2.2.1 化学平衡状态 讲义 -2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

2.2.1 化学平衡状态 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 根基训练：轻松练习，关注重点，梳理难点 拔高提升：深度演练，能力提升，高阶练习 基础巩固 1 1.可逆反应 （1）概念：在相同条件下，既能向___________进行，同时又能向___________进行的反应。 （2）特征 ______性——可逆反应分为方向相反的两个方向：正反应方向和逆反应方向。 ______性——正、逆反应是在相同条件下，同时进行。 ______性——反应物的转化率小于100%，反应物与生成物共存。 2．化学平衡状态：在一定条件下，______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_________或_________保持恒定的状态。也就是在给定条件下，反应达到了“_________”，这种状态称为化学平衡状态，简称为化学平衡。 3．化学平衡的特征 逆：研究的对象是_________反应。 等：v正_____ v逆。 动：化学平衡是一种_______平衡，此时反应并未停止。 定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)保持_________。 变：若外界条件改变，平衡可能发生_________，并在新条件下建立新的平衡。 根基训练 2 1.下列关于可逆反应的叙述正确的是( ) A.可逆反应是指既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应 B.与互为可逆反应 C.对于可逆反应，当正反应速率增大时，逆反应速率就会减小 D.密闭容器中的反应开始后，三种气体一定同时存在 2.一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行可逆反应：，下列能表明该反应已达到化学平衡状态的是( ) ①；②的体积分数不再变化；③容器内气体压强不再变化；④4mol键断裂的同时，有键断裂；⑤混合气体的体积不再变化 A.①②③④ B.②④⑤ C.①②③ D.③④⑤ 3.在绝热的固定容积密闭容器中，发生反应。下列叙述中能说明反应已经达到平衡状态的个数为( ) ①体系温度不再改变 ②体系压强不再改变 ③混合气体密度不再改变 ④混合气体的平均摩尔质量不再改变 ⑤体系内气体颜色不再变化 ⑥ ⑦HI（g）的体积分数不再发生变化 A.3 B.4 C.5 D.6 4.如图是可逆反应在反应过程中的反应速率与时间的关系曲线，下列叙述正确的是( ) A.时，反应达到限度，不再进行 B.时，各物质浓度相等 C.时， D.时，反应只向正反应方向进行 5.下列描述的化学反应状态中，其中不一定达到平衡状态的是( ) A.恒温、恒容条件下，反应体系中气体的颜色保持不变 B.绝热、恒容条件下，反应体系中气体的压强保持不变 C.恒温、恒容条件下，反应体系中气体的密度保持不变 D.真空恒容容器中，，氨气的体积分数不变 6.已知：。T ℃时，在容积为2 L的恒容密闭容器中，起始加入和，达到平衡时生成（s）。下列叙述能说明反应达到平衡状态的是( ) A.的浓度是的浓度的2倍 B.容器中混合气体的压强不变 C.反应放出的热量为 D.消耗的同时生成 7.一定条件下，在四个恒容密闭容器中分别进行下列反应，其中依据“容器内气体压强不变”可判定该反应达到平衡状态的是( ) A. B. C. D. 8.将和2 mol Y充入容积为2 L的密闭容器中，发生反应，后达到平衡状态，生成0.8 mol Z，测得Q的浓度为，下列叙述错误的是( ) A.a的值为2 B.平衡时，X的浓度为 C.平衡时，Y的转化率为 D.内，平均反应速率 9.在恒容密闭容器中，CO和混合加热生成羰基硫的反应为。下列说法能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是( ) A.