6.2 化学平衡 第1课时（同步讲义）化学沪科版必修第二册

第六章 化学反应速率和化学平衡 第二节 化学平衡 第1课时 可逆反应与化学平衡 教学目标 1.理解可逆反应的概念，掌握化学平衡的建立过程与本质特征。 2.能结合反应速率变化分析平衡形成，初步学会判断平衡状态。 3.树立化学平衡思想，发展证据推理与模型认知核心素养。 重点和难点 重点：可逆反应的特点、化学平衡的建立与五大特征。 难点：理解化学平衡的动态平衡本质，掌握平衡状态的核心判断依据。 ◆知识点一 可逆反应的概念 1．可逆反应 （1）概念：在 下，既能向 方向进行同时又能向 方向进行的反应。 （2）表示方法：用表示，把从左向右的反应称作 ，从右向左的反应称作 。 （3）特征：可逆反应的正、逆反应的条件 ，反应 （填“能”或“不能”，下同）进行到底，反应物 实现完全转化，反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存。 （4）能量转化类型相反：若正反应放热，则逆反应 热。 2．不可逆反应 在一定条件下，如果反应物能够 转化为生成物，我们称为不可逆反应，用“===”表示。 即学即练 1．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．下列关于可逆反应的叙述中，不正确的是 A．任何可逆反应都有一定的反应限度 B．反应条件改变，可逆反应的反应限度可能改变 C．可逆反应达到平衡时，反应停止 D．可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率一定相等 3．下列反应不属于可逆反应的是 A．SO2+H2O=H2SO3与H2SO3=SO2+H2O B．2H2O2H2↑+O2↑与2H2+O22H2O C．2SO2+O22SO3与2SO32SO2+O2 D．H2+I22HI与2HIH2↑+I2↑ ◆知识点二 化学平衡的建立 （1）反应开始时，v正 v逆。 （2）反应过程中，v正逐渐 ，v逆逐渐 ，反应物浓度逐渐 ，生成物浓度逐渐 。 （3）平衡状态时，v正 v逆≠0，各组分的浓度不再随时间的变化而变化。 易错提醒 1．可逆反应，才有化学平衡状态。 即学即练 4．在一定的条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列说法错误的是    A．时刻， B．时刻，反应达到平衡状态 C．时刻，正、逆反应速率均为零 D．时刻，反应处于平衡状态 5．可逆反应在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图所示。下列叙述不正确的是 A．时， B．时，反应达到平衡状态 C．，反应不再发生 D．，各物质的浓度不再发生变化 6．在一定条件下，某容器内充入N2和H2合成氨，以下叙述中错误的是 A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零 B．随着反应的进行，正反应速率减小，最后降为零 C．随着反应的进行，正反应速率减小，逆反应速率增大，最后相等 D．在反应过程中，正反应速率的减小等于逆反应速率的增加 ◆知识点三 化学平衡状态的特征和标志 1）定义：化学平衡状态，就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度 的状态 2）标志 ①v正=v逆 ②各组分成分的物质的量、质量、含量保持不变 3）特征： ①“逆”：研究对象必须是 反应 ②“等”：处于密闭体系的可逆反应，化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率 。即v(正)=v(逆)≠0。这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。 ③“定”：当一定条件下可逆反应一旦达平衡（可逆反应进行到最大程度）状态时，在平衡体系的混合物中， （即反应物与生成物的 ， ， ， 等）保持一定而不变（即不随时间的改变而改变）。这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。 ④“动”：指定化学反应已达化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与逆反应始终在进行，且正反应速率等于逆反应速率，所以化学平衡状态是 平衡状态。 ⑤“变”：任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的（与浓度、压强、温度等有关）。而与达平衡的过程无关（化学平衡状态既可从正反应方向开始达平衡，也可以从逆反应方向开始达平衡）。 即学即练 7．一定温度下，向密闭容器中充入、两种气体，发生反应。该反应达到化学平衡状态后，下列情况一定存在的是 A．和的物质的量相等 B．正逆反应速率均为0 C．的质量保持不变 D．完全转化为 8．一定条件下，在恒容、密闭容器中发生反应。当反应达到化学平衡时，下列说法错误的是 A．的浓度保持不变 B．的浓度为 C．的质量保持不变 D．正、逆反应速率相等 9．在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．t1时刻的逆反应速率大于t4时刻的正反应速率 B．t2时刻，正反应速率大于逆反应速率 C．t3时刻，在该条件下反应物转化为生成物达到了最大转化率 D．t4时刻，反应已经停止 一、化学平衡状态的判断 反应举例 mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g） 平衡判定 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或物质的量分数一定 ②各物质的质量或各物质的质量分数一定 ③各气体的体积或体积分数一定 ④m+n=p+q时，总体积、总压力、总物质的量一定 m+n≠p+q时，总体积、总压力、总物质的量一定 平衡 平衡 平衡 不一定平衡 平衡 正、逆反应速率的关系 ①在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v正=v逆 平衡 ②在单位时间内消耗了nmolB，同时消耗了pmolC，即v正=v逆 平衡 ③v（A）：v（B）：v（C）：v（D）=m：n：p：q，v正不一定等于v逆 不一定平衡 ④在单位时间内生成nmolB，同时消耗了qmolD 不一定平衡 压强 ①m+n≠p+q时，总压强一定，其他条件一定 ②m+n=p+q时，总压强一定，其他条件一定 平衡 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量Mr ①m+n≠p+q时，Mr一定 ②m+n=p+q时，Mr一定 平衡 不一定平衡 温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 体系的密度 密度一定 不一定平衡 颜色 体系颜色不再变化 平衡 实践应用 10．反应A2(g)+3B2(g)⇌2AB3(g)，已知该反应放热，A2、B2、AB3三种物质均以单键结合形成对应分子，若在恒压绝热容器中发生，下列说法表明反应一定已达平衡状态的是 A．容器内的温度不再变化 B．容器内的压强不再变化 C．相同时间内，断开B-B键的数目和生成A-B键的数目相等 D．容器内气体的浓度c(A2):c(B2):c(AB3)=1:3:2 11．碳中和与碳达峰的核心是通过控制二氧化碳排放实现气候目标，将转化为甲醇()等化工原料是关键反应，反应方程式为，一定温度下在密闭容器中，下列说法能说明该反应达到化学平衡状态的是 A．容器内气体的平均摩尔质量不再变化 B．容器内气体的密度不再变化 C．相同单位时间内，消耗1mol，同时消耗3mol D． 12．可逆反应：，在容积不变的密闭容器中进行，下列能说明该反应达到平衡状态的有 ①容器内总压强不再变化 ②的百分含量保持不变 ③的物质的量浓度之比为 ④混合气体的颜色不再改变 ⑤混合气体的密度不再改变 ⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变 ⑦单位时间内生成的同时生成 A．3个 B．4个 C．5个 D．6个 二、化学平衡的标志性判断方法 “特殊标志”是指在特定环境、特定反应中，能间接衡量某一可逆反应是否达到化学平衡状态的标志。离开上述界定，它们不能作为一般反应是否达到化学平衡的判断依据。 （1）压强 ① 对于反应前后气态物质化学计量数有变化的可逆反应，当体系总压强不变时，可逆反应一定处于化学平衡状态。如：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)、2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)等。 ② 对于化学反应前后气体的化学计量数没有变化的可逆反应，当体系总压强不变时，可逆反应不一定处于化学平衡状态。如：H2(g)+I2(g)2HI(g)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)等。 （2）气体平均摩尔质量 数学表达式： ① 均为气体参与的可逆反应，则根据质量守恒定律mg一定不变， 当△n(g)≠0，一定时，可逆反应一定处于化学平衡。如N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 当△n(g)＝0，为一定时，可逆反应不一定处于化学平衡。如：H2(g)+I2(g)2HI(g) ② 有非气体参与的可逆反应，需具体问题具体分析： NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g) 若投入一定量NH2COONH4，一定时，可逆反应一定处于化学平衡。 CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s) 气体只有二氧化碳，始终都等于44，可逆反应不一定处于化学平衡。 2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) (反应物) = 30g/mol，一定时，可逆反应不一定处于化学平衡。 (反应物) ≠ 30g/mol，一定时，可逆反应一定处于化学平衡。 （3）气体密度 数学表达式：ρ= mg ÷ Vg ①各组分均为气体，则根据质量守恒定律，mg始终保持不变： △n(g)＝0. ρ总为恒值，不能作平衡标志 当△n(g)≠0，恒容：体积不变，则ρ总为恒值，不能作平衡标志 恒压：体积会发生变化，则ρ为一定值时，可逆反应一定处于化学平衡。 ②部分组分为非气体，则根据质量守恒定律，mg会发生变化： 恒容：体积不变，则ρ为一定值时，可逆反应一定处于化学平衡。 恒压：△n(g)＝0，则体积始终保持不变，那么ρ为一定值时，可逆反应一定处于化学平衡。 （4）化学键 断键代表消耗，合键代表生成，若能表示v正=v逆，可逆反应处于化学平衡。 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 有一个H-H键断裂，同时有一个H-H键合成，则可逆反应一定处于化学平衡。 有3个H-H键断裂，同时有6个N-H键断裂，则可逆反应一定处于化学平衡。 实践应用 13．