第2章 第2节 第1课时 化学平衡状态-（配套教参）【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

本讲义聚焦高中化学“化学平衡状态”核心知识点，先阐述可逆反应的特点，再通过N₂与H₂反应实例分析平衡状态的建立过程，明确正逆反应速率相等、浓度不变的含义，进而归纳动态平衡、等速、定容等特征，最后系统讲解利用速率相等和变量不变判断平衡状态的方法，构建完整知识支架。 该资料以培养“变化观念与平衡思想”学科素养为目标，通过可逆反应中¹⁸O的分布、浓度范围分析等例题，渗透科学思维中的极限思想与证据推理。课中辅助教师结合图像解析平衡建立过程，课后通过多样化练习题帮助学生巩固判断方法，有效查漏补缺，体现化学学科“宏观现象-微观本质-符号表达”的教学特色。

第二节　化学平衡 第1课时　化学平衡状态 [学习目标] 1．通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，培养学生“变化观念与平衡思想”学科素养。 2．掌握化学平衡状态的特征，理解并会判断化学平衡状态的标志。 [对应学生用书P32] 知识点一　化学平衡状态 1．可逆反应的特点 2．化学平衡状态 (1)化学平衡状态的建立 在一定条件下，把N2、H2加入固定容积的密闭容器中。 化学平衡状态建立的图像表示： (2)含义：在一定条件下的可逆反应里，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__不随时间而改变的状态。 (3)化学平衡状态的特征 (4)化学平衡的建立方向 ①正反应方向建立平衡，v正减小，v逆增大，v正＝v逆时达到平衡。 ②逆反应方向建立平衡，v正增大，v逆减小，v正＝v逆时达到平衡。 平衡建立的途径有哪些？平衡的建立是否与途径有关？ 提示　若只给出反应物，则是从正、反应方向建立平衡；若只给出生成物，则是从逆反应方向建立平衡；若既给出反应物又给出生成物，则是从正逆反应同时建立平衡；平衡的建立与途径无关。 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 解析　D　 18O2的加入定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含有18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使得SO2和O2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。 2．在一密闭容器中进行反应：2X(g)＋Y(g)⥫⥬2Z(g)，已知反应过程中某一时刻X、Y、Z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(X)＝0.5 mol·L-1 B．c(Y)＋c(X)＝0.5 mol·L-1 C．c(Y)＋c(Z)＝1.05 mol·L-1 D．c(X)＋c(Y)＋c(Z)＝0.75 mol·L-1 解析　C　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 2X(g)＋Y(g)⥫⥬2Z(g) 初始/(mol·L-1) 0.3 0.1 0.4 变化/(mol·L-1) 0.2 0.1 0.2 平衡/(mol·L-1) 0.1 0 0.6 若反应逆向进行，则 2X(g)＋Y(g)⥫⥬2Z(g) 初始/(mol·L-1) 0.3 0.1 0.4 变化/(mol·L-1) 0.4 0.2 0.4 平衡/(mol·L-1) 0.7 0.3 0 由分析可知，0.1 mol·L-1＜c(X)＜0.7 mol·L-1，故A不选；由分析可知，0.1 mol·L-1＜c(Y)＋c(X)＜1 mol·L-1，故B不选；由分析可知，0.3 mol·L-1＜c(Y)＋c(Z)＜0.6 mol·L-1，故C选；由分析可知，0.7 mol·L-1＜c(X)＋c(Y)＋c(Z)＜1.0 mol·L-1，故D不选。 3．等体积的0.3 mol/L的FeCl3溶液和0.4 mol/L的NaI溶液混合，能证明溶液中存在化学平衡“2Fe3+＋2I－⥫⥬2Fe2+＋I2”的试剂，除了淀粉溶液外，还需要用到下列中的(　　) A．KSCN溶液　　　　 B．AgNO3溶液 C．Na2SO4溶液 D．BaCl2溶液 解析　A　FeCl3溶液和NaI溶液混合，若反应不可逆，Fe3+完全反应，I－过量，则溶液中无Fe3+，故只需要证明溶液中含Fe3+，则即能证明此反应存在该化学平衡，故A符合题意。 知识点二　化学平衡状态的判断 1．利用“速率相等”判断 (1)同种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。 (2)不同物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，即v正(A)∶v逆(B)＝a∶b。 2．利用“变量不变”判断 (1)各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不变。 (2)各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。 (3)反应物的转化率、产物的产率保持不变。 1．一定温度下，恒容密闭容器中进行的可逆反应：A(s)＋2B(g)⥫⥬C(g)＋D(g)的哪些物理量不再改变时，表明该反应处于平衡状态？ 提示　除A外的各组分(B、C、D)的百分含量、浓度、物质的量不变；混合气体的密度不变；混合气体的平均相对分子质量不变。 2．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________。 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。 答案　(1)①③④　(2)⑤ 判断可逆反应是否达到平衡状态的方法 (1)直接判据 ①v正＝v逆 ②反应混合物中各组分质量和浓度保持不变。 (2)间接判据 ①常用物理量：气体总的物质的量、压强、混合气体的平均密度(ρ＝)、平均摩尔质量(＝)。 ②判断方法：“变量不变即为平”，即假设反应向正反应方向进行时，该物理量若发生变化，则某时刻该物理量不再改变时，即认为达到平衡状态。若该物理量为一直不变的量，则无法用于判断。 1．在恒温，体积为2 L的密闭容器中加入1 mol CO2和3 mol H2，发生如下的反应CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0。能判断反应已经达到平衡状态的是(　　) A．容器中CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1∶3∶1∶1 B．容器内混合气体密度保持不变 C．