合，在一定条件下反应合成尿素： 2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH＜0 该反应在一定条件下能自发进行的原因是___________；若该反应在一恒温、恒容密闭容器内进行，判断反应达到平衡状态的标志是_________ （填字母）。 a. CO2与H2O(g)的浓度相等； b. 容器中气体的压强不再改变 c. 2v(NH3)正＝v(H2O)逆 d. 容器中混合气体的密度不再改变 解题方法 当时ΔH - TΔS <0，一个化学反应能自发进行，该反应的ΔH<0，ΔS <0，要使ΔH - TΔS <0，反应在低温下进行，因此该反应在低温下能进行。 a项，浓度相等不能作为判断依据；b项，由于该反应是一个反应前后分子数不等的反应，气体压强不变说明已经达到平衡状态；c项，v(NH3)正与v(H2O)逆之比为1:2，用不同物质比较反应速率时，正反应速率与逆反应速率之比等于化学计量数之比，错误；d项，气体的质量在反应过程中会发生改变，根据ρ=m/V，混合气体的密度在平衡前会发生变化，平衡时不再改变，可以作为达到平衡的依据。故选bd。 【答案】当反应在低温下进行时，满足ΔH - TΔS <0。 bd 考点一 化学反应方向的判断 1．下列关于判断反应的方向的说法正确的是(　　) A．所有自发进行的化学反应都是放热反应 B．自发反应在任何条件下都能发生 C．由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的反应 D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同 【答案】C 【解析】焓判据与熵判据都不能单独作为反应自发性的判据，二者组合而成的复合判据，更适合于所有的反应，A项错误，C项正确；在一定条件下能自发进行的反应，改变条件可能不能自发进行，B项错误；同一物质S(s)＜S(l)＜S(g)，D项错误。 2．下列说法完全正确的是(　　) A．自发进行的反应均是ΔH<0的反应 B．ΔS为正值的反应均能自发进行 C．物质的量增加的反应，ΔS为正值 D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)　ΔS>0 【答案】D 【解析】有些吸热反应也可以自发进行，如(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)，故A错；熵变与反应的自发性有关，但不能独立作为自发性的判据，故B错；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即ΔS不一定为正值，如2H2S(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2S(s)，故C错；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增反应，故D对。 3．下列判断正确的是(　　) A．一定温度下，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0 B．反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0 D．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0 【答案】A 【解析】A、B、D中反应均为熵减反应，且在一定温度下均能自发进行，根据ΔH－TΔS<0可知，这三个反应均属于放热反应，故A项正确，B、D项错误；C中反应为熵减反应， ΔS<0，C项错误。 考点二 可逆反应的特点 1．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0.2 mol·L－1、0.1 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．SO2为0.4 mol·L－1、O2为0.2 mol·L－1 B．SO3为0.25 mol·L－1、O2为0.050 mol·L－1 C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1 D．SO3为0.3 mol·L－1 【答案】D 【解析】A项数据表明，题中0.2 mol·L－1的SO3完全转化成了SO2和O2，即平衡时，c(SO3)＝0，这是不可能的；SO3为0.25 mol·L－1，则O2应为0.075 mol·L－1，B项不可能；C项数据表明SO2、SO3均在原浓度基础上减少了0.05 mol·L－1，这也是不可能的；D项数据表明0.1 mol·L－1的SO2完全转化成了SO3，此时氧气和二氧化硫均有剩余，所以符合可逆反应的特点。 2．将0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合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 已知：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)。 A．①和②　　B．②和④　　C．③和④　　D．① 【答案】D 【解析】将0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，根据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，能建立化学平衡。①向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红，则说明溶液中有Fe3＋，即能说明反应存在平衡，①正确；②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，不能说明反应存在平衡，②错误；③无论反应存不存在平衡，溶液中均存在Fe2＋，滴入K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀生成，③错误；④无论反应存不存在平衡，溶液中均有I2，滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色，故不能证明存在平衡，④错误。 