在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应，当m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是 ①体系的压强不再改变        ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变        ④各组分的质量分数不再改变 ⑤反应速率 ⑥单位时间内m mol A发生断键反应，同时p mol C也发生断键反应 A．③④⑤⑥ B．②③④⑥ C．①③④⑤ D．①③④⑥ 14．恒温、恒容条件下，向密闭容器中加入1mol N2和3mol H2，发生反应，能说明反应一定处于化学平衡状态的是(反应方程：N2+3H22NH3) A．c(N2):c(H2)=1:3 B．容器内压强保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．v(H2)=3v(N2) 15．在一个绝热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应，当m、n、p、q为任意整数时，反应达到平衡的标志是(注：绝热体系指不与外界进行热量交换的体系) ①体系的压强不再改变         ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变     ④各组分质量分数不再改变 ⑤反应速率v(A)：v(B)：v(C)：v(D)=m：n：p：q     ⑥单位时间内消耗m mol A，同时消耗p mol C ⑦体系的密度不再变化 A．②③④⑥ B．①②③④⑥ C．①③④⑤ D．③④⑥⑦ 考点一 可逆反应的概念 【例1】在可逆反应中，以下叙述正确的是 A．正反应先发生 B．逆反应先发生 C．正反应和逆反应同时发生 D．正反应和逆反应谁先发生，由反应条件决定 解题要点 1．强调“同一条件下”。 2．任一反应物的转化率均小于100%。 【变式1-1】下列反应属于可逆反应的是 ①            ② ③        ④ A．①③ B．②④ C．① D．②③ 【变式1-2】下列反应不属于可逆反应的是 A．醋酸在水溶液中的电离 B．与的反应 C．催化氧化生成 D．电解水反应 考点二 可逆反应的极值法 【例2】某恒容密闭容器中发生反应，某时刻X、Y、Z的物质的量分别为2mol、1mol、3mol，当反应达到最大限度时，下列数据合理的为 A．X为5mol B．Y为0.5mol C．X、Y均为1.5mol D．Z为6mol 解题要点 可逆反应不能进行到底，所以可以把反应过程中某一时刻的浓度（或物质的量）推向两个极端，即“一边倒”，然后就找到了各种物质的浓度（或物质的量）的区间，结合选项即可得出答案。 【变式2-1】在一密闭容器中进行反应：已知反应过程中某一时刻X、Y、Z的浓度分别为、、。当反应达到平衡时，不可能存在的是 A． B． C． D． 【变式2-2】在一密闭容器中进行反应：，已知反应过程中某一时刻、、的浓度分别为0.2、0.1、0.2，当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A．为0.4 B．为0.25 C．、均为0.15 D．为0.2 考点三 化学平衡状态的建立 【例3】在一定温度下，某容器内的某一反应中，X (g)、Y (g)的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列表述正确的是 A．t1时，Y的浓度是X的浓度的2倍 B．反应的化学方程式为X=3Y C．t2时，反应的正、逆反应速率相等，达到平衡状态 D．t3时，X、Y的量不再变化，化学反应停止了，正、逆反应速率为零 解题要点 1．化学平衡状态是一定条件下的可逆反应进行到最大限度的结果。 2．对于一个既定的可逆反应，如果其他条件一定，不论采取何种途径（反应是从反应物开始或从生成物开始），最后都能建立化学平衡状态。 3．化学平衡状态不会因时间变化而变化。 4．可逆反应达到化学平衡状态的根本原因是v(正)＝v(逆)，正是由于各物质的消耗速率与生成速率相等，才会有反应混合物中各组分的浓度保持不变。 5．化学平衡的特征 【变式3-1】在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如下 ，下列有关说法不正确的是 A．t1时刻，反应向逆反应方向进行 B．t2时刻，正反应速率大于逆反应速率 C．t3时刻，反应刚好达到平衡状态 D．t4时刻，反应限度保持不变 【变式3-2】一定条件下，密闭容器中发生反应C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)，当反应达到平衡状态时，下列有关说法错误的是 A．正、逆反应速率相等 B．各物质的浓度不再变化 C．反应已经完全停止 D．改变反应条件，化学平衡状态有可能会被破坏 考点四 判断化学平衡状态的标志 【例4】反应，若在恒压绝热容器中发生，下列选项不能表明反应已达平衡状态的是 A．容器内的温度不再变化 B．混合气体的密度不再变化 C．容器内的压强不再变化 D．混合气体的平均摩尔质量不再变化 解题要点 1．本质标志：同一物质表示的正、逆反应速率相等v正＝v逆≠0，或者不同物质表示的正、逆速率之比等于化学计量数之比 2．直接标志：反应混合物中各组分的含量保持不变。 3．间接标志：指的是随着反应的进行而不断变化的量（如某物质的质量、浓度、百分含量、压强、气体密度、气体平均分子质量、颜色等），当“变量”不再变化（保持恒定）时，证明可逆反应达到平衡，但“定量”无法证明。 【变式4-1】在一定条件下，可逆反应达到平衡状态的标志是 A．的消耗速率等于的消耗速率 B．容器内气体的颜色不再变化 C．和的物质的量之比为 D．单位时间内消耗的同时生成 【变式4-2】在一恒温恒容的密闭容器中放入一定量的液体W，发生反应 以下说法可以作为该反应达到平衡状态的判断依据的有 ① 　　　　　　    ②Q的体积分数保持不变 ③容器内气体密度保持不变　　　　④气体的平均相对分子质量保持不变 ⑤W的质量保持不变　　　　　　　⑥c(P)：c(Q)=1：2 ⑦容器中气体压强保持不变　　　　⑧W的转化率不变 A．3 B．4 C．5 D．6 基础达标 1．（24-25高一下·湖南湘西·期中）工业制硫酸中的一步重要反应是在下的催化氧化：，这是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行，下列有关说法错误的是 A．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 B．提高反应时的温度，可以实现的完全转化 C．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度 D．在上述条件下，不可能100%转化为 2．（2025高一下·北京·学业考试）一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：。当该反应达到化学平衡状态时，下列说法正确的是 A．、、的浓度不再变化 B．全部转化为和 C．正、逆反应速率相等且等于零 D．、、的浓度一定相等 3．（2025高一下·湖南·学业考试）的回收与利用是科学家研究的热点课题，向一恒容密闭容器中加入一定量的和，发生反应：，该反应的正反应为放热反应，下列说法正确的是 A．使用催化剂可以提高反应的转化率 B．和的总能量小于和的总能量 C．当容器内的密度保持不变时，反应达到平衡 D．增大的浓度可以提高化学反应速率 4．（2024高二下·云南·学业考试）工业制硫酸中的一步重要反应为：，下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是 A．的质量保持不变 B．的含量保持不变 C．正反应速率等于逆反应速率 D．、和的物质的量之比为2：1：2 5．（高一下·上海·期末）500℃下，在恒容密闭容器中发生可逆反应：，已知H2、N2、NH3的起始浓度分别为0.3mol·L⁻1、0.1mol·L⁻1、0.2mol·L⁻1，当反应达到平衡时，下列数据合理的是 A． B． C． D． 6．（高一上·上海徐汇·期中）下列说法正确的是 A．22.4L氯气含有个Cl原子 B．5.85g NaCl由和构成 C．溶液中含有约0.4mol的 D．溶于水配成1L溶液，其中浓度为0.005mol/L 7．（高一下·上海浦东新·期末）在恒容密闭容器中进行氢气与碘(气态)合成的反应，下列说法能表明反应达到平衡的是 A．气体的平均分子量不变 B．混合气体的密度不变 C． D．气体的颜色不再变化 8．（24-25高一下·上海·期末）一定条件下，向容积为1.00L的密闭容器中通入一定量的和的混合气体，发生反应：（正反应吸热），体系中各物质浓度随时间变化如图所示。下列有关说法正确的是 A．64s时，反应达到化学平衡状态 B．前100秒内，用浓度的变化表示的化学反应速率是 C．保持容器体积不变，充入氦气，反应速率增加 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 9．（24-25高一下·上海·开学考试）在一个恒容的密闭容器中模拟工业合成氨的反应，下列说法中能确定该反应已经达到化学平衡的 A．2V正(NH3) =V逆(N2) B．容器内气体的密度不变 C．容器气体的平均相对分子质量不变 D．断裂6molN-H键，同时生成3mol H-H键 10．某同学取4mL0.1mol·L-1KI溶液，加入2mL0.1mol·L-1FeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于2支试管中进行如下实验。 ①第1支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层呈紫色。 ②第2支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。 实验①和②说明，在I⁻过量的情况下，溶液中仍含有___________(填离子符号)，由此可见Fe3+与I⁻发生的反应___________(选填“能”或“不能”)进行到底，该反应的离子方程式可表示为___________。 11．（23-24高一下·上海·期末）工业制硫酸中的一步重要反应是在400～500℃下的催化氧化，。 (1)容积为2L的恒温密闭容器中通入和，反应过程中部分物质的物质的量随反应时间变化的曲线如下图所示，由图可知2min时，___________(填“>”、“<”或“=”) (2)试在上图中画出的物质的量随反应时间变化的曲线_________。 12．（高一上·上海·期末）在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和NH3，在一定条件下发生反应： (1)不能说明该反应已达到平衡状态的是______(填标号)。 A．反应速率 B．1molN-H键断裂的同时生成1molO-H键 C．容器内压强不再随时间而发生变化 D．NH3的浓度不再随时间而发生变化 (2)某次实验中测得容器内NO及N2的物质的量随时间的变化如图所示，图中b点对应的反应速率关系是v正_____v逆(填“＜”“＞”或“＝”)。 13．（高一下·上海·阶段练习）已知，生产甲醇过程中涉及反应： (1)向某恒温恒容密闭容器中充入1mol 和2mol ，下列能说明反应达到平衡的是___________。 A．混合气体的密度不再改变 B．混合气体的平均相对分子质量不再改变 C．CO的浓度等于甲醇的浓度 D． (2)在2L恒温密闭容器中充入2mol CO和4mol ，在一定条件下经10min，CO的物质的值为0.5mol。在该条件下，___________。 （高一下·上海·期末）根据工业合成氨气，完成下列填空： 14．