2.2.1 化学平衡状态-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步教参（人教版）

本高中化学讲义聚焦化学平衡状态核心知识点，以可逆反应概念及特征为基础，通过合成氨反应实例分析平衡建立过程，进而阐述平衡状态含义与“逆、等、动、定、变”特征，最终构建直接（“等”“定”）与间接（“变量不变”）判据的判断思维模型，形成完整学习支架。 该资料通过v-t图像动态呈现平衡建立、表格对比不同反应变量判据等设计，结合例题解析与思考题，培养学生科学思维（证据推理、模型建构）和科学探究能力。课中辅助教师直观教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺，提升化学观念应用能力。

第二节　化学平衡 第1课时　化学平衡状态 【学习目标】　1.通过认识化学平衡状态的建立过程，理解化学平衡是一种动态平衡。 2．掌握化学平衡状态的特征，建立化学平衡状态判断的思维模型。 知识点一　化学平衡状态 1．可逆反应 (1)概念：在相同条件下，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)特征 　1.2H2＋O22H2O与2H2O2H2↑＋O2↑两反应互为可逆反应吗？为什么？ 答案：不互为可逆反应，因为两反应的反应条件不同。 2．化学平衡状态的建立(以合成氨反应为例) 在一定条件下的容积不变的密闭容器中，合成氨反应为N2＋3H22NH3。 N2与H2反应 NH3的分解反应 绘制v－t图像 绘制v－t图像 3.化学平衡状态的含义 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”，这时的状态称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 4．化学平衡状态的特征 　2.在一定条件下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol-1，一段时间达到化学平衡状态。 (1)该状态下，生成SO2的速率________(填“大于”“等于”或“小于”，下同)生成SO3的速率，生成SO3的物质的量________2 mol 。 (2)该状态下，充入由18O组成的氧气一段时间后，SO2中是否存在18O？______(填“是”或“否”)。 答案：(1)等于　小于　(2)是 (1)合成氨反应中，若N2过量，则可以使H2完全消耗(　　) (2)达到化学平衡状态时，所有物质的速率都相等(　　) (3)平衡状态是一种静止状态，反应物和生成物的浓度不再改变(　　) (4)反应达到化学平衡状态时，反应混合物中各组分的浓度保持相等(　　) (5)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(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ 1．在一定温度下，某反应3A＋B⥫⥬2C体系中，n(A)随反应时间(t)的变化见下表： t/min 0 1 2 3 4 5 n(A)/ mol 0.060 0.040 0.024 0.014 0.014 0.014 该反应处于平衡状态的时间区域为(　　) A.1～2 min　　　　 　B．1～3 min C.2～3 min D．3～5 min 解析：选D。可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，各组分的浓度、物质的量等不再变化，故该反应在3～5 min处于平衡状态。 2．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图所示。下列有关说法正确的是(　　) A.t1时，反应逆向进行 B.t2时，正反应速率大于逆反应速率 C.t3时，达到反应进行的限度 D.t4时，反应处于平衡状态，反应停止 解析：选B。t1时，v(正)＞v(逆)，反应正向进行，故A错误；t3时，v(正)＞v(逆)，没有达到反应进行的限度，故C错误；t4时，v(正)＝v(逆)≠0，反应达到平衡状态，但反应并没有停止，故D错误。 3．在1 273 K、100 kPa条件下，乙烷生成乙烯的反应C2H6(g)⥫⥬C2H4(g)＋H2(g)达到平衡后，下列说法正确的是(　　) A.C2H6的浓度保持不变 B.C2H6仍在不断分解，其浓度不断减小 C.C2H6的分解速率大于生成速率 D.C2H4仍在不断生成，其浓度不断增加 解析：选A。反应达到平衡后，正、逆反应速率相等，各物质的浓度不再变化，但各物质仍在发生反应。 知识点二　化学平衡状态的判断 1．直接判据——定义法 (1)“等” ①同种物质：某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，如对于反应aA(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)＋dD(g)，v正(A)∶v逆(B)＝a∶b。 (2)“定” 反应体系中各组成成分的质量、物质的量、浓度、百分含量(质量分数、物质的量分数、气体的体积分数等)保持恒定不变。 2．间接判据——“变量不变”时即为平衡 当反应过程中变化的量不再改变时，化学反应达到平衡状态，即反应前后始终不变的量不能作为判据。 　在恒温恒容条件下，下列三个可逆反应中混合气体的某些“量”不再随时间改变时，判断是否一定达到了平衡状态(填“一定”或“不一定”)。 可逆 反应 N2(g)＋3H2(g) ⥫⥬2NH3(g) H2(g)＋I2(g) ⥫⥬2HI(g) C(s)＋CO2(g) ⥫⥬2CO(g) ①总质 量m总 ②密度ρ ③压强p ④平均摩 尔质量 ⑤颜色 — — 答案：①不一定　不一定　一定　②不一定 不一定　一定　③一定　不一定　一定 ④一定　不一定　一定　⑤一定 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：选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，说明反应已经达到平衡状态，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量决定，反应达到平衡时，H2O、CO的物质的量之比不一定为1∶1，D错误。 2．在恒温，容积为2 L的密闭容器中加入1 mol CO2和3 mol H2，发生反应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．容器内混合气体的密度保持不变 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：选C。