考点三 化学平衡状态 1．在1 273 K、100.0 kPa条件下，乙烷生成乙烯的反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)达到平衡后(　　) A．C2H6的浓度保持不变 B．C2H6仍在不断分解，其浓度不断减少 C．C2H6的分解速率小于生成速率 D．C2H4仍在不断生成，其浓度不断增加 【答案】A 【解析】达到平衡后，正、逆反应速率相等，各物质的浓度不再变化，但各物质仍在反应。 2．一定条件下，向密闭容器中充入1 mol NO和1 mol CO进行反应：NO(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)，测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示，其中处于化学平衡状态的点是(　　) A．d点　　　　B．b点　　　　C．c点　　　　D．a点 【答案】A 【解析】由图可知，a、b、c点的正反应速率均大于逆反应速率，都未达到平衡状态；只有d点正、逆反应速率相等，由正、逆反应速率相等的状态为平衡状态可知，图中处于化学平衡状态的点是d点，选项A正确。 3．下列对于可逆反应2M(g)＋N(g)  2P(g)达到平衡时的说法正确的是(　　) A．M、N全部变成了P B．反应已经停止 C．反应混合物中各组分的浓度不再改变 D．v(M)∶v(N)＝2∶1 【答案】C 【解析】题给反应是可逆反应，所以反应物不可能完全转化为生成物，存在反应限度，故A错误；反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，但反应并没有停止，故B错误；反应混合物中各成分的浓度不再改变是反应达到平衡状态的依据，故C正确；v(M)∶v(N)＝2∶1，未体现正、逆反应速率关系，故D错误。 考点四 化学平衡状态的判断 1．在恒温恒容的密闭容器中，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反应速率之比都等于化学计量数之比。 (1)一定能证明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是________(填序号，下同)。 (2)一定能证明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________。 (3)一定能证明A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)达到平衡状态的是________。 【答案】(1)①③④　(2)⑤　(3)②④ 【解析】混合气体的密度是混合气体的总质量与容器容积的比值，混合气体的平均相对分子质量是混合气体的总质量与总物质的量的比值，混合气体颜色的深浅与有色气体的浓度有关系。在任何时刻各反应物或生成物的反应速率之比都等于化学计量数之比。 (1)反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是反应前后气体体积减小的可逆反应，因此混合气体的压强、总物质的量和平均相对分子质量不变均可以说明反应达到平衡状态。 (2)反应I2(g)＋H2(g)2HI(g)是反应前后气体体积不变的可逆反应，由于碘是有色气体，则混合气体的颜色不变可以说明反应达到平衡状态。 (3)反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)是反应前后气体体积不变，但气体质量增加的可逆反应，因此混合气体的密度、混合气体的平均相对分子质量不变可以说明反应达到平衡状态。 【易错提醒】 (1)若反应前后气体体积不相等，反应混合气体的总物质的量或压强不再发生变化时，该反应已达到平衡状态。 (2)若反应无固体或液体参加或生成时，反应混合气体的总质量或密度不变时，该反应不一定为平衡状态。 2．用氮化硅陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g)　ΔH<0，一定条件下，在恒容密闭容器中发生上述反应，能说明反应达到化学平衡状态的是(　　) A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(HCl)＝4v正(SiCl4) C．混合气体密度保持不变 D．单位时间内生成1 mol氮气，同时生成12 mol氢气 【答案】C 【解析】3v正(N2)＝v正(H2)，等式两边均表示正反应速率，反应过程中始终成立，不能说明反应达到化学平衡状态，故A错误；v正(HCl)＝4v正(SiCl4)，等式两边都表示正反应速率，反应始终成立，不能说明达到化学平衡状态，故B错误；该反应有固体生成，属于气体的质量发生变化的反应，混合气体的密度保持不变，说明混合气体的总质量不变，正、逆反应速率相等，反应达到化学平衡状态，故C正确；单位时间内生成1 mol氮气同时生成6 mol氯化氢，才能说明反应达到化学平衡状态，故D错误。 3．已知：N2O4(g)  2NO2(g)　ΔH＞0，现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是(　　) 【答案】B 【解析】反应方程式两边气体物质的化学计量数不等，而密度不变，说明已达到平衡状态，故A正确；B项，对于一个特定反应，ΔH固定不变，不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据，故B错误；C项，在t1时刻，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，反应达到平衡状态，故C正确；D项，N2O4转化率不变，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故D正确。 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1．知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 2．能结合实验现象认识自发反应的概念。 3．能综合考虑反应的焓变和熵变，据此判断简单反应的方向。 4．了解化学反应的可逆性。 5．通过化学平衡状态的建立过程，认识化学平衡是一种动态平衡。 6．理解并会判断化学平衡状态的标志。 【学习重难点】 1．用焓变和熵变综合判断化学反应的方向； 2．判断化学平衡状态的依据和方法。 1．已知，H2O2分解成H2O和O2，其中ΔH＝－196.1 kJ· mol－1，ΔS＝125.8 J·mol－1·K－1，据此，下列说法正确的是(　　) A．该反应在常温下不能自发 B．该反应在常温下能自发 C．该反应反应前后熵值减小 D．该反应反应物的总能量低于生成物的总能量 答案 B 解析 根据反应方向的判据ΔH－TΔS可知，该反应ΔH－TΔS＝－196.1 kJ· mol－1－298 K×0.125 8 kJ·mol－1·K－1<0，故该反应在常温下可以自发；由于反应前没有气体，反应后有气体，所以该反应前后熵值增加；该反应放热，所以反应物的总能量大于生成物的总能量。 2．下列内容与结论相对应的是(　　) 选项 内容 结论 A H2O(g)变成H2O(l) ΔS>0 B 硝酸铵溶于水可自发进行 该反应的ΔS>0 C 一个反应的ΔH>0，ΔS>0 反应一定不能自发进行 D H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－271 kJ·mol－1 ΔS＝8 J·mol－1·K－1 反应在任意温度下都不能自发进行 答案 B 解析 物质由气态变为液态，混乱度减小，即ΔS＜0，A项不符合题意；硝酸铵溶于水是吸热的熵增加过程，ΔS＞0，反应可自发进行，B项符合题意；ΔH＞0，ΔS＞0，根据复合判据可知，高温时ΔH－TΔS＜0，即高温条件下，反应能自发进行，C项不符合题意；由ΔH＜0，ΔS＞0知，ΔH－TΔS＜0，故该反应在任意温度下都能自发进行，D项不符合题意。 3．在1 273 K、100.0 kPa条件下，乙烷生成乙烯的反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)达到平衡后(　　) A．C2H6的浓度保持不变 B．C2H6仍在不断分解，其浓度不断减少 C．C2H6的分解速率大于生成速率 D．C2H4仍在不断生成，其浓度不断增加 答案：A 解析：达到平衡后，正、逆反应速率相等，各物质的浓度不再变化，但各种物质仍在反应。 4．在一密闭容器中放入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)的变化关系如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．t1时，只有正反应在进行 B．t2～t3时间段，反应停止 C．t2时，容器内有1.5 mol Y D．t2～t3时间段，X、Y的物质的量均没有发生变化 答案 D 解析 t1时，正、逆反应速率都大于零，都在进行，A错误；t2～t3时间段，正、逆反应速率都大于零，反应仍在进行，X、Y的物质的量均没有发生变化，B错误，D正确；t2时，反应达到平衡，但X不能完全转化为Y，故Y小于1.5 mol，C错误。 5．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)  2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(　　) A．Z为0.3 mol·L－1 B．Y2为0.4 mol·L－1 C．X2为0.2 mol·L－1 D．Z为0.4 mol·L－1 答案 A 解析题目中可利用极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。 假设反应正向进行到底：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g) 起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2 改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2 终态浓度(mol·L－1) 0 0.2 0.4 假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)  2Z(g) 起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2 改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2 终态浓度(mol·L－1) 0.2 0.4 0 平衡体系中各物质的浓度范围为0＜c(X2)＜0.2 mol·L－1，0.2 mol·L－1＜c(Y2)＜0.4 mol·L－1，0＜c(Z)＜0.4 mol·L－1。 6．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(　　) 答案 C 解析 只有C项说明三种物质共存，是可逆反应。 7．恒温时向2 L密闭容器中通入一定量的气体X和Y，发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)，Y的物质的量n(Y)随时间t变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．正反应速率a点比b点小 B．t0 min时该反应停止 C．t0 min时，c(Z)＝0.75 mol·L－1 D．当密闭容器中的压强不再变化，该可逆反应达到了化学平衡状态 答案　C 解析　反应开始加入一定量的气体X和Y，则反应2X(g)＋Y(g)3Z(g)从正反应方向开始进行，随着反应的进行，正反应速率越来越小，到平衡时达到最小值，则根据图示可知，a点的正反应速率大于b点的正反应速率，A错误；可逆反应从b点开始达到平衡，化学平衡为动态平衡，此时反应仍在进行，正反应速率等于逆反应速率，B错误；从图像中可以看出，从反应开始到平衡，参加反应的Y的物质的量为0.5 mol，根据物质反应转化关系可知，生成的Z的物质的量为1.5 mol，由于容器的容积是2 L，因此t0 min时，c(Z)＝＝0.75 mol·L－1，C正确；该反应是一个反应前后气体物质的量不变的反应，体系的压强始终不变，因此不能根据压强不变判断反应是否达到平衡状态，D错误。 8．在一定条件下，气体参与的某正反应方向ΔH＜0的可逆反应达到化学平衡时，下列说法不正确的是(　　) A．反应物的浓度一定等于生成物的浓度 B．反应体系中压强恒定 C．反应体系中混合物的组成保持不变 D．反应体系中温度不变 答案　A 解析　对于放热的可逆反应，达到平衡时，反应物与生成物的浓度不一定相等，A项错误；可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，气体分子数保持不变，反应体系中压强恒定，混合物的组成保持不变，反应体系中温度不变，B、C、D项正确。 9．一定条件下，将NO2与SO2以体积比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(g)的同时生成1 mol NO2(g) 答案 B 解析 由于该反应为前后气体体积相等的反应，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条件，A错误；SO3与NO的体积比始终保持1∶1，C错误；消耗SO3和生成NO2为同一方向的反应，D错误。 10．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)  2NH3(g)＋CO2(g)　ΔH＝a kJ·mol－l(a>0)。能判断该分解反应已经达到化学平衡的是(　　) A．v(NH3)＝2v(CO2) B．密闭容器中NH3体积分数不变 C．反应吸收a kJ热量 D．密闭容器中混合气体的密度不变 答案 D 解析未体现正、逆反应速率的关系，故A错误；由于反应物为固体，密闭容器中氨气的体积分数一直不变，不能判断该分解反应已经达到化学平衡，故B错误；该反应为可逆反应，反应吸收a kJ热量，只是说明分解的氨基甲酸铵的物质的量为1 mol，不能说明氨基甲酸铵的物质的量是否变化，故C错误；密闭容器中混合气体的密度不变，说明气体质量不变，正、逆反应速率相等，故D正确。 11．50 ℃时，在容积固定的密闭容器中先放入催化剂，然后向其中充入等物质的量的氮气和氢气发生合成氨反应，该反应达到平衡状态的标志不可能的是(　　) A．氮气的体积分数保持不变 B．氢气的物质的量浓度保持不变 C．单位时间内3 mol H—H断裂的同时有6 mol 的N—H断裂 D．容器内的气体总压强保持不变 答案　A 解析　A项，根据三段式计算，等物质的量的氮气和氢气发生合成氨反应，氮气的体积分数始终保持不变，氮气的体积分数不变不能说明达到平衡状态；B项，随着反应进行，氢气的物质的量浓度发生改变，若氢气的物质的量浓度不变说明已达到平衡状态；C项，H—H断裂是正反应方向，N—H断裂是逆反应方向，正逆两个方向物质的量变化量之比等于化学计量数之比，说明反应达到平衡状态；D项，合成氨反应前后气体总物质的量发生变化，恒容条件下，容器内总压强发生变化，当总压强保持不变时，反应达到平衡状态。 12．工业制硫酸的方法主要是“接触法”。其中第二步为二氧化硫和氧气在催化剂表面反应生成三氧化硫。一定温度下，在10 L密闭容器中加入5 mol SO2和3 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)  2SO3(g)，10 min时，反应达到平衡状态，此时有3 mol SO2发生了反应。 (1)反应生成了__________mol SO3，v(SO2)＝__________。 (2)平衡时SO3的浓度是__________，SO2的转化率是__________。 (3)平衡时容器内气体的总物质的量为__________mol。 (4)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡，下列还可以说明该反应已达平衡的是__________(填序号)。 ①体系内压强不再改变 ②容器内气体的密度不再改变 ③混合气体的平均相对分子质量不再改变 ④v正(SO3)＝2v逆(O2) ⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)＝2∶1∶2 答案 (1)3　0.03 mol·L－1·min－1 (2)0.3 mol·L－1　60 %　(3)6.5　(4)①③④ 解析 (1)v(SO2)＝＝＝0.03 mol·L－1·min－1。 (2)2SO2(g)＋O2(g)  2SO3(g) 起始： 5 mol 3 mol 0 变化： 3 mol 1.5 mol 3 mol 平衡： 2 mol 1.5 mol 3 mol 则平衡时SO3的浓度为＝0.3 mol·L－1，SO2的转化率为×100 %＝60 %。(3)平衡时混合气体的总物质的量为2 mol＋1.5 mol＋3 mol＝6.5 mol。(4)根据反应方程式知：①中体系压强不变，说明反应已达平衡状态；②中容器的体积不变，混合气体的质量不变，则反应过程中密度始终不变，密度不变不能说明反应已达平衡状态；③中混合气体的总质量不变，但反应过程中混合气体的总物质的量改变，若平均相对分子质量不变，说明反应已达平衡状态；④表示v正＝v逆，说明反应已达平衡状态；⑤中三者的物质的量之比等于化学计量数之比，不能说明反应已达平衡状态。 13．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 答案 (1)0.6 mol·L－1·min－1　(2)3　(3)B、D 解析 (1)v(C)＝＝0.6 mol·L－1·min－1。 (2)　　　　　　2A(g)＋B(g)  xC(g)＋2D(s) 起始/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。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$