合成氨需要选择合适的催化剂，分别选用A、B、C三种催化剂进行试验，所得结果如图所示(其他条件相同)； 则生产中适宜选择的催化剂是_______(填“A”或“B”或“C”)，简述理由：_______。 15．一定条件下，对在密闭容器中进行的合成氨反应达平衡后，其他条件不变时，若同时压缩容器的体积和升高温度达新平衡后，与原平衡相比，请将有关物理量的变化的情况填入下表中(填“增大”、“减小”或“无法确定”)： 反应速率 氮的体积分数 变化情况 _______ _______ 16．在一体积为10L的密闭容器中充入了280g，100g，反应半小时后，测得有34g生成，则用表示该反应的速率为_______，此时，氮气的转化率为_______。 17．下列判断可以作为该反应达到平衡的标志的是_______。 A．单位时间内每消耗1摩尔氮气的同时消耗3摩尔氢气 B．混合气体的平均分子量不再发生变化 C．混合气体的密度保持不变 D．体系的温度不再变化 18．（高一下·上海·期末）我国在联合国大会上提出2060年前实现“碳中和”。利用催化剂对，催化加氢转化成甲醇的方程式如下：；该反应体系能量随反应过程的变化情况如下图： 请回答下列问题： (1)该反应为___________0，___________0(填“>”或“<”)。 (2)一定温度下，向2L恒容密闭容器中按充入和，测得和的物质的量随时间变化如图所示。 ①平衡时容器内压强是开始时压强的___________倍； ②下列现象可以说明该反应达到平衡状态的是___________。 A． B．断裂3molH-H键的同时断裂2molH-O键 C．混合气体的总物质的量不再改变 D．混合气体的平均相对分子质量不再改变 E．某一条件下化学平衡常数，在该条件下测得，，， 综合应用 1．如图是合成氨反应的正、逆反应速率随反应时间变化的示意图，有关叙述错误的是 A．状态I和状态II时，反应均处于平衡状态 B．状态I变化为状态II的过程，称为化学平衡移动 C．时刻平衡向正反应方向移动，是由增大压强引起的 D．同一种反应物在状态I和状态II时，浓度不相等 2．某温度下，恒容密闭容器中反应：　。已知和初始浓度均为，平衡时测得浓度为，下列说法错误的是 A．反应过程中压强始终保持不变 B．可作为该可逆反应达到平衡状态的标志 C．若达到平衡后移去部分，则平衡向逆反应方向移动 D．若、、、初始浓度均为，则反应逆向进行 3．（25-26高一上·湖南衡阳·期末）在一定温度、容积不变的密闭容器里，下列选项中可用来判断可逆反应达到平衡的有 ①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B ③A、B、C的浓度不再改变 ④混合气体的密度不再改变 ⑤混合气体的总压强不再改变 ⑥混合气体的总物质的量不再改变 A．①②③④⑤⑥ B．①③④⑤ C．①③④⑤⑥ D．①③⑤⑥ 4．（24-25高一下·河南南阳·期末）一定温度下，将与充入恒容密闭容器中发生反应，各组分的物质的量浓度随时间的变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是 A．曲线Z表示物质B的浓度变化 B．物质C、D的物质的量浓度变化曲线重合，均为曲线X C．M点对应的状态为平衡状态 D．平衡时A的物质的量为0.5mol 5．（24-25高一下·江苏连云港·期中）一定温度下，反应的反应热为。现将充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是 A．①② B．②④ C．③④ D．①④ 6．（24-25高一下·福建福州·期中）对于密闭容器中的反应：N2+3H22NH3，在673 K、30 MPa 下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是 A．在点a的H2消耗速率比生成速率小 B．NH3在点a′的逆反应速率比点b′的逆反应速率小 C．点c反应达到平衡 D．点d(t1时刻)，向此恒容密闭容器中通入氦气，H2的消耗速率增大 拓展培优 7．（25-26高二上·广东肇庆·期中）可逆反应在恒容密闭容器中反应，可以作为达到平衡状态的标志是 ①单位时间内生成n molO2的同时生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n molO2的同时生成2n mol NO ③混合气体的颜色不再改变 ④混合气体的密度不再改变的状态 ⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①③⑤ B．②④⑤ C．①③④ D．①②⑤ 8．（24-25高一下·上海·期中）在2L密闭容器内发生反应，500℃时，测得n(SO2)随时间的变化如下表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(SO2)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 (1)下图中表示SO3的变化的曲线是_______(填字母)。 (2)用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v(O2)=_______。 (3)能使该反应的反应速率增大的是_______。 A．分离出SO3 B．适当升高温度 C．恒容下充入Ne使压强增大 D．选择更高效的催化剂 (4)下列能说明该反应已达化学平衡状态的是_______。 A．单位时间内生成2molSO3的同时消耗1molO2 B．v(SO2)=v(SO3) C．容器中平均相对分子质量保持不变 D．容器中O2的体积分数保持不变 E．容器中气体的总压强保持不变 F．容器中气体的密度保持不变 9．（24-25高一下·上海·期末）和N2O4(g)之间存在如下转化：N2O4(g) 2NO2(g)，一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中， NO2(g)和N2O4 (g)之间发生反应，各组分物质的量与时间关系如图所示： (1)在0~3min内，用 NO2(g)表示的反应速率为_______。 (2)若在绝热容器中加入一定量   反应一段时间后，混合气储温度升高，说明： 的能量比 的能量______________(填“高”或“低”)。 (3)恒温恒容条件下，下列能说明反应： 达到平衡状态的是_______(填字母)。 A． B． C．容器内气体的压强保持不变 D．混合气体的密度保持不变 工业上以黄铁矿(主要成分 制硫酸，流程如下： (4)黄铁矿在“煅烧”前须粉碎，粉碎的目的是_______， (5)“烧渣”的主要成分为_______(填化学式)。 (6)“催化氧化”时发生反应的化学方程式为_______。 (7)“吸收”时试剂X是98.3%的浓硫酸，选用该浓硫酸而不用水的主要原因是_______。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六章 化学反应速率和化学平衡 第二节 化学平衡 第1课时 可逆反应与化学平衡 教学目标 1.理解可逆反应的概念，掌握化学平衡的建立过程与本质特征。 2.能结合反应速率变化分析平衡形成，初步学会判断平衡状态。 3.树立化学平衡思想，发展证据推理与模型认知核心素养。 重点和难点 重点：可逆反应的特点、化学平衡的建立与五大特征。 难点：理解化学平衡的动态平衡本质，掌握平衡状态的核心判断依据。 ◆知识点一 可逆反应的概念 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）表示方法：用表示，把从左向右的反应称作 正反应 ，从右向左的反应称作 逆反应 。 （3）特征：可逆反应的正、逆反应的条件 相同 ，反应 不能 （填“能”或“不能”，下同）进行到底，反应物 不能 实现完全转化，反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存。 （4）能量转化类型相反：若正反应放热，则逆反应 吸 热。 2．不可逆反应 在一定条件下，如果反应物能够 完全 转化为生成物，我们称为不可逆反应，用“===”表示。 即学即练 1．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． 【答案】C 【分析】可逆反应中反应物和生成物共存，HI、和都是双原子分子，则体系中应含有3种双原子分子。 【详解】A．图中只含有1种双原子分子，故A不符合题意； B．图中含有2种双原子分子，故B不符合题意； C．图中含有3种双原子分子，故C符合题意； D．图中含有3种双原子分子和2种单原子分子，故D不符合题意； 故答案选C。 2．下列关于可逆反应的叙述中，不正确的是 A．任何可逆反应都有一定的反应限度 B．反应条件改变，可逆反应的反应限度可能改变 C．可逆反应达到平衡时，反应停止 D．可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率一定相等 【答案】C 【详解】A．可逆反应不能完全进行，则任何可逆反应都有一定的反应限度，达到了化学平衡状态即达到了该反应的限度，A正确； B．在一定条件下，反应达到平衡状态，条件改变，则平衡发生移动，故化学反应的限度可以通过改变条件而改变，B正确； C．当一个化学反应在一定条件下达到限度时，正逆反应速率相等，且不为零，反应并未停止，C错误； D．化学反应达到限度时，即达到平衡状态，则正逆反应速率相等，D正确； 答案为C。 3．下列反应不属于可逆反应的是 A．SO2+H2O=H2SO3与H2SO3=SO2+H2O B．2H2O2H2↑+O2↑与2H2+O22H2O C．2SO2+O22SO3与2SO32SO2+O2 D．H2+I22HI与2HIH2↑+I2↑ 【答案】B 【详解】A．二氧化硫易溶于水，溶于水的二氧化硫部分与水反应生成亚硫酸，同时亚硫酸也能够分解生成二氧化硫和水，则两个反应为可逆反应，故A不选； B．电解水制得氢气和氧气的反应条件与氢气在氧气中燃烧的反应条件不同，则两个反应不是可逆反应，故B选； C．二氧化硫在催化剂、加热条件下反应生成三氧化硫，同时三氧化硫会分解生成二氧化硫和氧气，则两个反应为可逆反应，故C不选； D．氢气与碘单质生成生成碘化氢，同时碘化氢会分解生成氢气和单质碘，则两个反应为可逆反应，故D不选； 故选：B。 ◆知识点二 化学平衡的建立 （1）反应开始时，v正 ＞ v逆。 （2）反应过程中，v正逐渐 减小 ，v逆逐渐 增大 ，反应物浓度逐渐 减小 ，生成物浓度逐渐 增大 。 （3）平衡状态时，v正 = v逆≠0，各组分的浓度不再随时间的变化而变化。 易错提醒 1．可逆反应，才有化学平衡状态。 即学即练 4．在一定的条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列说法错误的是    A．时刻， B．时刻，反应达到平衡状态 C．时刻，正、逆反应速率均为零 D．时刻，反应处于平衡状态 【答案】C 【详解】A．根据图像可知：t1时刻，反应向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率， A正确； B．根据图像可知：在t2时刻，正反应速率等于逆反应速率，反应平衡，B正确； C．根据图像可知：在t3时刻，反应平衡，正反应速率等于逆反应速率，但反应速率不为0，C错误； D．根据图像可知t3时刻，正反应速率等于逆反应速率，则反应处于平衡状态，D正确； 故答案为：C。 5．可逆反应在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图所示。