正、逆反应速率都等于零 B.CO、、COS、的浓度相等 C.CO、、COS、的物质的量分数均不再变化 D.CO、、COS、在容器中共存 10.恒温下，将与的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：。 （1）某时刻t时，测得，，则_______。 （2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L（标准状况），其中的体积分数为。则平衡时的物质的量为_______。 （3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比_______。 （4）原混合气体中，_______。 （5）达到平衡时，和的转化率之比_______。 思维拓展 3 1.模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方法，对于反应，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( ) A. B. C. D. 2.工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得，其中一步反应的原理为，下列选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是( ) A.单位时间内消耗的同时生成1 mol的 B.两个H—O键断裂的同时有两个C=O键断裂 C.反应容器内的气体密度不再发生变化 D.混合气体的平均相对分子质量不发生变化 3.在一定温度下，向一个容积可变的容器中通入和及固体催化剂，使之发生反应：，一段时间后达到平衡状态，平衡时容器内气体总的物质的量为起始时的90%。下列说法正确的是( ) A.达到平衡时，的转化率约为33.3% B.达到平衡时，反应放出的热量为294.9 kJ C.达到平衡时，的物质的量为2 mol D.达到平衡时，用表示的反应速率为 4.为了探究溶液和KI溶液的反应是否存在一定的限度，取的KI溶液，滴加的溶液56滴，充分反应。下列实验能说明溶液中存在化学平衡“”的是( ) 实验编号 实验操作 实验现象 ① 滴入KSCN溶 溶液变红色 ② 滴入溶 有黄色沉淀生成 ③ 液滴入溶液 有蓝色沉淀生成 ④ 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色 已知离子方程式：（蓝色沉淀） A.① B.③ C.②③④ D.①②④ 5.恒温恒容条件下，下列叙述可以作为可逆反应：达到平衡状态的标志的是( ) A.HI的生成速率与HI的消耗速率相等 B.单位时间内消耗，同时消耗 C.容器内的压强不再变化 D.混合气体的密度不再变化 6.向容积为1.00 L的密闭容器中通入一定量的和的混合气体，发生反应：。体系中各物质浓度随时间的变化如图所示。下列有关说法正确的是( ) A.64s时，反应达到化学平衡状态 B.到达化学平衡前混合气体的颜色逐渐变深 C.容器中气体的总物质的量浓度最多为 D.若该容器与外界无热传递，则反应达到平衡前，容器内气体的温度逐渐升高 7.可逆反应，已知起始浓度，，浓度均等于0，反应开始2秒后达到平衡状态，此时D的平衡浓度为，则下列说法不正确的是( ) A.反应速率 B.C的平衡浓度为 C.A的转化率为 D.B的平衡浓度为 8.甲、乙均为容积为2 L的恒容密闭容器。相同温度下，向甲中充入0.2 mol与发生反应，5 min时达平衡，测得反应放出热量17.82 kJ；向乙中充入气体，达平衡时测得反应吸收热量1.98 kJ。下列说法正确的是( ) A.甲、乙中气体密度不变时，均可认为反应达到平衡状态 B.升高温度，甲中反应速率减慢，乙中反应速率加快 C.乙中反应的热化学方程式为 D.甲中从反应开始到达到平衡，用表示的平均反应速率为 9.在一个不导热的恒容密闭容器中通入和，一定条件下使反应达到平衡状态，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是( ) A.