v正(H2)＝3v逆(H2O)，方向相反，化学反应速率之比等于化学计量数之比，能判断反应已达到平衡状态，故C正确。 3．(2026·福州高二月考)一定温度下，在恒容密闭容器中充入CO和H2，发生反应2H2(g)＋CO(g)⥫⥬CH3OH(g)　ΔH<0。下列图像符合实际且t0时达到平衡状态的是(　　) 解析：选D。A项，该反应中气体总质量和容器容积均为定值，故气体密度始终不变，图示曲线不符合实际；B项，初始时CH3OH(g)的体积分数应该为0，图示曲线不符合实际；C项，该反应为气体分子数减小的反应，混合气体的总质量为定值，建立平衡过程中，混合气体的平均摩尔质量逐渐增大，图示曲线不符合实际；D项，该反应为气体分子数减小的反应，反应过程中压强逐渐减小，当压强不再变化时，反应达到平衡状态，图示曲线符合实际且t0时达到平衡状态。 1．一定条件下，在密闭容器中进行合成氨反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)。当正、逆反应速率相等且不等于零时，下列说法错误的是　(　　) A．反应已达到平衡状态 B．N2、H2、NH3三者共存 C．N2、H2、NH3的浓度不再变化 D．N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2 解析：选D。当正、逆反应速率相等且不等于零时，反应已达到平衡状态，故A正确；可逆反应不能进行到底，N2、H2、NH3三者共存，故B正确；反应达到平衡状态时，N2、H2、NH3的浓度不再变化，但N2、H2、NH3的浓度之比不一定为1∶3∶2，故C正确、D错误。 2．在一定条件下的恒容密闭容器中发生可逆反应2X(g)⥫⥬Y(g)＋Z(s)，下列不能说明该反应达到平衡状态的是(　　) A．2v正(X)＝v逆(Y) B．反应容器中Y的质量分数不变 C．体系压强不再变化 D．混合气体的密度不再变化 解析：选A。反应达到平衡时存在v正(X)＝2v逆(Y)，故A符合题意。 3．(2026·石家庄高二月考)恒温时，向容积为2 L的恒容密闭容器中通入一定量的气体X和Y，发生反应2X(g)＋Y(g)⥫⥬3Z(g)，Y的物质的量随时间t变化的曲线如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．正反应速率a点比b点小 B．t0 min时该反应停止 C．t0 min时c(Z)＝0.75 mol·L-1 D．当密闭容器中的压强不再变化时，该可逆反应达到化学平衡状态 解析：选C。根据题图可知，a点的正反应速率大于b点的正反应速率，A错误；t0 min时反应达到平衡，化学平衡为动态平衡，正反应速率等于逆反应速率但不为零，B错误；根据题图可知，从反应开始到平衡，参加反应的Y的物质的量为0.5 mol，根据转化关系可知，生成Z的物质的量为1.5 mol，因此t0 min时，c(Z)＝＝0.75 mol·L-1，C正确；该反应前后气体物质的量不变，体系的压强始终不变，因此不能根据压强不再变化判断反应是否达到化学平衡状态，D错误。 4． (2026·揭阳高二质检)向绝热恒容密闭容器中通入M(g)和N(g)，一定条件下使反应M(g)＋N(g)⥫⥬P(g)＋Q(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如右。下列叙述正确的是(　　) A．c点时：v(正)＝v(逆) B．生成物的总能量高于反应物的总能量 C．M浓度：a点<b点 D．体系压强不再变化，说明反应达到平衡状态 解析：选D。化学平衡状态的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还在改变，故一定未达到平衡，v(正)≠v(逆)，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；随反应的进行，反应物浓度不断减小，M浓度：a点>b点，C错误；绝热容器中温度不再变化时，体系压强不再变化，说明反应达到平衡状态，D正确。 5．一定温度下，在容积为2 L的恒容密闭容器中，M、N两种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示。 (1)该反应的化学方程式为___________________________________。 (2)该反应达到最大限度的时间是________min，该时间内的平均反应速率v(N)＝__________________________________。 (3)该反应达到平衡状态时，放出6Q kJ的热量，当容器中充入1 mol N时，反应放出的热量为________(填字母)。 A．等于Q kJ B．小于Q kJ C．大于Q kJ D．等于2Q kJ (4)判断该反应达到平衡状态的依据是________(填字母)。 A.该条件下，正、逆反应速率都为零 B．该条件下，混合气体的密度不再发生变化 C．该条件下，混合气体的压强不再发生变化 D．该条件下，单位时间内消耗2 mol N的同时生成 1 mol M 解析：(1)反应进行到6 min时，N的物质的量减少了8 mol－2 mol＝6 mol，N为反应物，M的物质的量增加了5 mol－2 mol＝3 mol，M为生成物，二者化学计量数之比为6 mol∶3 mol＝2∶1，因此该反应的化学方程式为2N⥫⥬M。 (2)根据题图可知，反应进行到6 min时各物质的物质的量不再发生变化，反应达到平衡状态，因此该反应达到最大限度的时间是6 min；该时间内的平均反应速率v(N)＝＝0.5 mol/(L·min)。 (3)该反应达到平衡状态时消耗6 mol N，放出6Q kJ的热量，当容器中充入1 mol N，若N完全反应，则放出Q kJ的热量，但该反应是可逆反应，反应不能进行到底，所以反应放出的热量小于Q kJ，故选B。 (4)反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等但不为零，A不选；反应过程中气体的质量和容器的容积始终不变，故混合气体的密度始终不变，因此该条件下，混合气体的密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，B不选；该反应为气体体积减小的可逆反应，该条件下，混合气体的压强不再发生变化能说明反应达到平衡状态，C选；该条件下，单位时间内消耗2 mol N的同时生成1 mol M，均表示正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，D不选。 答案：(1)2N⥫⥬M　(2)6　0.5 mol/(L·min) (3)B　(4)C 学科网（北京）股份有限公司 $