下列叙述不正确的是 A．时， B．时，反应达到平衡状态 C．，反应不再发生 D．，各物质的浓度不再发生变化 【答案】C 【详解】A．由图可知，t1时，v正>v逆，A正确； B．t2时，正反应速率与逆反应速率相等，反应达到平衡状态，B正确； C． t2-t3时反应达到平衡，但反应速率不为0，反应仍然发生，C错误； D． t2-t3时反应达到平衡，各物质的浓度不再发生变化，D正确； 故选C。 6．在一定条件下，某容器内充入N2和H2合成氨，以下叙述中错误的是 A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零 B．随着反应的进行，正反应速率减小，最后降为零 C．随着反应的进行，正反应速率减小，逆反应速率增大，最后相等 D．在反应过程中，正反应速率的减小等于逆反应速率的增加 【答案】B 【分析】氮气与氢气反应可逆，在一定条件下，某容器内充入N2和H2合成氨，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小，生成物浓度逐渐增加，逆反应速率逐渐增大，直至正反应速率等于逆反应速率，但不为0时，反应达到限度，据此分析解答。 【详解】根据上述分析可知， A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零，A正确； B．随着反应的进行，正反应速率减小，但最终形成动态平衡，速率不会为0，B错误； C．随着反应的进行，正反应速率减小，逆反应速率增大，最后两者相等，达到平衡状态，C正确； D．在反应过程中，正反应速率不断减小，正反应速率的减小等于逆反应速率的增加，D正确； 故选B。 ◆知识点三 化学平衡状态的特征和标志 1）定义：化学平衡状态，就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态 2）标志 ①v正=v逆 ②各组分成分的物质的量、质量、含量保持不变 3）特征： ①“逆”：研究对象必须是 可逆 反应 ②“等”：处于密闭体系的可逆反应，化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等。即v(正)=v(逆)≠0。这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。 ③“定”：当一定条件下可逆反应一旦达平衡（可逆反应进行到最大程度）状态时，在平衡体系的混合物中，各组成成分的含量（即反应物与生成物的物质的量，物质的量浓度，质量分数，体积分数等）保持一定而不变（即不随时间的改变而改变）。这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。 ④“动”：指定化学反应已达化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与逆反应始终在进行，且正反应速率等于逆反应速率，所以化学平衡状态是动态平衡状态。 ⑤“变”：任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的（与浓度、压强、温度等有关）。而与达平衡的过程无关（化学平衡状态既可从正反应方向开始达平衡，也可以从逆反应方向开始达平衡）。 即学即练 7．一定温度下，向密闭容器中充入、两种气体，发生反应。该反应达到化学平衡状态后，下列情况一定存在的是 A．和的物质的量相等 B．正逆反应速率均为0 C．的质量保持不变 D．完全转化为 【答案】C 【详解】A．M和N的物质的量相等不一定平衡，平衡时物质的量取决于初始量和转化率，与系数无关，A不符合题意； B．化学平衡是动态平衡，正逆反应速率相等但不为零，B不符合题意； C．平衡时各物质浓度（或质量）不再变化，N的质量必然保持不变，C符合题意； D．可逆反应无法完全转化，M不可能全部转化为N，D不符合题意； 故选C。 8．一定条件下，在恒容、密闭容器中发生反应。当反应达到化学平衡时，下列说法错误的是 A．的浓度保持不变 B．的浓度为 C．的质量保持不变 D．正、逆反应速率相等 【答案】B 【详解】A．化学平衡时各物质的浓度不再变化，N2的浓度保持不变，A正确； B．可逆反应中反应物不可能完全转化，H2的浓度不为0，B错误； C．NH3的质量在平衡时不再变化，C正确； D．化学平衡是一种动态平衡，平衡时正反应速率等于逆反应速率，D正确； 故选B。 9．在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．t1时刻的逆反应速率大于t4时刻的正反应速率 B．t2时刻，正反应速率大于逆反应速率 C．t3时刻，在该条件下反应物转化为生成物达到了最大转化率 D．t4时刻，反应已经停止 【答案】B 【详解】A．t4时刻达到平衡，正逆反应速率相等，且大于t1时刻逆反应速率，A错误； B．t2时刻，正反应速率大于逆反应速率，反应正向进行，B正确； C．t3时刻，正反应速率大于逆反应速率，反应正向进行，没有达到平衡状态，没有达到最大转化率，C错误； D．t4是平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，没有停止，D错误； 故选B。 一、化学平衡状态的判断 反应举例 mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g） 平衡判定 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或物质的量分数一定 ②各物质的质量或各物质的质量分数一定 ③各气体的体积或体积分数一定 ④m+n=p+q时，总体积、总压力、总物质的量一定 m+n≠p+q时，总体积、总压力、总物质的量一定 平衡 平衡 平衡 不一定平衡 平衡 正、逆反应速率的关系 ①在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v正=v逆 平衡 ②在单位时间内消耗了nmolB，同时消耗了pmolC，即v正=v逆 平衡 ③v（A）：v（B）：v（C）：v（D）=m：n：p：q，v正不一定等于v逆 不一定平衡 ④在单位时间内生成nmolB，同时消耗了qmolD 不一定平衡 压强 ①m+n≠p+q时，总压强一定，其他条件一定 ②m+n=p+q时，总压强一定，其他条件一定 平衡 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量Mr ①m+n≠p+q时，Mr一定 ②m+n=p+q时，Mr一定 平衡 不一定平衡 温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 体系的密度 密度一定 不一定平衡 颜色 体系颜色不再变化 平衡 实践应用 10．反应A2(g)+3B2(g)⇌2AB3(g)，已知该反应放热，A2、B2、AB3三种物质均以单键结合形成对应分子，若在恒压绝热容器中发生，下列说法表明反应一定已达平衡状态的是 A．容器内的温度不再变化 B．容器内的压强不再变化 C．相同时间内，断开B-B键的数目和生成A-B键的数目相等 D．容器内气体的浓度c(A2):c(B2):c(AB3)=1:3:2 【答案】A 【详解】A．该反应为放热反应，且在绝热容器中进行，反应开始时，正反应放出热量使容器温度升高，随着反应进行，正反应速率逐渐减小逆反应速率逐渐增大，当达到平衡状态时正逆反应放出和吸收的热量相等，体系温度不再变化，因此，温度不变是平衡状态的标志，A正确； B．反应在“恒压”容器中进行，即整个反应过程中容器压强始终保持不变，因此压强不再变化不能作为平衡状态的判断依据，B错误； C．断开B-B键表示正反应(B2分解为B原子)，生成A-B键也表示正反应(A与B结合生成AB3)，两者均为正反应速率，无法体现正逆反应速率相等，C错误； D．平衡状态下各组分浓度之比与起始浓度和转化率有关，不一定等于化学计量数之比(1：3：2)，浓度比为1：3：2仅为一种可能的特殊情况，不能作为平衡状态的标志，D错误； 故选A。 11．碳中和与碳达峰的核心是通过控制二氧化碳排放实现气候目标，将转化为甲醇()等化工原料是关键反应，反应方程式为，一定温度下在密闭容器中，下列说法能说明该反应达到化学平衡状态的是 A．容器内气体的平均摩尔质量不再变化 B．容器内气体的密度不再变化 C．相同单位时间内，消耗1mol，同时消耗3mol D． 【答案】A 【详解】A．反应物和生成物都是气体，且反应物和生成物的计量系数之和不相等，平均摩尔质量是变量，A正确； B．反应物和生成物都是气体，气体总质量不变，体积不变，密度不变，B错误； C．相同单位时间内，消耗1mol，同时消耗3mol属于同一方向，不能用来判断，C错误； D．未表明反应的方向，D错误； 故答案选A。 12．可逆反应：，在容积不变的密闭容器中进行，下列能说明该反应达到平衡状态的有 ①容器内总压强不再变化 ②的百分含量保持不变 ③的物质的量浓度之比为 ④混合气体的颜色不再改变 ⑤混合气体的密度不再改变 ⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变 ⑦单位时间内生成的同时生成 A．3个 B．4个 C．5个 D．6个 【答案】B 【详解】①反应前后气体物质的量变化导致压强改变，压强不变说明平衡，达到平衡； ②的百分含量不变表明各物质浓度不变，达到平衡； ③各物质浓度不变才能说明达到平衡，不一定平衡； ④以上气体中只有二氧化氮是红棕色，其余气体无色，当混合气体颜色不变，说明各气体浓度不变，达到平衡； ⑤容器的体积不变，并且气体的质量反应前后均不变，无论是否平衡，混合气体的密度都不变，不一定平衡； ⑥该反应前后气体总物质的量变化。若未平衡，总物质的量会改变，导致平均相对分子质量变化，当其不变，说明达到平衡； ⑦该描述仅涉及正反应速率（生成和均为正反应），未体现逆反应速率，生成的速率比为是正反应的固有比例，无法判断是否平衡； 所以一定达到平衡的是①②④⑥。 故选B。 二、化学平衡的标志性判断方法 “特殊标志”是指在特定环境、特定反应中，能间接衡量某一可逆反应是否达到化学平衡状态的标志。离开上述界定，它们不能作为一般反应是否达到化学平衡的判断依据。 （1）压强 ① 对于反应前后气态物质化学计量数有变化的可逆反应，当体系总压强不变时，可逆反应一定处于化学平衡状态。如：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)、2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)等。 ② 对于化学反应前后气体的化学计量数没有变化的可逆反应，当体系总压强不变时，可逆反应不一定处于化学平衡状态。如：H2(g)+I2(g)2HI(g)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)等。 （2）气体平均摩尔质量 数学表达式： ① 均为气体参与的可逆反应，则根据质量守恒定律mg一定不变， 当△n(g)≠0，一定时，可逆反应一定处于化学平衡。如N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 当△n(g)＝0，为一定时，可逆反应不一定处于化学平衡。如：H2(g)+I2(g)2HI(g) ② 有非气体参与的可逆反应，需具体问题具体分析： NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g) 若投入一定量NH2COONH4，一定时，可逆反应一定处于化学平衡。 CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s) 气体只有二氧化碳，始终都等于44，可逆反应不一定处于化学平衡。 2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) (反应物) = 30g/mol，一定时，可逆反应不一定处于化学平衡。 (反应物) ≠ 30g/mol，一定时，可逆反应一定处于化学平衡。 （3）气体密度 数学表达式：ρ= mg ÷ Vg ①各组分均为气体，则根据质量守恒定律，mg始终保持不变： △n(g)＝0. ρ总为恒值，不能作平衡标志 当△n(g)≠0，恒容：体积不变，则ρ总为恒值，不能作平衡标志 恒压：体积会发生变化，则ρ为一定值时，可逆反应一定处于化学平衡。 ②部分组分为非气体，则根据质量守恒定律，mg会发生变化： 恒容：体积不变，则ρ为一定值时，可逆反应一定处于化学平衡。 恒压：△n(g)＝0，则体积始终保持不变，那么ρ为一定值时，可逆反应一定处于化学平衡。 （4）化学键 断键代表消耗，合键代表生成，若能表示v正=v逆，可逆反应处于化学平衡。 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 有一个H-H键断裂，同时有一个H-H键合成，则可逆反应一定处于化学平衡。 有3个H-H键断裂，同时有6个N-H键断裂，则可逆反应一定处于化学平衡。 实践应用 13．在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应，当m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是 ①体系的压强不再改变        ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变        ④各组分的质量分数不再改变 ⑤反应速率 ⑥单位时间内m mol A发生断键反应，同时p mol C也发生断键反应 A．③④⑤⑥ B．②③④⑥ C．①③④⑤ D．①③④⑥ 【答案】B 【详解】①压强不变：若 m + n = p + q，反应前后气体物质的量不变，压强始终不变，无法判断平衡；仅 m + n ≠ p + q 时压强不变才是平衡标志，故①不一定是平衡标志。 ②温度不变：容器不传热，反应有热效应，温度不变说明正逆反应速率相等，达到平衡，②是平衡标志。 ③各组分浓度不变：浓度不变是化学平衡的直接标志，③是平衡标志。 ④各组分质量分数不变：质量分数不变说明各物质的量不再变化，达到平衡，④是平衡标志。 ⑤速率比 v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q：反应任何阶段速率比都等于化学计量数比，无法说明正逆速率相等，⑤不是平衡标志。 ⑥ m mol A 断键（正反应）、p mol C 断键（逆反应）：速率比等于化学计量数比，说明正逆反应速率相等，⑥是平衡标志。 综上，达到平衡的标志为②③④⑥，对应选项B。 14．恒温、恒容条件下，向密闭容器中加入1mol N2和3mol H2，发生反应，能说明反应一定处于化学平衡状态的是(反应方程：N2+3H22NH3) A．c(N2):c(H2)=1:3 B．容器内压强保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．v(H2)=3v(N2) 【答案】B 【详解】A．由于初始投料比为1:3且与化学计量比一致，反应过程中c(N2):c(H2)始终为1:3，该比值不变不能说明平衡，A不符合题意； B．反应前后气体分子数减少，恒温恒容下压强随反应进行而变化，压强保持不变说明反应达到平衡，B符合题意； C．气体总质量不变且容器体积恒定，密度始终不变，不能作为平衡标志，C不符合题意； D．v(H2)=3v(N2)仅表示反应速率之比等于其化学计量数之比，此关系在反应过程中始终成立，未体现正逆反应速率相等，不能说明平衡，D不符合题意； 故选B。 15．在一个绝热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应，当m、n、p、q为任意整数时，反应达到平衡的标志是(注：绝热体系指不与外界进行热量交换的体系) ①体系的压强不再改变         ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变     ④各组分质量分数不再改变 ⑤反应速率v(A)：v(B)：v(C)：v(D)=m：n：p：q     ⑥单位时间内消耗m mol A，同时消耗p mol C ⑦体系的密度不再变化 A．②③④⑥ B．①②③④⑥ C．①③④⑤ D．③④⑥⑦ 【答案】B 【详解】①压强与总物质的量和温度均有关。在绝热定容条件下，平衡时和均恒定，故恒定，因此①是平衡标志，正确； ②温度不变表明反应热效应抵消，正逆反应速率相等，正确； ③浓度不变是平衡的直接标志，正确； ④质量分数不变说明各物质含量稳定，正确； ⑤速率比例仅体现反应方向，未体现正逆速率相等，错误； ⑥消耗m mol A，（正反应）与消耗p mol C（逆反应）速率相等，符合平衡条件，正确； ⑦反应物生成物全是气体，反应前后气体总质量不变，密度始终不变，无法作为普遍标志，错误。 综上，①②③④⑥正确，选B。 考点一 可逆反应的概念 【例1】在可逆反应中，以下叙述正确的是 A．正反应先发生 B．逆反应先发生 C．正反应和逆反应同时发生 D．正反应和逆反应谁先发生，由反应条件决定 【答案】C 【详解】在同一条件下，能同时向正反应方向和逆反应方向进行的化学反应叫可逆反应，故正反应和逆反应同时发生。 答案选C。 解题要点 1．强调“同一条件下”。 2．任一反应物的转化率均小于100%。 【变式1-1】下列反应属于可逆反应的是 ①            ② ③        ④ A．①③ B．②④ C．① D．②③ 【答案】C 【分析】可逆反应指同一条件下，既能正向进行，也能逆向进行的反应，判断关键是判断是否在相同的条件下。 【详解】①反应条件相同，属于可逆反应； ② 光合作用和呼吸作用场所不同，不属于可逆反应； ③条件不同，不属于可逆反应； ④反应条件不同，不属于可逆反应。 故选C 【变式1-2】下列反应不属于可逆反应的是 A．醋酸在水溶液中的电离 B．与的反应 C．催化氧化生成 D．电解水反应 【答案】D 【详解】A．醋酸是弱电解质，不能完全电离，醋酸电离方程式为，故A错误； B．依据与的反应方程式，可知与的反应是可逆反应，故B错误； C．催化氧化生成的反应方程式为，该反应是可逆反应，故C错误； D．电解水反应反应方程式为，该反应属于不可逆反应，故D正确； 故本题选D。 考点二 可逆反应的极值法 【例2】某恒容密闭容器中发生反应，某时刻X、Y、Z的物质的量分别为2mol、1mol、3mol，当反应达到最大限度时，下列数据合理的为 A．X为5mol B．Y为0.5mol C．X、Y均为1.5mol D．Z为6mol 【答案】B 【分析】根据极限法，若X和Y完全转化为Z，则完全转化后，，；若Z完全转化为X和Y，则完全转化后，，，，而该反应为可逆反应，因此Ⅹ的物质的量在0～4mol之间，Y的物质的量在0～2mol之间，Z的物质的量在0～6mol之间 【详解】A．由分析可知X不可能为5mol，故A错误； B．由分析可知，Y物质的量可能为0.5mol，故B正确； C．X、Y均为反应物，不可能X物质的量减少，Y物质的量增加，故C错误； D．该反应为可逆反应，X、Y不可能全部转化为Z，故D错误； 故选B。 解题要点 可逆反应不能进行到底，所以可以把反应过程中某一时刻的浓度（或物质的量）推向两个极端，即“一边倒”，然后就找到了各种物质的浓度（或物质的量）的区间，结合选项即可得出答案。 【变式2-1】在一密闭容器中进行反应：已知反应过程中某一时刻X、Y、Z的浓度分别为、、。当反应达到平衡时，不可能存在的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】不确定下一时刻反应进行方向，因此需要考虑反应进行方向并结合极限思想解答。 若该时刻后反应正向进行，则； 若反应逆向进行，则。 【详解】A．由分析可知，，故A不选； B．由分析可知，，故B不选； C．由分析可知，，故C选； D．由分析可知，，故D不选； 答案选C。 【变式2-2】在一密闭容器中进行反应：，已知反应过程中某一时刻、、的浓度分别为0.2、0.1、0.2，当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A．为0.4 B．为0.25 C．、均为0.15 D．为0.2 【答案】B 【详解】A．SO3的浓度增大，说明该反应向正反应方向进行建立平衡，若SO2和O2完全反应，SO3的浓度的浓度变化为0.2mol·L-1，完全反应SO3浓度才能为0.4mol·L-1，实际变化应小于该值，违背了可逆反应的特点，故错误； B．若SO2为0.25mol·L-1，则O2为0.125mol·L-1，SO3为0.15mol·L-1，为各物质共存状态，符合可逆反应的特点，故B正确； C．反应物、生产物的浓度不可能同时减小，一个减小，另一个一定增大，否则违背质量守恒定律，故C错误； D．O2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行，若SO3完全反应，则O2的浓度浓度变化为0.1mol·L-1，因可逆反应实际变化应小于该值，所以O2浓度小于0.2mol·L-1，故D错误； 本题选B。 考点三 化学平衡状态的建立 【例3】在一定温度下，某容器内的某一反应中，X (g)、Y (g)的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列表述正确的是 A．t1时，Y的浓度是X的浓度的2倍 B．反应的化学方程式为X=3Y C．t2时，反应的正、逆反应速率相等，达到平衡状态 D．t3时，X、Y的量不再变化，化学反应停止了，正、逆反应速率为零 【答案】A 【详解】A．由图象知，反应中Y的物质的量减少，X的物质的量增多，则Y为反应物，X为生成物，Y、X的物质的量变化量之比为(8-2)∶(5-2)=6∶3=2∶1，则化学方程式为2Y⇌ X，t1时X的物质的量为3 mol，Y的物质的量为6 mol，因此Y的浓度是X的2倍，故A正确； B．根据A项分析可知，反应的化学方程式为2Y⇌ X，故B错误； C．在t2时，X和Y的物质的量相等，t2时刻后X和Y的物质的量仍然在变化，反应未达到平衡，故正、逆反应速率不相等，故C错误； D．在t3时，X和Y的物质的量不再随时间的变化而变化，反应达到平衡，可逆反应的平衡状态为动态平衡，此时正、逆反应速率相等，但不为零，故D错误； 答案选A。 解题要点 1．化学平衡状态是一定条件下的可逆反应进行到最大限度的结果。 2．对于一个既定的可逆反应，如果其他条件一定，不论采取何种途径（反应是从反应物开始或从生成物开始），最后都能建立化学平衡状态。 3．化学平衡状态不会因时间变化而变化。 4．可逆反应达到化学平衡状态的根本原因是v(正)＝v(逆)，正是由于各物质的消耗速率与生成速率相等，才会有反应混合物中各组分的浓度保持不变。 5．化学平衡的特征 【变式3-1】在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如下 ，下列有关说法不正确的是 A．t1时刻，反应向逆反应方向进行 B．t2时刻，正反应速率大于逆反应速率 C．t3时刻，反应刚好达到平衡状态 D．t4时刻，反应限度保持不变 【答案】A 【详解】 A．