反应物浓度：A点小于C点 B.该反应的正反应为吸热反应 C.C点时反应进行的程度最大 D.时，生成的物质的量：AB段小于BC段 10.298 K时，在容积为2 L的密闭容器中发生反应：，开始时加入2 mol A、1 mol B、1 mol C，在时反应达到平衡状态，测得B的物质的量为，C的浓度为。 （1）_________。 （2）0~tmin内，用A的浓度变化表示该反应的平均速率为________（用含t的代数式表示）。 （3）若开始时体系的压强为2MPa，则平衡后B的分压为________MPa（已知B的分压=反应体系总压×B的物质的量分数）。 （4）若将容器的容积变为1 L，化学反应速率将________（填“增大”“减小”或“不变”，下同）。 若保持容器的容积不变，向容器内加入1mol（不参与反应），化学反应速率将________。 （5）如图，y轴表示下列选项中的物理量，其中与图相符，且可以判断题述反应达到化学平衡状态的选项是________（填序号）。 a.气体的压强 b.气体的平均摩尔质量 c.气体的密度 d.B与C的体积分数之比 答案以及解析 基础巩固 1.（1）正反应方向 逆反应方向 （2）双向 双同 共存 2.可逆 相等 质量 浓度 限度 3.可逆 等于 动态 不变 移动 根基训练 1.答案：D 2.答案：A 解析：①由题给化学方程式可知，当时，有，说明反应达到化学平衡状态，符合题意；②的体积分数不再变化，即的量不再改变，说明反应达到化学平衡状态，符合题意；③该反应前后气体的总物质的量发生改变，容器容积不变，则容器内压强在改变，故容器内气体压强不再变化，说明反应达到化学平衡状态，符合题意；④H-O键断裂表示发生正反应，H-F键断裂表示发生逆反应，由题给化学方程式可知二者关系式为1：1，故4 mol H-O键断裂的同时，有4 mol H-F键断裂，能够说明反应达到化学平衡状态，符合题意；⑤容器容积不变，则混合气体的体积不再变化，不能说明反应达到化学平衡状态，不合题意；由分析可知，①②③④符合题意，A正确。 3.答案：B 解析：该反应存在热效应，在绝热的固定容积密闭容器中，体系温度随着反应进行而改变，①体系温度不再改变，说明反应已经达到平衡状态；在绝热的固定容积密闭容器中，温度改变，压强也跟着改变，②体系压强不再改变，说明反应已经达到平衡状态；反应过程中，气体总质量不变，容器容积V不变，则混合气体密度一直不变，③混合气体密度不再改变，不能说明反应已经达到平衡状态；反应过程中，气体总质量和总物质的量均不变，则混合气体的平均摩尔质量一直不变，①混合气体的平均摩尔质量不再改变，不能说明反应已经达到平衡状态；（g）是紫色的，随着反应的正向进行，混合气体的颜色会逐渐变浅，当达到平衡状态时，混合气体的颜色不再改变，⑤体系内气体颜色不再变化，能说明反应已经达到平衡状态；没有标明反应进行的方向，⑥，不能说明反应已经达到平衡状态；随着反应的正向进行，HI（g）的体积分数逐渐增大，当达到平衡状态时，HI（g）的体积分数不再改变，⑦HI（g）的体积分数不再发生变化，说明反应已经达到平衡状态；①②⑤⑦均能说明反应已经达到平衡状态，共有4个。故选B。 4.答案：C 解析：时反应达到平衡状态，正、逆反应速率相等但不为0，反应没有停止，而是呈动态平衡状态，A错误；图中条件仅能判断时达到反应限度，无法判断各物质浓度，B错误；由图像易得时正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，但反应速率不为0，C正确；时正反应速率大于逆反应速率，反应向正反应方向进行的同时也向逆反应方向进行，D错误。 5.