第2章 第2节 第1课时 化学平衡状态-【正禾一本通】2025-2026学年高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义教师用书（人教版单选）

第二节　化学平衡 第1课时　化学平衡状态 1．从可逆反应化学平衡状态的建立过程，认识化学平衡是一种动态平衡。 2．熟知化学平衡状态的特征，建立化学平衡状态判断方法的思维模型 「任务」　辨识化学平衡状态的特点及判断 已知2Fe3+＋2I－⥫⥬2Fe2+＋I2。实验：取5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液，加入1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，振荡，观察现象。 问题1.如何判断上述反应已经停止？ 提示：根据溶液颜色不再改变可知反应已经停止。 问题2.如何判断Fe3+是否有剩余？ 提示：可取少量反应后溶液于洁净的试管中，加入KSCN溶液检验是否有Fe3+剩余。 1．化学平衡状态的建立 在一定条件下的容积不变的密闭容器中进行合成氨的反应： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) (1)把N2和H2在一定条件下充入密闭容器中发生反应，N2、H2、NH3的浓度变化如下图所示： 随着反应的进行，体系中NH3的浓度逐渐增大，而N2和H2的浓度逐渐减小。到达t1时刻时，N2、H2、NH3的浓度均不再改变，即反应达到了化学平衡状态。 (2)把NH3在一定条件下充入密闭容器中发生反应，N2、H2、NH3的浓度变化如下图所示： 随着反应的进行，体系中N2和H2的浓度逐渐增大，而NH3的浓度逐渐减小，到达t2时刻时，N2、H2、NH3的浓度均不再改变，即反应达到了化学平衡状态。 2．化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 3．化学平衡状态的特点 (1)所有的化学反应都存在化学平衡状态(×) (2)可逆反应中反应物与产物共存(√) (3)当一个可逆反应达到平衡状态时，体系中只存在生成物(×) (4)化学平衡状态时，各物质的浓度之比等于化学计量数之比(×) (5)化学平衡状态时，反应物与生成物的浓度保持不变(√) (6)化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且等于零(×) 突破1　化学平衡状态及建立 【例1】 (2025·山东泰安联考)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0.3 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.4 mol·L-1。当反应达到平衡时，不可能存在的是(　　) A．c(SO2)＝0.5 mol·L-1 B．c(O2)＋c(SO2)＝0.5 mol·L-1 C．c(O2)＋c(SO3)＝0.85 mol·L-1 D．c(SO2)＋c(O2)＋c(SO3)＝0.75 mol·L-1 解析：选C。若反应正向进行完全，则 　　　　　　　　2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g) c始/(mol·L-1)　 0.3 0.1 0.4 Δc/(mol·L-1)　 0.2 0.1 0.2 c平/(mol·L-1)　 0.1 0 0.6 若反应逆向进行完全，则 　　　　　　　　2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g) c始/(mol·L-1)　 0.3 0.1 0.4 Δc/(mol·L-1)　 0.4 0.2 0.4 c平/(mol·L-1)　 0.7 0.3 0 0．1 mol·L-1＜c(SO2)＜0.7 mol·L-1、0.1 mol·L-1＜c(O2)＋c(SO2)＜1 mol·L-1，A、B项可能；0.3 mol·L-1＜c(O2)＋c(SO3)＜0.6 mol·L-1，C不可能；0.7 mol·L-1＜c(SO2)＋c(O2)＋c(SO3)＜1.0 mol·L-1，D可能。 极端假设法确定物质的浓度范围 (1)原理：可逆反应不可能进行完全，反应体系各物质同时共存。 (2)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。 突破2　从“动态”“静态”视角判断化学平衡状态 【例2】 在一定温度下，向2 L固定容积的密闭容器中通入1 mol CO2、3 mol H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0。能说明该反应已达到平衡状态的是(　　) A．混合气体的平均相对分子质量不变 B．体系中＝，且保持不变 C．混合气体的密度不随时间变化 D．单位时间内有n mol H—H键断裂，同时有n mol O—H键生成 解析：选A。