从速率-时间图象中可知，t1时刻，正反应速率大于逆反应速率，反应向正反应方向进行，A不正确； B．从速率-时间图象中可知，t2时刻，正反应速率大于逆反应速率，B正确； C．从速率-时间图象中可知，t3时刻，刚好正反应速率等于逆反应速率，故反应刚好达到平衡状态，C正确； D．从速率-时间图象中可知，t3时刻到t4时刻，正反应速率始终等于逆反应速率，故反应限度保持不变，D正确； 故答案为A。 【变式3-2】一定条件下，密闭容器中发生反应C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)，当反应达到平衡状态时，下列有关说法错误的是 A．正、逆反应速率相等 B．各物质的浓度不再变化 C．反应已经完全停止 D．改变反应条件，化学平衡状态有可能会被破坏 【答案】C 【详解】A．正、逆反应速率相等且不等于零，故A正确； B．各物质的物质的量、质量、质量分数、浓度不再变化，故B正确； C．反应并没有停止，仍然在反应，且正、逆反应速率相等，故C错误； D．改变反应条件，化学平衡状态有可能会被破坏，比如升高温度，平衡向吸热反应方向移动，故D正确。 综上所述，答案为C。 考点四 判断化学平衡状态的标志 【例4】反应，若在恒压绝热容器中发生，下列选项不能表明反应已达平衡状态的是 A．容器内的温度不再变化 B．混合气体的密度不再变化 C．容器内的压强不再变化 D．混合气体的平均摩尔质量不再变化 【答案】C 【详解】A．在恒压绝热条件下，反应放热导致温度升高，当容器内的温度不再变化时，说明温度稳定不变已平衡，A正确； B．混合气体的总质量不变，恒压绝热容器说明体积在改变，也就说明密度在改变，当混合气体的密度不再变化时，也就说明体积不再发生变化，反应已达到平衡状态，B正确； C．恒压绝热容器说明压强始终不变，则无法用压强作为平衡判据来证明已经建立，C错误； D．该反应为物质的量减小的反应，混合气体的总质量不变，则摩尔质量在逐渐增大，当混合气体的平均摩尔质量不再变化时，说明混合气体的总物质的量不再变化，反应已达到平衡状态，D正确； 故答案为：C。 解题要点 1．本质标志：同一物质表示的正、逆反应速率相等v正＝v逆≠0，或者不同物质表示的正、逆速率之比等于化学计量数之比 2．直接标志：反应混合物中各组分的含量保持不变。 3．间接标志：指的是随着反应的进行而不断变化的量（如某物质的质量、浓度、百分含量、压强、气体密度、气体平均分子质量、颜色等），当“变量”不再变化（保持恒定）时，证明可逆反应达到平衡，但“定量”无法证明。 【变式4-1】在一定条件下，可逆反应达到平衡状态的标志是 A．的消耗速率等于的消耗速率 B．容器内气体的颜色不再变化 C．和的物质的量之比为 D．单位时间内消耗的同时生成 【答案】B 【详解】A．的消耗速率等于的消耗速率即v正(NO2)=v逆(N2O4)，大小比≠计量数之比，反应未平衡，A不符题意； B．NO2为红棕色，N2O4为无色，容器内气体颜色不再变化，说明NO2浓度不再变化，反应达到平衡，B符合题意； C．和的物质的量之比为不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否已平衡，C不符题意； D．单位时间内消耗的同时生成均体现逆反应，无法判断反应是否平衡，D不符题意； 故选B。 【变式4-2】在一恒温恒容的密闭容器中放入一定量的液体W，发生反应 以下说法可以作为该反应达到平衡状态的判断依据的有 ① 　　　　　　    ②Q的体积分数保持不变 ③容器内气体密度保持不变　　　　④气体的平均相对分子质量保持不变 ⑤W的质量保持不变　　　　　　　⑥c(P)：c(Q)=1：2 ⑦容器中气体压强保持不变　　　　⑧W的转化率不变 A．3 B．4 C．5 D．6 【答案】B 【详解】①错误：平衡时正逆速率比应满足系数关系，正确应为，说明正逆反应速率不相等，没有平衡。 ②错误：由方程式可知，Q体积分数始终为，无法判断平衡。 ③正确：容器体积始终不变，而气体总质量为变量，则混合气体的密度不变时，说明反应已达平衡。 ④错误：由方程式可知，平均相对分子质量恒为，始终不变，不能说明反应平衡。 ⑤正确：W质量不变说明平衡不再移动，正逆反应速率相等，达到平衡。 ⑥错误：浓度比始终成立，不能说明反应平衡。 ⑦正确：反应是气体分子数改变的化学反应，物质的量与压强成正比，则混合气体的压强不随时间的变化而变化，达到平衡状态。 ⑧正确：转化率不变，平衡不再移动，则正逆反应速率相等，达到平衡。 综上，③⑤⑦⑧正确； 故选B。 基础达标 1．（24-25高一下·湖南湘西·期中）工业制硫酸中的一步重要反应是在下的催化氧化：，这是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行，下列有关说法错误的是 A．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 B．提高反应时的温度，可以实现的完全转化 C．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度 D．在上述条件下，不可能100%转化为 【答案】B 【详解】A．催化剂能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，提高单位时间内的生产效率，A正确； B．该反应是可逆反应，提高温度会使平衡逆向移动，SO2的转化率降低，无法完全转化，B错误； C．通过调节温度、压强等条件，可使平衡正向移动，提高反应程度（如降低温度或增大压强），C正确； D．可逆反应中反应物无法100%转化，SO2必然存在剩余，D正确； 故选B。 2．（2025高一下·北京·学业考试）一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：。当该反应达到化学平衡状态时，下列说法正确的是 A．、、的浓度不再变化 B．全部转化为和 C．正、逆反应速率相等且等于零 D．、、的浓度一定相等 【答案】A 【详解】A．当可逆反应达到化学平衡状态时，各组分的浓度保持不变，即、、的浓度不再变化，A正确； B．可逆反应中，反应物不能完全转化为生成物，即不会全部转化为和，B错误； C．化学平衡为动态平衡，反应达到平衡时，正、逆反应速率相等且不等于零，C错误； D．反应达到平衡时，、、的浓度不再变化，但不一定相等，D错误； 故选A。 3．（2025高一下·湖南·学业考试）的回收与利用是科学家研究的热点课题，向一恒容密闭容器中加入一定量的和，发生反应：，该反应的正反应为放热反应，下列说法正确的是 A．使用催化剂可以提高反应的转化率 B．和的总能量小于和的总能量 C．当容器内的密度保持不变时，反应达到平衡 D．增大的浓度可以提高化学反应速率 【答案】D 【详解】A．催化剂仅改变反应速率，不改变平衡状态，转化率不变，A错误； B．放热反应中反应物总能量高于生成物，即和的总能量大于和的总能量，B错误； C．恒容密闭容器中，总质量不变，密度始终为定值，无法作为平衡标志，C错误； D．增大反应物的浓度会提高反应速率，即增大的浓度可以提高化学反应速率，D正确； 故选D。 4．（2024高二下·云南·学业考试）工业制硫酸中的一步重要反应为：，下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是 A．的质量保持不变 B．的含量保持不变 C．正反应速率等于逆反应速率 D．、和的物质的量之比为2：1：2 【答案】D 【详解】A．的质量保持不变，则混合物中各物质的量不变，达到了平衡状态，A不符合题意； B．的含量保持不变，则混合物中各物质的量不变，达到了平衡状态，B不符合题意； C．正反应和逆反应的速率相等，达到了平衡状态，C不符合题意； D．平衡时各物质的物质的量之比取决于物质的起始物质的量和转化率，故容器中、和的物质的量之比不能作为判断是否达到平衡状态的依据，D符合题意； 故选D。 5．（高一下·上海·期末）500℃下，在恒容密闭容器中发生可逆反应：，已知H2、N2、NH3的起始浓度分别为0.3mol·L⁻1、0.1mol·L⁻1、0.2mol·L⁻1，当反应达到平衡时，下列数据合理的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】根据题意，假设将反应物全部转化为生成物：，假设将生成物全部转化为反应物：。 【详解】A．该反应是可逆反应，反应不完全，则，故A错误； B．该反应是可逆反应，反应不完全，则，故B错误； C．该反应是可逆反应，反应不完全，则，因此是可能的，故C正确； D．该反应是可逆反应，反应不完全，则，故D错误。 综上所述，答案为C。 6．（高一上·上海徐汇·期中）下列说法正确的是 A．22.4L氯气含有个Cl原子 B．5.85g NaCl由和构成 C．溶液中含有约0.4mol的 D．溶于水配成1L溶液，其中浓度为0.005mol/L 【答案】BC 【详解】A．没有给出氯气的状态，不能求出氯气的物质的量，不能求出氯原子的个数，A项错误； B．氯化钠是离子化合物，由钠离子和氯离子构成，5.85g氯化钠的物质的量为，则5.85gNaCl由0.1mol和0.1mol构成，B项正确； C．2L0.1mol/L溶液中含有的物质的量为，C项正确； D．氯气与水反应生成次氯酸和氯化氢，该反应是可逆反应，不会完全转化，则氯离子的浓度小于0.005mol/L，D项错误； 故选BC。 7．（高一下·上海浦东新·期末）在恒容密闭容器中进行氢气与碘(气态)合成的反应，下列说法能表明反应达到平衡的是 A．气体的平均分子量不变 B．混合气体的密度不变 C． D．气体的颜色不再变化 【答案】D 【详解】A．反应H2(g)+I2(g)2HI(g)前后气体的物质的量不变，气体的质量不变，故气体的平均分子量一直保持不变，即气体的平均分子量不变不能说明反应达到平衡，A不合题意； B．反应H2(g)+I2(g)2HI(g)前后气体的质量保持不变，容器体积不变，即混合气体的密度一直不变，则混合气体的密度不变不能说反应达到平衡，B不合题意； C．化学平衡的特征是正、逆反应速率相等，故未告知正、逆反应速率，且反应速率之比等于化学计量系数之比，不能说明化学反应达到化学平衡，C不合题意； D．H2、HI均为无色气体，I2(g)为紫色气体，故气体的颜色不再变化，说明I2的浓度保持不变，则反应达到化学平衡，D符合题意； 故答案为：D。 8．（24-25高一下·上海·期末）一定条件下，向容积为1.00L的密闭容器中通入一定量的和的混合气体，发生反应：（正反应吸热），体系中各物质浓度随时间变化如图所示。下列有关说法正确的是 A．64s时，反应达到化学平衡状态 B．前100秒内，用浓度的变化表示的化学反应速率是 C．保持容器体积不变，充入氦气，反应速率增加 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 【答案】B 【详解】A．64s后，各物质浓度仍在改变，故64s时反应没有达到化学平衡状态，A错误； B．由图可知，前100秒内，用浓度的变化表示的化学反应速率是：，B正确； C．保持容器体积不变，充入氦气后各物质浓度不变，反应速率不变，C错误； D．由图可知，反应过程中N2O4浓度减小，NO2浓度增大，说明反应正向进行，该反应正向为吸热反应，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降低，D错误； 故选B。 9．（24-25高一下·上海·开学考试）在一个恒容的密闭容器中模拟工业合成氨的反应，下列说法中能确定该反应已经达到化学平衡的 A．2V正(NH3) =V逆(N2) B．容器内气体的密度不变 C．容器气体的平均相对分子质量不变 D．