答案：D 解析：由于为无色气体，溴蒸气为红棕色气体，恒温、恒容条件下气体的颜色保持不变，说明溴蒸气的量不变，故反应达到化学平衡状态，A不符合题意；由于该反应前后气体的化学计量数之和相等，反应前后气体的总物质的量不变，绝热、恒容条件下，体系的压强保持不变，说明体系温度不变，能说明反应达到平衡状态，B不符合题意；由于C为固体，反应前后气体的质量改变，恒温、恒容条件下，反应前后体系中气体的密度也改变，故体系中气体的密度保持不变能说明反应已经达到化学平衡状态，C不符合题意；真空恒容容器中，反应起始时，容器中没有气体，反应过程中生成的氨气和的体积比始终为2：1，故氨气的体积分数始终为，因此恒容密闭容器中氨气的体积分数不变，不能说明反应达到平衡状态，D符合题意。 6.答案：B 解析：的浓度始终为的2倍，不能说明反应达到平衡，A不符合题意；该反应是气体分子数减小的反应，容器中混合气体的压强不变，说明各气体的分子数不变，反应达到平衡，B符合题意；反应达到平衡时，生成（s），反应放出0.6热量，故反应放出0.3热量时，未达到平衡，C不符合题意；根据已知热化学方程式可知，任何时间段，若消耗 （g）的同时一定生成（g），故无法判断反应是否是平衡状态，D不符合题意。 7.答案：B 解析：A、C、D三项中反应前后气体的物质的量均不发生改变，所以在一定条件下，在恒容密闭容器中压强均不发生改变。B项反应前后气体的物质的量发生改变，所以当容器内气体压强不变时，说明反应达到平衡状态。 8.答案：B 解析：平衡时，生成0.8 mol Z，测得Q的浓度为，则生成的Q的物质的量，故，解得，A正确；平衡时，生成0.8molZ，则参加反应的X的物质的量为，故平衡时X的物质的量为，平衡时，X的浓度为，B错误；平衡时，生成0.8 mol Z，则参加反应的Y的物质的量为，故Y的转化率为，C正确；内，，平均反应速率，D正确。 9.答案：C 解析：达到化学平衡时，正、逆反应速率相等，但都不等于零，A不符合题意；达到化学平衡状态时，CO、、COS、的浓度不再改变，但不一定相等，即CO、、COS、的浓度相等不一定达到化学平衡状态，B不符合题意；CO、、COS、在容器中共存，只能说明该反应是可逆反应，不能说明已经达到化学平衡状态，D不符合题意。 10.答案：（1）13 （2）8mol （3）5：4 （4）13：27 （5）9：13 解析：（1）变化的物质的量之比等于化学计量数之比，所以，解得。 （2）反应达平衡时，混合气体的物质的量，其中的物质的量为。 （3） 平衡时，的含量（体积分数）为，所以，解得，所以平衡混合气体的组成为：氮气为9mol，氢气为15mol，氨气为8mol，则原混合气体与平衡混合气体的物质的量之比。 （4）由（1）知，由（3）知，所以。 （5）由（1）、（3）可知，开始时氮气的物质的量为13mol，氢气的物质的量为27mol，平衡时参加反应的氮气的物质的量为4mol，参加反应的氢气的物质的量为12mol，所以达到平衡时，和的转化率之比。 思维扩展 1.答案：C 解析：可逆反应中反应物与生成物同时存在，C符合题意。 2.答案：B 解析：单位时间内消耗1 mol的，表示的是正反应速率，生成1 mol的，表示的也是正反应速率，无法说明反应达到平衡状态，A不符合题意；在恒容密闭容器中，混合气体的质量和体积始终不变，则混合气体的密度始终不变，所以反应容器内的气体密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，C不符合题意；该反应是气体总物质的量不变的可逆反应，根据，混合气体的相对分子质量始终不发生变化，所以相对分子质量不变不能说明反应达到平衡状态，D不符合题意。 3.答案：A 解析：设的转化率为x，根据题意可列三段式如下： 平衡时容器内气体总的物质的量为起始时的90%，则，解得33.3%，达到平衡时的转化率约为33.3%，A符合题意；达到平衡时，反应放出的热量，B不符合题意；达到平衡时，的物质的量，C不符合题意；条件不足，无法计算平衡时反应容器的体积，无法计算化学反应速率，D不符合题意。 4.答案：A 解析：在的KI溶液中滴加的溶液56滴，充分反应后过量。若不是可逆反应，全部转化为，则溶液中无，故只需要证明溶液中含，即能证明此反应为可逆反应，能建立化学平衡。