v正(H2)＝3v逆(H2O) D．CH3OH(g)和H2O(g)体积分数之比保持不变 解析　C　容器中CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比也可能为1∶3∶1∶1，该反应可能达到平衡状态，也可能没有达到平衡状态，与反应初始浓度和转化率有关，故A错误；CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)反应中，前后气体质量不变，固定容积，体积不变，故密度不是变量，不能判断化学平衡状态，故B错误；v正(H2)＝3v逆(H2O)，方向相反，化学反应速率之比等于计量数之比，能判断平衡状态，故C正确；随着反应的进行，产生的CH3OH(g)和H2O(g)一样多，故体积分数之比保持不变，不能据此判断化学平衡状态，故D错误。 2．在地壳内SiO2和HF存在以下平衡：SiO2(s)＋4HF(g)⥫⥬SiF4(g)＋2H2O(g)。如果上述反应在恒容密闭容器中发生，下列不能说明该反应达到平衡状态的是(　　) A．v正(HF)＝v逆(H2O) B．SiF4与H2O的浓度之比保持不变 C．SiO2的质量保持不变 D．混合气体的总物质的量保持不变 解析　B　A项，当v正(HF)＝v逆(H2O)时，由于v正(H2O)＝v正(HF)，则v正(H2O)＝v逆(H2O)，说明该反应达到平衡状态；B项，反应生成的SiF4与H2O的浓度之比始终为1∶2，故SiF4与H2O的浓度之比保持不变不能说明该反应达到平衡状态；C项，当SiO2的质量保持不变时，说明该反应达到平衡状态；D项，该反应为反应前后气体分子数减小的反应，当混合气体的总物质的量保持不变时，说明该反应达到平衡状态。 3．工业制备硝酸的第一步反应是NH3的氧化：4NH3(g)＋5O2(g)⥫⥬4NO(g)＋6H2O(g)。若在恒容密闭容器中加入一定量的NH3 、O2混合气体，使其发生上述反应。下列说法正确的是(　　) A．3v正(NH3)＝2v逆(H2O)时，反应达到平衡状态 B．混合气体的密度不再变化时，反应达到平衡状态 C．单位时间内消耗NH3和生成NO的物质的量相等时，反应达到平衡状态 D．达到平衡状态后，减小容器体积，正反应速率减小，逆反应速率增大 解析　A　因为恒容容器，反应过程中体积不变，又因为反应物、生成物都是气体，总质量始终不变，故密度为定值，密度不变，不能说明达到平衡状态，B错误；单位时间内消耗x mol NH3与生成x mol NO都表示正反应速率，整个反应过程中二者都相等，不能说明反应达到平衡状态，C错误；达到化学平衡时减小容器体积，各组分浓度都增大，因此正逆反应速率都增大，D错误。 [对应学生用书P35] 1．煤的气化可获得清洁燃料，是实现煤的综合利用的一种重要途径，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。一定条件下，在容积不变的密闭容器中进行如下反应：C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2 (g)。关于该反应达到化学平衡状态的叙述正确的是(　　) A．H2O完全转化为CO和H2 B．H2的浓度保持不变 C.正、逆反应速率相等且均为零 D．H2O、CO的物质的量之比为1∶1 解析　B　可逆反应中H2O不可能完全转化为CO和H2，A错误；反应在容积不变的密闭容器中进行，H2浓度保持不变，说明已经平衡，B正确；化学反应达到平衡时，反应仍在进行，故正逆反应速率相等但不为零，C错误；H2O、CO的物质的量由各成分的起始的量决定，H2O、CO的物质的量之比为1∶1难以判断是否处于平衡状态，D错误。 2．已知COS(g)＋H2(g)⥫⥬H2S(g)＋CO(g)　ΔH＝－17 kJ·mol-1，则在一定条件下向密闭容器中充入1 mol COS(g)和1 mol H2(g)，充分反应，放出的热量(　　) A．大于17 kJ B．等于17 kJ C．小于17 kJ D．上述都有可能 解析　C　该反应为可逆反应，则在一密闭容器中充入1 mol COS(g)和1 mol H2(g)，无法完全反应，放出的热量一定小于17 kJ；故选C。 3．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容密闭真空容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒温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(　　) A．气体的总物质的量不再变化 B．混合气体的平均相对分子质量不再发生改变 C．V(NH3)＝2V(CO2) D．二氧化碳气体的体积分数不再发生改变 解析　A　随着反应不断进行，气体总物质的量不断变化，当气体总物质的量不变，说明反应达到平衡，A正确；该反应的反应物是固体，任何时候生成气体，混合气体的平均相对分子质量不变，不能作为平衡标志，B错误；体系中只存在两种气体，氨气与二氧化碳体积比始终为2∶1，则密闭容器中二氧化碳体积分数始终不变，C、D错误。 4．一定温度下，反应N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4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 解析　D　①反应混合物的质量始终保持不变，但体积会发生变化，气体密度保持不变，说明达到平衡状态，故选；②ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志，故不选；③该反应是充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确，故不选；④N2O4的转化率先增大，后保持不变，说明达到平衡状态，故选；综上所述，①④正确。 5．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 解析　(1)v(C)＝＝0.6 mol·L-1·min-1。 (2)　　 　 　2A(g)＋B(g)⥫⥬xC(g)＋2D(s) 开始/(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，解得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状态，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，故气体的密度不再发生变化时，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状态；D项，A的百分含量保持不变，说明反应已达到平衡状态。 答案　(1)0.6 mol·L-1·min-1　(2)3　(3)BD 学科网（北京）股份有限公司 $