断裂6molN-H键，同时生成3mol H-H键 【答案】C 【详解】A．反应速率比等于系数比，2V正(NH3) =V逆(N2)则正逆反应速率不相同，没有平衡，A错误； B．容器体积和气体质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能说明反应已达平衡，B错误； C．混合气体的平均摩尔质量，气体质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而改变，所以M会发生改变，当M不变时，反应达到平衡，C正确；   D．断裂6molN-H键，同时生成3mol H-H键，描述的都是逆反应，不能说明达到平衡，D错误； 故选C。 10．某同学取4mL0.1mol·L-1KI溶液，加入2mL0.1mol·L-1FeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于2支试管中进行如下实验。 ①第1支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层呈紫色。 ②第2支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。 实验①和②说明，在I⁻过量的情况下，溶液中仍含有___________(填离子符号)，由此可见Fe3+与I⁻发生的反应___________(选填“能”或“不能”)进行到底，该反应的离子方程式可表示为___________。 【答案】 Fe3+ 不能 【分析】KI与FeCl3发生氧化还原反应，根据得失电子守恒可知存在如下计量关系：，故加入的KI溶液过量。由实验②现象可知有剩余，故反应是可逆的。 【详解】实验②中，向反应后的试管中滴入KSCN溶液，溶液变红，说明Fe3+剩余；KI溶液虽然过量，但Fe3+剩余，说明该反应为可逆反应，无法进行到底；故该反应的离子方程式为。 11．（23-24高一下·上海·期末）工业制硫酸中的一步重要反应是在400～500℃下的催化氧化，。 (1)容积为2L的恒温密闭容器中通入和，反应过程中部分物质的物质的量随反应时间变化的曲线如下图所示，由图可知2min时，___________(填“>”、“<”或“=”) (2)试在上图中画出的物质的量随反应时间变化的曲线_________。 【答案】(1)> (2) 【详解】（1）0至5min，SO2的量一直减少，在建立平衡的过程中，此时SO2和O2反应生成SO3的速率大，故2min时反应正向进行，>； （2） 起始通入10molSO2和5molO2，且△n(O2)=△n(SO2)，则任一时刻n(O2)= n(SO2)，平衡时剩余氧气1mol，O2的物质的量随反应时间变化的曲线为。 12．（高一上·上海·期末）在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和NH3，在一定条件下发生反应： (1)不能说明该反应已达到平衡状态的是______(填标号)。 A．反应速率 B．1molN-H键断裂的同时生成1molO-H键 C．容器内压强不再随时间而发生变化 D．NH3的浓度不再随时间而发生变化 (2)某次实验中测得容器内NO及N2的物质的量随时间的变化如图所示，图中b点对应的反应速率关系是v正_____v逆(填“＜”“＞”或“＝”)。 【答案】(1)B (2)＞ 【详解】（1）A．该反应达到平衡状态时，5v(NH3)正=4v(N2)逆，故A正确； B．N-H键断裂，生成O-H键，均为正向反应，不能说明正逆反应速率相等，不能判断反应达到平衡状态，故B错误； C．该反应是一个反应前后气体体积增大的可逆反应，当反应达到平衡状态时，容器内压强不随时间的变化而变化，所以能判断反应是否达到平衡状态，故C正确； D．容器内NH3的物质的量分数不再随时间而发生变化说明浓度不在改变，故D正确； 故选B。 （2）图中b点对应的速率关系是反应正向建立，所以图中b点对应的速率关系是v(正)>v(逆)。 13．（高一下·上海·阶段练习）已知，生产甲醇过程中涉及反应： (1)向某恒温恒容密闭容器中充入1mol 和2mol ，下列能说明反应达到平衡的是___________。 A．混合气体的密度不再改变 B．混合气体的平均相对分子质量不再改变 C．CO的浓度等于甲醇的浓度 D． (2)在2L恒温密闭容器中充入2mol CO和4mol ，在一定条件下经10min，CO的物质的值为0.5mol。在该条件下，___________。 【答案】(1)B (2) 【分析】反应中物质均为气体，混合气体总质量不变；反应中气体分子总数变化，混合气体的总物质的量变化。 【详解】（1）A．反应中物质均为气体，混合气体总质量不变，恒温恒容条件下，容器的体积不变，密度是不变的量，混合气体的密度不再改变，不能说明反应达到平衡，故A错误； B．反应中物质均为气体，混合气体总质量不变，反应中气体分子总数变化，混合气体的总物质的量变化，混合气体的平均摩尔质量是个变化的量，混合气体的平均相对分子质量不再改变可以说明反应达到平衡，故B正确； C．反应达到平衡，CO的浓度不一定等于甲醇的浓度， 故C错误； D．根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，平衡时，不能说明反应达到平衡，故D错误； 故答案为：B； （2）10min内，，，故答案为：。 （高一下·上海·期末）根据工业合成氨气，完成下列填空： 14．合成氨需要选择合适的催化剂，分别选用A、B、C三种催化剂进行试验，所得结果如图所示(其他条件相同)； 则生产中适宜选择的催化剂是_______(填“A”或“B”或“C”)，简述理由：_______。 15．一定条件下，对在密闭容器中进行的合成氨反应达平衡后，其他条件不变时，若同时压缩容器的体积和升高温度达新平衡后，与原平衡相比，请将有关物理量的变化的情况填入下表中(填“增大”、“减小”或“无法确定”)： 反应速率 氮的体积分数 变化情况 _______ _______ 16．在一体积为10L的密闭容器中充入了280g，100g，反应半小时后，测得有34g生成，则用表示该反应的速率为_______，此时，氮气的转化率为_______。 17．下列判断可以作为该反应达到平衡的标志的是_______。 A．单位时间内每消耗1摩尔氮气的同时消耗3摩尔氢气 B．混合气体的平均分子量不再发生变化 C．混合气体的密度保持不变 D．体系的温度不再变化 【答案】14． A 催化剂A在较低温度下具备较高的催化活性，低温有利于平衡正向移动 15． 增大 无法确定 16． 0.01 10% 17．BD 【解析】14．根据图象分析可知，催化剂A和B比催化剂C的催化效率高，但催化剂A在较低温度下具备较高的催化活性，低温有利于平衡正向移动，故选择催化剂A； 15．若同时压缩容器的体积和升高温度达新平衡后，与原平衡相比，压强增大、温度升高，则反应速率增大；增大压强平衡正向移动，升高温度平衡逆向移动，故无法确定氮的体积分数的变化情况； 16．根据方程式计算，平衡时氨气的物质的量为，初始投入氮气物质的量为，氢气物质的量为，列三段式有，用氢气表示该反应的速率，此时，氮气的转化率为； 17．A．消耗氮气和消耗氢气同为正反应，无法说明达到平衡，A错误； B．混合气体的质量不变，气体的物质的量不断变化，故平均分子量随反应进行不断变化，若当混合气体的平均分子量不再发生变化时说明达到平衡，B正确； C．混合气体质量不变，容器体积不变，混合气体的密度一直保持不变，不能说明达到平衡，C错误； D．反应为放热反应，随反应不断进行，体系温度不断变化，故体系的温度不再变化，说明反应达到平衡，D正确； 答案选BD。 18．（高一下·上海·期末）我国在联合国大会上提出2060年前实现“碳中和”。利用催化剂对，催化加氢转化成甲醇的方程式如下：；该反应体系能量随反应过程的变化情况如下图： 请回答下列问题： (1)该反应为___________0，___________0(填“>”或“<”)。 (2)一定温度下，向2L恒容密闭容器中按充入和，测得和的物质的量随时间变化如图所示。 ①平衡时容器内压强是开始时压强的___________倍； ②下列现象可以说明该反应达到平衡状态的是___________。 A． B．断裂3molH-H键的同时断裂2molH-O键 C．混合气体的总物质的量不再改变 D．混合气体的平均相对分子质量不再改变 E．某一条件下化学平衡常数，在该条件下测得，，， 【答案】(1) < < (2) CD 【详解】（1）根据图示，该反应为放热反应，<0，反应为气体分子数减小的反应，混乱度减小，是熵减的过程，则<0； （2）①向2L恒容密闭容器中按充入和，根据图示充入为2mol，为6mol，发生反应：，平衡时为0.5mol，为1.5mol，为1.5mol，为1.5mol，气体共5mol，恒温恒容条件下，压强之比等于气体的物质的量之比，则平衡时容器内压强是开始时压强的倍； ②A．，即同一物质，正、逆反应速率不相等，不能说明该反应达到平衡状态，A不符合题意； B．达到平衡时，正反应每断裂3molH−H键的同时逆反应应断裂3molO−H键(甲醇中1mol，水中2mol)，则断裂3molH-H键的同时断裂2molH-O键，不能说明该反应达到平衡状态，B不符合题意； C．该反应为气体分子数减少的反应，反应开始至达到平衡过程，混合气体的总物质的量一直减小，则当混合气体的总物质的量不再改变时，能说明该反应达到平衡状态，C符合题意； D．该反应为气体分子数减少的反应，反应开始至达到平衡过程，混合气体的总物质的量一直减小，而混合气体的质量不变，则混合气体的平均相对分子质量一直增大，所以混合气体的平均相对分子质量不再改变时，能说明该反应达到平衡状态，D符合题意； E．某一条件下化学平衡常数，在该条件下测得，，，，此时浓度商Q==16，反应未达到平衡状态，E不符合题意； 故选CD。 综合应用 1．如图是合成氨反应的正、逆反应速率随反应时间变化的示意图，有关叙述错误的是 A．状态I和状态II时，反应均处于平衡状态 B．状态I变化为状态II的过程，称为化学平衡移动 C．时刻平衡向正反应方向移动，是由增大压强引起的 D．同一种反应物在状态I和状态II时，浓度不相等 【答案】C 【详解】A．状态I和状态II时，正、逆反应速率相等，反应均处于平衡状态，故A正确； B．状态I改变条件瞬间正反应速率大于逆反应速率，反应正向进行到达状态II，化学平衡发生移动，故B正确； C．t1时刻平衡正向移动，根据图像可知，正反应速率瞬间增大，逆反应速率瞬间不变，所以改变的条件是增大反应物浓度，不是改变的压强，故C错误； D．由于平衡发生了移动，所以反应物、生成物的浓度均发生变化，故D正确； 故答案为：C； 2．某温度下，恒容密闭容器中反应：　。已知和初始浓度均为，平衡时测得浓度为，下列说法错误的是 A．反应过程中压强始终保持不变 B．可作为该可逆反应达到平衡状态的标志 C．若达到平衡后移去部分，则平衡向逆反应方向移动 D．若、、、初始浓度均为，则反应逆向进行 【答案】D 【详解】A．反应前后气体的总物质的量不变，则该反应的体系压强始终保持不变，故A正确； B．时说明正逆反应速率相等，则可作为该可逆反应达到平衡状态的标志，故B正确； C．平衡时移走CO2，瞬间正反应速率减小、逆反应速率不变，平衡逆向移动，逆反应速率减小至不变，故C正确； D．K==2.25，若、、、初始浓度均为，Q==1，Q<K，平衡正移动，故D错误； 故选：D。 3．（25-26高一上·湖南衡阳·期末）在一定温度、容积不变的密闭容器里，下列选项中可用来判断可逆反应达到平衡的有 ①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B ③A、B、C的浓度不再改变 ④混合气体的密度不再改变 ⑤混合气体的总压强不再改变 ⑥混合气体的总物质的量不再改变 A．