向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红，则说明溶液中有，即能说明反应存在平衡，故①正确；向溶液中滴入溶液，有黄色沉淀生成，溶液中过量，无论是否存在反应平衡，都会有黄色沉淀生成，所以不能说明反应存在平衡，故②错误；无论反应存不存在化学平衡，溶液中均存在，滴入溶液均有蓝色沉淀生成，所以不能说明反应存在平衡，故③错误；无论反应存不存在平衡，溶液中均有，滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色，故不能证明存在平衡，故④错误；能说明溶液中存在化学平衡“”的只有①，故选A。 5.答案：A 解析：HI的生成速率与HI的消耗速率相等，说明反应达到平衡状态，A正确；单位时间内消耗，同时消耗，表示同一反应方向，无法判断反应是否达到平衡状态，B错误；反应两边化学计量数相等，恒温容器内的压强始终不变，不能说明反应达到平衡状态，C错误；恒容条件下，混合气体的总质量不变，故混合气体的密度始终不变，无法判断反应是否达到平衡状态，D错误。 6.答案：B 解析：由图可知，64s后二氧化氮和四氧化二氮的浓度依然发生改变，说明反应未达到化学平衡状态，A错误；二氧化氮气体为红棕色，四氧化二氮为无色，由图可知，平衡前二氧化氮的浓度增大，则混合气体的颜色逐渐变深，B正确；随着反应的进行，体系内气体总物质的量浓度增大，当达到平衡时，容器中气体的总物质的量浓度最多为，C错误；由反应方程式可知，该反应为吸热反应，则该容器与外界无热传递，则反应达到平衡前容器内气体的温度逐渐降低，D错误。 7.答案：B 解析：平衡时，D的浓度为，运用三段式 A项，，正确；B项，C的平衡浓度为，错误；C项，A的转化率为，正确；D项，B的平衡浓度为，正确。 8.答案：D 解析：反应前后混合气体总质量不变，容器恒容，由可知，甲、乙中气体密度始终不变，故密度不变不能作为反应是否达到平衡的依据，A错误；升高温度，两个容器中的反应速率都加快，B错误；两个容器最终达到等效平衡，由题意可知，若乙中平衡后继续分解直到分解完全，则会再吸收17.82kJ的热量，即完全分解吸收的热量为，故完全分解，其焓变应为，C错误；甲中的反应放出17.82kJ的热量，与焓变值相比较可以知道，此时达到平衡时二氧化硫的转化率为，所以用表示的平均反应速率为，D正确。 9.答案：D 解析：A点到C点时正反应速率增大，反应物浓度随时间不断减小，所以反应物浓度：A点大于C点，A错误：从A点到C点正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，B错误：化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，C点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡，C错误：随着反应的进行，正反应速率越快，生成氢气的产率将逐渐增大，时，的产率：AB段小于BC段，D正确。 10.答案：（1）2 （2） （3）1 （4）增大；不变 （5）b 解析：（1）由题意可列三段式： 同一反应中各物质的物质的量转化量之比等于其化学计量数之比，即。 （2）内，，容器容积为，，。 （3）反应开始前，气体的总物质的量为4 mol，体系的压强为2 MPa，平衡时气体的总物质的量为，在同温同体积条件下，反应前后的压强之比等于其气体的物质的量之比，即平衡时体系的总压强为，B的分压=反应体系总压×B的物质的量分数。 （4）气体反应中缩小容积，压强增大，化学反应速率将增大，若将容器的容积变为1 L，则化学反应速率将增大；保持容器的容积不变，向容器内加入（不参与反应），各物质浓度不变，化学反应速率将不变。 （5）题述反应中气体的压强先增大后不变，与题图不符，a错误；题述反应中气体的总质量不变，气体的总物质的量先增大后不变，因此气体的平均摩尔质量先减小后不变，与题图相符，且可以依此判断反应达到化学平衡状态，b正确；题述反应中气体的总质量不变，容器容积不变，因此气体的密度一直不变，与题图不符，c错误；开始时B与C的体积分数之比为1：1，反应达到平衡时B与C的体积分数之比为4：3，因此B与C的体积分数之比先增大后不变，与题图不符，d错误。 学科网（北京）股份有限公司 $