该反应全是气体，且反应前后气体的物质的量改变，当混合气体的平均相对分子质量不变，说明反应已达平衡，A正确；、ρ是不变量，不能说明反应是否达平衡，B、C错误；单位时间内有n mol H—H键断裂，同时有n mol O—H键生成，二者均表示v正，不能说明反应是否达平衡，D错误。 判断化学平衡状态的方法 1．动态标志：v正＝v逆≠0 (1)同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。 (2)不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bB⥫⥬cC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。 2．静态标志：各种“量”不变 (1)各物质的质量、物质的量或浓度不变。 (2)各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。 (3)温度、压强(化学方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。 总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为判断平衡的标志。 1．当可逆反应只有一种气体或只是生成物(或反应物)是气体，某一气体的体积分数不变，不能作为判断平衡的标志。 2．化学平衡状态判断的“三关注” 关注反应条件 是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器 关注反应特点 是等体积反应，还是非等体积反应 关注特殊情况 是否有固体参加或生成，或固体的分解反应 1．(2025·安徽滁州高二期中)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在绝热条件下使其达到分解平衡：H2NCOONH4(s)⥫⥬2NH3(g)＋CO2(g)。能判断该反应已经达到化学平衡状态的是(　　) ①2v正(NH3)＝v逆(CO2) ②密闭容器中温度不变 ③密闭容器中混合气体的密度不变 ④断裂NH3中的3 mol N—H键的同时形成CO2中的1 mol 键 ⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变 ⑥混合气体总质量不变 ⑦密闭容器中CO2的体积分数不变 A．①②③⑤⑦ B．②③④⑤⑥ C．①③④⑤⑥ D．②④⑤⑥⑦ 解析：选B。①v正(NH3)＝2v逆(CO2)，表明正、逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，①错误；②绝热条件下，容器内温度为变量，当密闭容器中温度不变时，表明达到平衡状态，②正确；③H2NCOONH4(s)为固体，混合气体的质量为变量，容器体积不变，则密闭容器中混合气体的密度为变量，当容器内混合气体的密度不变时，表明达到平衡状态，③正确；④断裂NH3中的3 mol N—H键说明消耗1 mol NH3，形成CO2中的1 mol键说明生成0.5 mol CO2，即v逆(NH3)＝2v正(CO2)，表明正、逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，④正确；⑤H2NCOONH4(s)为固体，混合气体的总物质的量为变量，当密闭容器混合气体的总物质的量不变时，表明达到平衡状态，⑤正确；⑥H2NCOONH4(s)为固体，混合气体总质量为变量，当混合气体的总质量不变时，表明达到平衡状态，⑥正确；⑦只有NH3(g)、CO2(g)为气体，且二者的物质的量之比始终为2∶1，则密闭容器中CO2的体积分数始终不变，不能判断平衡状态，⑦错误。 2．298 K时，将20 mL 3x mol·L-1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L-1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)⥫⥬AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。 下列可判断反应达到平衡的是______(填字母)。 a．溶液的pH不再变化 b．v(I－)＝2v(AsO) c．c(AsO)/c(AsO)不再变化 d．c(I－)＝y mol·L-1 解析：a项，随反应进行，溶液的pH不断降低，当pH不再变化时，说明反应达到了平衡；b项，速率之比等于化学计量数之比，该结论在任何时刻都成立，故无法判断是否达到平衡；c项，随反应进行，c(AsO)不断增大，c(AsO)不断减小，当二者比值不变时，说明二者浓度不再改变，则反应达到平衡；d项，由图像并结合化学方程式可知，平衡时c(I－)＝2y mol/L，故当c(I－)＝y mol/L时，反应未达到平衡。 答案：ac 3．一定压强下，向10 L密闭容器中充入1 mol S2Cl2(g)和1 mol Cl2(g)，发生反应S2Cl2(g)＋Cl2(g)⥫⥬2SCl2(g)。Cl2与SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示： A、B、C、D四点对应状态下，达到平衡状态的有________。 解析：当反应达到平衡时正、逆反应速率相等，所以平衡时2v消耗(Cl2)＝v消耗(SCl2)，据图可知B、D两点对应状态下满足条件，所以B、D为平衡状态。 答案：BD 1．(2025·北京第五十五中期中)已知：K3[Fe(CN)6]溶液是检验Fe2+的试剂，若溶液中存在Fe2+，将产生蓝色沉淀。将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合液分别完成下列实验，能说明下列溶液中存在化学平衡“2Fe3+＋2I－⥫⥬2Fe2+＋I2”的是(　　 ) 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 A．① B．②和④ C．③和④ D．①和③ 解析：选A。0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，I－过量，若不是可逆反应，Fe3+全部转化为Fe2+，则溶液中无Fe3+，只要证明有Fe3+存在，即可证明此反应是可逆反应。向混合溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红，说明含有Fe3+，A正确。 2．在恒温恒容密闭容器中加入足量的Fe2O3和CO，模拟高炉炼铁的反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)⥫⥬2Fe(s)＋3CO2(g)。下列情况表明该可逆反应达到平衡状态的是(　　) A．容器中气体的压强不再改变 B．容器中气体的密度不再改变 C．CO和CO2的正反应速率相等 D．CO和CO2物质的量之比为1∶1 解析：选B。该反应是反应前后气体物质的量不变的反应，反应在恒温恒容密闭容器中进行，则反应前后气体的压强始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，A不符合题意；该反应有固体参加，则质量发生变化，恒容下，体积不变，密度是变量，密度不变说明反应达到平衡状态，B符合题意；由于化学方程式中CO和CO2的化学计量数相等，则二者的正反应速率始终相等，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，C不符合题意；D项有可能达到平衡状态。 3．科学家已成功利用二氧化碳合成甲醇，CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0，在绝热恒容的容器中一定能说明反应达到化学平衡状态的是(　　) A．3v正(H2)＝v逆(CH3OH) B．容器中气体的温度保持不变 C．混合气体的密度不变 D．n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)＝1∶3∶1∶1 解析：选B。根据反应得v正(H2)＝3v逆(CH3OH)时反应达到平衡，A错误；该反应的正反应为放热反应，恒容绝热条件下，随反应进行容器内气体温度升高，当容器内气体温度保持不变时，正、逆反应速率相同，反应达到平衡，B正确；在恒容容器中，气体的质量和体积一定，气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，C错误；物质的量之比不能说明反应是否达到平衡状态，D错误。 4．在425 ℃时，在1 L密闭容器中充入下列气体物质进行反应并达到平衡。分析下图并判断下列说法不正确的是(　　) A．同温同压下，只要物质比例适当，从正、逆方向都可以建立同一平衡状态 B．上述图像表示的反应为H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g) C．图甲H2的转化率与图乙HI的转化率之和为100% D．相同条件下，分别从正、逆方向建立等同的平衡状态，所需时间相同 解析：选D。比较图甲和图乙可知，两平衡状态的c(HI)、c(H2)、c(I2)相同，化学方程式均为H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)，图甲中H2的转化率＝×100%＝79%，图乙中HI的转化率＝×100%＝21%，A、B、C项正确；分别从正、逆方向建立等同的平衡状态，所需时间t1和t2可能相同，也可能不同，图中并未给出明确关系，D项错误。 5．在恒温恒容条件下，将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)　ΔH>0，反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。 A、B、C、D四个点中，表示化学反应处于平衡状态的是_______点。从起点开始首次达到平衡时，以NO2表示的反应速率v(NO2)＝_______mol·L-1·min-1。 答案：BD　0.04 学科网（北京）股份有限公司 $