①②③④⑤⑥ B．①③④⑤ C．①③④⑤⑥ D．①③⑤⑥ 【答案】C 【详解】①C的生成速率（正反应）与消耗速率（逆反应）相等，说明正逆反应速率相等，达到平衡，正确； ②生成A和B均为逆反应方向，且按反应系数比（1:3）进行，与平衡状态无关，错误； ③A、B、C浓度不变，说明各组分含量恒定，达到平衡，正确； ④恒容条件下，密度，D为固体，反应中气体总质量变化，密度不变说明气体总质量恒定，达到平衡，正确； ⑤恒温恒容时，总压强与气体总物质的量成正比。反应前后气体分子数减少，压强不变说明气体总物质的量不变，达到平衡，正确； ⑥气体总物质的量随反应进行而减少，其不变说明反应达平衡，正确； 因此可用来判断可逆反应达到平衡的有①③④⑤⑥，故答案选C。 4．（24-25高一下·河南南阳·期末）一定温度下，将与充入恒容密闭容器中发生反应，各组分的物质的量浓度随时间的变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是 A．曲线Z表示物质B的浓度变化 B．物质C、D的物质的量浓度变化曲线重合，均为曲线X C．M点对应的状态为平衡状态 D．平衡时A的物质的量为0.5mol 【答案】D 【分析】将与充入恒容密闭容器中发生反应，由初始Y、Z物质的浓度分别为4mol/L、2mol/L，可知曲线Z表示物质A的浓度变化，曲线Y表示物质B的浓度变化，曲线X表示物质D的浓度变化，且V=1L。 【详解】A．根据以上分析，曲线Z表示物质A的浓度变化，曲线Y表示物质B的浓度变化，故A错误； B．物质C是固体，不可用浓度表示，曲线X只能表示物质D的浓度变化，故B错误； C．浓度保持不变，可逆反应达到平衡状态，M点后该物质浓度均发生改变，M点没有达到平衡状态，故C错误； D．反应达到平衡，则，由初始浓度可知，容器体积为1L，所以，平衡时A的物质的量为0.5mol，故D正确； 选D。 5．（24-25高一下·江苏连云港·期中）一定温度下，反应的反应热为。现将充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是 A．①② B．②④ C．③④ D．①④ 【答案】D 【详解】图①为气体密度随时间变化，反应体系气体总质量m守恒（均为气体），恒压下，反应N2O4(g)⇌2NO2(g)正向进行时气体分子数增多，体积V增大，密度ρ=m/V减小；平衡时n不变，V不变，ρ恒定，所以密度不变说明反应达到平衡状态，①正确； 图②为ΔH随时间变化，ΔH是反应的固有属性，只与始态和终态有关，反应过程中始终不变，不能说明达到平衡，②错误； 图③为v正随时间变化，反应开始时只有N2O4，正反应速率应从初始值逐渐减小（因反应物浓度降低），逆反应速率从0逐渐增大，平衡时正逆速率相等。图中v正（NO2、N2O4）均增大，与实际不符，③错误； D．图④为N2O4转化率随时间变化，反应进行时转化率增大，平衡时转化量不再变化，转化率恒定，能说明达到平衡，④正确； 综上所述，①④符合题意，故选D。 6．（24-25高一下·福建福州·期中）对于密闭容器中的反应：N2+3H22NH3，在673 K、30 MPa 下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是 A．在点a的H2消耗速率比生成速率小 B．NH3在点a′的逆反应速率比点b′的逆反应速率小 C．点c反应达到平衡 D．点d(t1时刻)，向此恒容密闭容器中通入氦气，H2的消耗速率增大 【答案】B 【详解】A．点a时H2的物质的量随时间减小，说明反应正向进行，H2的消耗速率（正反应速率）大于生成速率（逆反应速率），A错误； B．NH3的逆反应速率（分解速率）与NH3浓度成正比，a′点时间早于b′点，NH3的物质的量：a′＜b′，则逆反应速率：a′＜b′，B正确； C．反应达到平衡时各物质的物质的量不再变化，点c后H2和NH3的物质的量仍在变化（H2继续减少、NH3继续增加），未达平衡，C错误； D．恒容容器中通入氦气，各反应物浓度不变，H2的消耗速率（正反应速率）不变，D错误； 故答案选B。 拓展培优 7．（25-26高二上·广东肇庆·期中）可逆反应在恒容密闭容器中反应，可以作为达到平衡状态的标志是 ①单位时间内生成n molO2的同时生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n molO2的同时生成2n mol NO ③混合气体的颜色不再改变 ④混合气体的密度不再改变的状态 ⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①③⑤ B．②④⑤ C．①③④ D．①②⑤ 【答案】A 【详解】①单位时间内生成n mol O2同时生成2n mol NO2，说明正逆反应速率相等，可以判断反应平衡，正确； ②生成O2和NO的比例是正反应的固有比例，无法判断平衡，错误； ③混合气体颜色不变说明NO2浓度不变，可以判断反应平衡，正确； ④混合气体总质量不变，容器体积不变，密度始终不变，无法判断反应平衡，错误； ⑤混合气体反应时总质量不变，总物质的量改变，平均相对分子质量不变说明总物质的量不变，可以判断反应平衡，正确； 符合题意的为①③⑤，故选A。 8．（24-25高一下·上海·期中）在2L密闭容器内发生反应，500℃时，测得n(SO2)随时间的变化如下表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(SO2)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 (1)下图中表示SO3的变化的曲线是_______(填字母)。 (2)用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v(O2)=_______。 (3)能使该反应的反应速率增大的是_______。 A．分离出SO3 B．适当升高温度 C．恒容下充入Ne使压强增大 D．选择更高效的催化剂 (4)下列能说明该反应已达化学平衡状态的是_______。 A．单位时间内生成2molSO3的同时消耗1molO2 B．v(SO2)=v(SO3) C．容器中平均相对分子质量保持不变 D．容器中O2的体积分数保持不变 E．容器中气体的总压强保持不变 F．容器中气体的密度保持不变 【答案】(1)b (2) (3)BD (4)CDE 【详解】（1）根据反应，是产物，随着反应进行，其物质的量逐渐增加。从表中数据可知，的物质的量从0.020mol逐渐减少到0.007mol，转化的的物质的量为0.020−0.007=0.013mol，则生成的物质的量也为0.013mol。由于容器体积为2L，所以的浓度变化范围是从0到。结合图像中各曲线的变化趋势和数值范围，可判断表示变化的曲线是b。 （2）由表格数据可知0~2s内转化的物质的量，则转化的，用O2表示从0~2s内该反应的平均速率。 （3）A．分离出，会使生成物浓度减小，根据勒夏特列原理，平衡向正反应方向移动，但反应速率减小，A错误； B．适当升高温度，会使反应物分子的能量增加，活化分子百分数增大，有效碰撞几率增加，反应速率增大，B正确； C．恒容下充入Ne使压强增大，但反应物和生成物的浓度都不变，所以反应速率不变，C错误； D．选择更高效的催化剂，能降低反应的活化能，使更多的反应物分子成为活化分子，有效碰撞几率增大，反应速率增大，D正确； 故答案为BD。 （4）A．单位时间内生成2molSO3的同时消耗1molO2，描述的都是正反应方向的速率，不能说明正逆反应速率相等，不能判断反应达到平衡状态，A错误； B．v(SO2)=v(SO3)，没有说明是正反应速率还是逆反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，不能判断反应达到平衡状态，B错误； C．反应前后气体的总物质的量发生变化，根据，气体质量不变，物质的量变化，所以平均相对分子质量会发生变化，当容器中平均相对分子质量保持不变时，说明反应达到平衡状态，C正确； D．容器中O2的体积分数保持不变，说明各物质的浓度不再发生变化，反应达到平衡状态，D正确； E．反应前后气体的总物质的量发生变化，在恒温恒容条件下，根据PV=nRT，压强与物质的量成正比，所以容器中气体的总压强保持不变时，说明反应达到平衡状态，E正确； F．根据，气体质量不变，容器体积不变，所以密度始终保持不变，所以不能根据密度不变判断反应达到平衡状态，F错误； 故答案选CDE。 9．（24-25高一下·上海·期末）和N2O4(g)之间存在如下转化：N2O4(g) 2NO2(g)，一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中， NO2(g)和N2O4 (g)之间发生反应，各组分物质的量与时间关系如图所示： (1)在0~3min内，用 NO2(g)表示的反应速率为_______。 (2)若在绝热容器中加入一定量   反应一段时间后，混合气储温度升高，说明： 的能量比 的能量______________(填“高”或“低”)。 (3)恒温恒容条件下，下列能说明反应： 达到平衡状态的是_______(填字母)。 A． B． C．容器内气体的压强保持不变 D．混合气体的密度保持不变 工业上以黄铁矿(主要成分 制硫酸，流程如下： (4)黄铁矿在“煅烧”前须粉碎，粉碎的目的是_______， (5)“烧渣”的主要成分为_______(填化学式)。 (6)“催化氧化”时发生反应的化学方程式为_______。 (7)“吸收”时试剂X是98.3%的浓硫酸，选用该浓硫酸而不用水的主要原因是_______。 【答案】(1)0.1mol·L-1·min-1 (2)高 (3)C (4)增大接触面积，加快反应速率 (5) (6) (7)SO3与水反应放出大量的热，易形成酸雾 【分析】黄铁矿(主要成分)通入氧气进行煅烧，发生，得到烧渣和SO2，烧渣的成分为，SO2经催化氧化发生反应，生成，再用的浓硫酸进行吸收，即可得到，据此回答。 【详解】（1）由方程式N2O4(g)⇌2NO2(g)可知，反应中NO2的物质的量变化较大，则X表示NO2的物质的量随时间的变化曲线，Y表示N2O4的物质的量随时间的变化曲线。NO2在0～3min内变化0.6mol，则v==0.1mol·L-1·min-1。 （2）若在一保温容器中加入一定量NO2，反应一段时间后，混合气体温度升高，说明该反应为放热反应，说明2molNO2(g)的能量比1mol N2O4(g)的能量高。 （3）A．反应物和生成物物质的量之比等于化学计量数之比不能判断反应达到平衡状态，A不选； B．生成N2O4和消耗NO2均表示逆反应速率，不能判断反应达到平衡，B不选； C．该反应为气体体积增大的反应，压强为量，容器内气体的压强保持不变，反应达到平衡，C选； D．反应前后均为气体，且体积不变，密度为定值，混合气体的密度保持不变，不能判断反应达到平衡，D不选； 故选C。 （4）黄铁矿在“煅烧”前须粉碎，粉碎可以增大接触面积，加快反应速率。 （5）由分析知，“烧渣”的主要成分为。 （6）由分析知，“催化氧化”时二氧化硫与氧气在催化剂的催化下被氧化为三氧化硫，发生反应的化学方程式为。 （7）“吸收”时发生的反应为，该反应非常剧烈且大量放热，会形成酸雾阻碍吸收反应的进行，因此实际吸收过程中是用98.3%的浓硫酸来作吸收剂，故原因为SO3与水反应放出大量的热，易形成酸雾。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $