专题2 第2单元 第2课时 化学平衡状态-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1创新导学案全书Word（苏教版2019）

化学 选择性必修1 SJ 第2课时　化学平衡状态 1.认识化学反应是有限度的，了解可逆反应的概念、特点。2.了解化学平衡建立的过程。3.理解化学平衡状态的特征，能够判断可逆反应的化学平衡状态。 1．可逆反应 (1)概念：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 (2)常见的可逆反应 N2＋3H22NH3 Cl2＋H2OHCl＋HClO 2SO2＋O22SO3 2．化学平衡状态的建立 (1)化学平衡状态建立图像 (2)化学平衡状态建立过程 反应刚开始时，正反应速率最大，逆反应速率很小；随着反应的进行，正反应速率随着反应物浓度的下降而逐渐变小，逆反应速率随着生成物浓度的上升而不断增大；最终，正反应速率等于逆反应速率，达到一种平衡状态。 3．化学平衡状态 当外界条件不变时，可逆反应进行到一定程度，反应物和生成物的浓度不再随时间而发生变化，称之为化学平衡状态。 　判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)合成氨反应中，如果N2过量，则可以使H2完全消耗。(　　) (2)对于可逆反应，若加入反应物，则反应先向正反应方向进行，停止后再向逆反应方向进行。(　　) (3)只有可逆反应才存在平衡状态。(　　) (4)化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果。(　　) (5)化学反应达到化学平衡状态时，正、逆反应的速率都为0。(　　) (6)化学反应达到化学平衡状态时反应物和生成物的浓度相等。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)× 知识点一　可逆反应 1．可逆反应的特征 2．求可逆反应中物质浓度范围时的注意点 (1)抓住可逆反应的两个特点 ①反应可同时向两个方向进行，即某物质的物质的量浓度可增可减。 ②反应进行不彻底，反应过程中任何物质的物质的量浓度均大于零。 (2)对于相关元素，注意元素守恒。 (3)可利用极值法，确定某物质的物质的量浓度的范围。 1．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 答案：D 2．在恒容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，当反应达到平衡状态时，各物质的浓度可能是(　　) A．c(Z)＝0.3 mol·L－1 B．c(X2)＝0.2 mol·L－1 C．c(Y2)＝0.4 mol·L－1 D．c(X2)＋c(Y2)＋c(Z)＝0.55 mol·L－1 答案：A 知识点二　化学平衡状态 1．化学平衡状态的特征 2．化学平衡状态判断的依据[以aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)为例] (1)直接依据 ①v正＝v逆。 [注意]　v正、v逆均为同一物质的反应速率，即v正(A)＝v逆(A)时反应达平衡，若用不同物质表示反应速率，应换算成同一物质，或除以其化学计量数，如＝时反应达平衡。 ②各组分的浓度或百分含量保持不变。 (2)间接依据 ①若a＋b≠c＋d，则混合气体的总物质的量、总压强(恒温恒容)、总体积(恒温恒压)、平均摩尔质量不随时间改变而改变。 ②若某组分有颜色，则反应体系的颜色不再随时间改变而改变。 (3)以反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)为例进行说明 可能的情况举例 是否已 达平衡 混合体系 中各成分 的含量 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 是 各物质的质量或各物质的质量分数一定 是 各气体的体积或体积分数一定 是 总体积、总压强或总物质的量一定 不一定 正、逆反 应速率的 关系 在单位时间内消耗了m mol A，同时生成了m mol A 是 在单位时间内消耗了n mol B，同时消耗了p mol C 是 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q 不一定 在单位时间内生成了n mol B，同时消耗了q mol D 不一定 压强 m＋n≠p＋q时，总压强不变(其他条件一定) 是 m＋n＝p＋q时，总压强不变(其他条件一定) 不一定 混合气体 的平均相 对分子质量　　　 当m＋n≠p＋q时，不变 是 当m＋n＝p＋q时，不变 不一定 气体的密度 密度不变 不一定 颜色 反应体系内有色物质的颜色保持不变 是 温度 绝热体系中温度不变 是 3.化学平衡状态的判断误区 (1)误区一　忽略反应的特点 由于不同的化学反应的特点不同，则不能将相同的描述用于不同反应的判断。如对于等温等体积容器中存在的化学反应而言，如果反应前后气体体积可变，则压强不变可作为该反应达到化学平衡的判断依据；如果反应前后气体体积不变，则压强不变不可以作为该反应达到化学平衡的判断依据。 (2)误区二　忽略速率的方向 在通过化学反应速率描述反应是否达到化学平衡时，不能简单地认为速率相等时，一定达到了化学平衡，必须强调速率的方向相反。 3．已知可逆反应2NO2(g) N2O4(g)，下列状态合理且可以判断该反应已经达到平衡的是(　　) ①v正＝v逆≠0的状态 ②NO2全部转变成N2O4的状态 ③c(NO2)＝c(N2O4)的状态 ④N2O4不再分解的状态 ⑤NO2的百分含量不再改变的状态 ⑥体系颜色不再发生变化的状态 A．①④⑥ B．①⑤⑥ C．①③⑥ D．②⑤⑥ 答案：B 解析：化学平衡状态的本质特征是正、逆反应速率相等，但不为零，宏观表现是各组分百分含量保持不变，据此可知①⑤均说明反应达到了平衡状态。由于该反应是可逆反应，NO2不可能全部转化为N2O4，因此②中的状态不存在。③中c(NO2)＝c(N2O4)是一种特殊情况，并不能说明反应达到平衡状态。可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应仍在进行，因此④中的状态不存在。反应体系中NO2呈红棕色而N2O4呈无色，体系的颜色不变就是NO2的浓度不变，⑥说明反应达到平衡状态。 4．在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体，发生反应X(g)＋2Y(g) 2Z(g)，此反应达到平衡状态的标志是(　　) A．容器内气体密度不随时间变化 B．v(X)∶v(Y)＝1∶2 C．容器内X、Y、Z的浓度不随时间变化 D．单位时间内消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z 答案：C 解析：容器内气体密度ρ＝，反应混合物都为气体，根据质量守恒，混合气体的总质量不变，体积为定值，密度始终不变，则密度不变不能说明反应达到平衡状态；自反应开始，v(X)一直为v(Y)的，所以v(X)∶v(Y)＝1∶2不能说明反应达到平衡状态；单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z，存在2v正(X)＝v正(Z)，则不能说明反应达到平衡状态。 本课总结 自我反思：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 随堂提升 1．下列关于化学平衡状态的说法不正确的是(　　) 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，这个反应的正反应速率和逆反应速率相等 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．化学反应的限度可以通过改变条件而改变 答案：C 2．已知298 K时，合成氨反应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放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量(忽略能量损失)(　　) A．一定大于92.0 kJ B．一定等于92.0 kJ C．一定小于92.0 kJ D．不能确定 答案：C 3．在一定温度下的恒容密闭容器中，当下列物理量不再随时间变化时，表明反应A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)一定达到平衡状态的是(　　) A．混合气体的压强 B．混合气体的密度 C．混合气体的物质的量 D．混合气体中C和D的物质的量之比 答案：B 解析：该反应是反应前后气态物质体积不变的反应，整个反应过程中气体的压强不变，气体的物质的量不变；混合气体的密度不变时，说明反应体系中A的质量不再改变，反应达到平衡状态；若开始时，容器中未加入C和D，则混合气体中C和D的物质的量之比始终不变。 4．能充分说明可逆反应N2(g)＋O2(g) 2NO(g)已达到平衡状态的是(　　) A．O2的消耗速率等于NO的消耗速率 B．容器内始终有N2、O2和NO共存 C．容器内反应混合物的总物质的量不随时间改变 D．v正(N2)＝v逆(N2) 答案：D 解析：消耗O2表示的正反应速率与消耗NO表示的逆反应速率相等时不满足化学计量数之比，不是平衡状态；对任意一个可逆反应，体系中的各物质同时存在，不能作为化学平衡状态判断的依据；从反应方程式看反应体系中总的物质的量始终不变，不能作为判断依据。 5．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2 mol的CO同时生成2 mol的CO2 B．两个H—O键断裂的同时有一个H—H键断裂 C．反应容器内的压强不再发生变化 D．混合气体的平均相对分子质量不发生变化 答案：B 解析：A项，单位时间内消耗2 mol 的CO同时生成2 mol 的CO2，均表示正反应速率，不能判断反应达到平衡；B项，说明H2O的分解速率(v正)与H2的消耗速率(v逆)相等，即v正(H2O)＝v逆(H2)，能判断反应达到平衡；C项，由于该反应前后气体的物质的量不变，故压强始终不变，不能说明可逆反应达到平衡；D项，混合气体的总质量不变，总物质的量不变，反应前后混合气体的平均相对分子质量不变，故不能说明反应达到平衡状态。 课时作业 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．一定条件下，某容积不变的密闭容器中，发生可逆反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)，下列不能说明该反应已达到化学平衡状态的是(　　) A．v正(CO)＝v逆(H2O) B．体系的压强不再发生变化 C．生成n mol CO的同时生成n mol H2 D．断裂1 mol H—H键的同时断裂2 mol H—O键 答案：C 解析：A项，若v正(CO)＝v逆(H2O)，则有v正(H2O)＝v逆(H2O)，说明反应已达到平衡；B项，反应前后气体的物质的量发生变化，容器中压强不再改变，能说明反应已达到平衡；C项，根据反应可知，生成n mol CO的同时生成n mol H2，反应都为正向进行，不能说明反应已达到平衡；D项，断裂1 mol H—H键时生成2 mol H—O键，同时断裂2 mol H—O键说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡。 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 答案：B 解析：假设反应逆向进行到底： N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 某时刻浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2 改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2 终态浓度(mol·L－1) 0.2 0.6 0 假设反应正向进行到底： N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 某时刻浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2 改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2 终态浓度(mol·L－1) 0 0 0.4 平衡体系中各物质的浓度范围为0＜c(N2)＜0.2，0＜c(H2)＜0.6，0＜c(NH3)＜0.4，A、D错误。反应到达平衡时，不可能存在c(N2)增大，而c(H2)减小的情况，C错误。 3．以下可逆反应，在给定的条件下一定达到了化学平衡状态的是(　　) A．N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)[在混合气体中φ(NH3)＝33.3%] B．CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)(在恒容容器中，容器内压强不再变化) C．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)(在恒压条件下，总质量不再改变) D．2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)(在恒容条件下，气体颜色不再改变) 答案：D 解析：φ(NH3)＝33.3%不能说明达到平衡状态；等体积反应，p总始终为恒量；总质量始终为恒量，不能作为判断是否达到平衡状态的依据。 4．一定条件下，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下表所示，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之后反应到达平衡状态，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 答案：B 5．用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副产物HCl，利用下列反应可实现氯的循环利用：4HCl(g)＋O2(g) 2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH<0。在恒温恒容的密闭容器中，充入4 mol HCl、1 mol O2发生上述反应，下列示意图正确且能说明反应最终达到平衡状态的是(　　) A．①②③ B．②③ C．③ D．④ 答案：D 解析：在恒容密闭容器中发生题述反应，反应物与生成物都是气体，密度在反应过程中始终不变，图①不正确；ΔH与反应时间无关，图②不能说明反应最终达到平衡状态；容器中开始未充入生成物，逆反应的初始速率为0，图③不正确。图④示意图正确且能说明反应最终达到平衡状态。 6．在一个固定容积的密闭容器中，可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)中，当m、n、p、q为任意正整数时，一定能判断反应达到平衡的是(　　) A．体系压强不再发生变化 B．反应速率vA∶vB∶vC∶vD＝m∶n∶p∶q C．容器内气体的密度不再改变 D．各组分的物质的量浓度不再改变 答案：D 解析：若m＋n＝p＋q，反应体系压强始终不变，故A项不能说明反应已平衡；在反应过程中，始终存在vA∶vB∶vC∶vD＝m∶n∶p∶q关系，故B项不能说明反应已平衡；在密闭容器中，混合气体质量始终不变，故容积固定的容器中气体的密度始终不变，C项不能说明反应已平衡。 7．在两个绝热恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应： 甲：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) 乙：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) 现有下列状态：①混合气体平均相对分子质量不再改变　②各气体组分浓度相等　③反应体系中温度保持不变　④断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍　⑤混合气体密度不变　⑥单位时间内，消耗水蒸气质量与生成氢气质量比为9∶1 其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是(　　) A．①②⑤ B．③④ C．②⑥ D．④⑤⑥ 答案：B 解析：①平均相对分子质量是混合气体的质量和混合气体的总的物质的量的比值，乙反应中混合气体质量、物质的量都不变，则反应中平均相对分子质量一直不变，混合气体平均相对分子质量不再改变不能说明反应达到平衡，不正确；②达到化学平衡时各组分的浓度不再发生变化，但各组分的浓度不一定相等，不正确；⑤密度是混合气体的质量和容器容积的比值，在反应过程中，乙中混合气体质量和容器容积始终不变，不正确；⑥反应方向是相同的，不正确。 8．某温度下在2 L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应的化学方程式为2X(g)＋3Y(g) 2Z(g) B．容器内气体的密度保持不变不能说明该反应达到平衡状态 C．1 min时，正反应速率小于逆反应速率 D．0～2 min内X的反应速率为0.75 mol·L－1·min－1 答案：B 解析：从图中可以看出，X、Y为反应物，Z为生成物，在反应进行到2 min时反应达平衡，此时X、Y、Z的物质的量的变化量分别为2 mol、1 mol、2 mol，则该反应的化学方程式为2X(g)＋Y(g) 2Z(g)，A不正确；容器内气体的质量和体积不变，则密度始终不变，所以当密度保持不变时，不能说明该反应达到平衡状态，B正确；1 min后，反应物的物质的量继续减小，则反应仍然正向进行，此时正反应速率大于逆反应速率，C不正确；0～2 min内v(X)＝＝0.5 mol·L－1·min－1，D不正确。 9．一定条件下，向2 L恒容密闭容器中加入3 mol X和1 mol Y，发生反应3X(g)＋Y(g) xM(g)＋2N(s)。2 min末该反应达到平衡状态，生成0.8 mol N，并测得M的浓度为0.4 mol·L－1。下列判断错误的是(　　) A．x＝2 B．0～2 min内，X的平均反应速率为0.3 mol·L－1 ·min－1 C．Y平衡时的物质的量为0.4 mol D．混合气体的密度不再变化时，该反应达到了平衡状态 答案：C 解析：平衡时生成的M的物质的量为0.4 mol·L－1×2 L＝0.8 mol，生成物的物质的量之比等于化学计量数之比，故0.8 mol∶0.8 mol＝x∶2，解得x＝2，达到平衡时n(Y)＝1 mol－×0.8 mol＝0.6 mol，C错误。 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 答案：C 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，反应速率也不变，正确；D项，设X的变化量为x mol，列三段式： 　　　　　X(g)＋　3Y(g) 2Z(g) 起始/mol 0.3 0.3 0 变化/mol x 3x 2x 变后/mol 0.3－x 0.3－3x 2x X的体积分数为×100%＝50%，X的体积分数始终保持不变，则X的体积分数保持不变不能说明反应已达到平衡，错误。 二、非选择题 11．一定温度下，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________(填“达到”或“未达到”)化学平衡状态。 (3)在t3时刻v正________(填“>”“<”或“＝”)v逆，理由是________________________________ _________________________________________________。 答案：(1)2NM (2)n(M)＝n(N)　未达到 (3)＝　M和N的物质的量不再发生变化，所以反应已达到平衡状态，故v正＝v逆 12．一定温度下，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到平衡的是________(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：(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%。 (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，说明反应已达到平衡状态；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。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$