2.2 化学反应的方向与限度 第2课时（讲义）化学苏教版选择性必修1

专题2 化字反应速率与化学平衡 第二单元 化学反应的方向与限度 第2课时 化学平衡状态 课标要点 1.通过实验探究与数据分析，认识可逆反应，知道可逆反应在一定条件下不能进行完全。 2.理解化学平衡状态的建立过程，认识化学平衡是动态平衡，体会变化与平衡的思想。 3.能结合速率变化图像，判断化学平衡状态，掌握化学平衡状态的本质特征与判断依据。 4.能用化学平衡的观点解释生产、生活中的相关现象，初步建立调控化学反应的认识思路。 学习重难点 重点： 1. 可逆反应的概念及特点。 2. 化学平衡状态的建立过程，化学平衡的本质。 3. 化学平衡状态的判断方法。 难点： 1. 理解化学平衡是动态平衡，平衡时反应仍在持续进行，反应物、生成物浓度保持不变。 2. 灵活运用不同物理量（浓度、压强、密度、平均摩尔质量等）判断体系是否达到化学平衡状态。 知识点 可逆反应 1．可逆反应的概念 可逆反应是指在相同条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向同时进行的化学反应。 2．可逆反应的特征 (1)同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。 (2)反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。 (3)反应体系中，与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。 (4)反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 3．常见的可逆反应举例 ①SO2＋H2O⇌H2SO3 ②N2＋3H2⇌2NH3 ③Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO ④2SO2＋O2⇌2SO3 易错提醒 (1)可逆反应不等同于可逆过程，可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。 (2)可逆反应体系中， 反应物不能全部转化为生成物，生成物也不能完全转化为反应物。 (3)极值法确定浓度范围的方法 随学随练 1．已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)=-196.6kJ·mol-1.向恒容密闭容器中通入2molSO2和1molO2，达到平衡后放出热量为QkJ。下列说法正确的是 A．Q=196.6 B．Q>196.6 C．Q<196.6 D．无法确定 【答案】C 【详解】题给反应为可逆反应，2 mol 和1 mol 不能完全反应，是2 mol 完全反应对应的放热值，而可逆反应无法进行到底，实际放出的热量小于反应物完全反应的放热值，故， 故选C。 2．对于放热反应下列关于该反应的说法正确的是 A．达到化学平衡时，能全部转化为 B．适当升高温度会减慢化学反应速率 C．增大的浓度能减慢化学反应速率 D．选择合适的催化剂能加快化学反应速率 【答案】D 【详解】A．该反应为可逆反应，存在反应限度，达到化学平衡时不可能全部转化为，A错误； B．升高温度，活化分子百分数增大，正、逆化学反应速率均增大，B错误； C．增大反应物的浓度，单位体积内活化分子数增多，能加快化学反应速率，C错误； D．合适的催化剂可降低反应的活化能，增大活化分子百分数，能加快化学反应速率，D正确； 故选D。 3．在一定的温度下，将2mol 和1mol 充入一定容积的密闭容器中进行下列反应：    ΔH=-197kJ/mol，当达到平衡状态时，下列说法中正确的是 A．生成2mol B．的转化率等于100% C．放出热量小于197kJ D．达平衡过程中压强始终未改变 【答案】C 【详解】A．该反应为可逆反应，反应物不能完全转化，因此生成的物质的量小于2mol，A错误； B．可逆反应中反应物无法完全消耗，的转化率小于100%，B错误； C．热化学方程式中对应2mol 和1mol 完全反应的焓变，由于反应不能进行到底，实际放出的热量小于197kJ，C正确； D．该反应为气体分子数减小的反应，恒温恒容条件下，反应正向进行时气体总物质的量减小，压强逐渐降低，直到平衡后压强才保持不变，平衡过程中压强发生改变，D错误； 故选C。 知识点 化学平衡状态 1．化学平衡状态的建立 在反应物转化为生成物的一瞬间，逆反应开始进行。 反应开始时，反应物的浓度最大，正反应速率最大，由于生成物浓度很小，逆反应速率很小。 随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率随着反应物浓度的下降逐渐变小；生成物浓度逐渐增大，逆反应速率随着生成物浓度的上升不断增大。 当正反应速率与逆反应速率相等时，达到一种平衡状态，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，正反应和逆反应都没有停止。 2．化学平衡状态 (1)化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态。也就是在给定条件下，反应达到了最大“限度”，这种状态称为化学平衡状态，简称为化学平衡。 (2)化学平衡状态的特征 ①研究的对象是可逆反应。 ②化学平衡的条件是v正和v逆相等。 ③化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。 ④当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为恒定值。 ⑤若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。 3．化学平衡状态的判断依据和方法 (1)本质特征 可逆反应达到平衡的本质特征是v正＝v逆≠0。 【举例】在一定温度下，可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡的标志是②③④。 ①单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol B ②生成C的速率与C分解的速率相等 ③A、B、C的浓度不再变化 ④单位时间内生成n mol A，同时生成2n mol C (2)化学平衡状态的标志 可逆反应达到平衡后，其平衡结果的标志是反应混合物中各组分的含量保持不变。 【举例】在一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)。当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是②④。 混合气体的总物质的量　②B的物质的量浓度 ③容器内气体的压强　④混合气体的密度 易错提醒 (1)关于各组成成分的判断不适用于总质量、总物质的量、气体总体积等。 (2)化学平衡状态的标志为反应混合物中各组分的含量恒定不变，如2A(g)＋B(g)⇌3C(g)，c(A)∶c(B)∶c(C)＝2∶1∶3，并未体现出恒定不变，因此不能作为化学平衡状态的判据。 随学随练 4．一定条件下，A、B、C三种气体在某恒容密闭容器中发生反应，各气体的浓度随时间变化的曲线如图所示。0～2min内该反应共吸收了akJ(a>0)能量。下列说法不正确的是 A．达到平衡时，A的浓度不再变化 B．反应的化学方程式为 C．反应达到平衡后，往容器中充入He，反应速率加快 D．该条件下，0.8molA(g)的总能量小于0.4molB(g)和1.2molC(g)的总能量 【答案】C 【详解】A．反应达到平衡状态时各组分浓度不再变化，即达到平衡时，A的浓度不再变化，故A正确； B．参加反应的A和生成物B、C的物质的量浓度之比为(2.0-1.2)mol/L：0.4mol/L：1.2mol/L=2：1：3，则反应的化学方程式是，故B正确； C．恒容容器中冲入稀有气体，反应物与生成物的浓度不变，反应速率不变，故C错误； D．该反应的化学方程式为，0～2min内该反应共吸收了a(a＞0)kJ能量，说明该反应为吸热反应，该条件下0.8molA(g)的总能量小于0.4molB(g)和1.2molC(g)的总能量，故D正确； 答案选C。 5．关于放热反应的说法不正确的是 A．该反应能量变化如图所示 B．反应一段时间后， C．反应的能量变化与化学键的断裂和形成有关 D．该反应达到化学平衡时，的浓度不再变化 【答案】A 【详解】A．该反应为放热反应，反应物的总能量应高于生成物的总能量，则该反应能量变化并非题给图所示，A错误； B．对同一反应在同一段时间内，化学反应速率之比等于其计量系数之比，则，B正确； C．断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，则反应的能量变化与化学键的断裂和形成有关，C正确； D．达到化学平衡时，各组分的浓度不再变化，即的浓度也不再变化，D正确； 故选A。 6．下列说法正确的是 A．当可逆反应达平衡状态，则该反应停止 B．在可逆反应中，正反应的化学反应速率是正值，逆反应的化学反应速率是负值 C．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，改用98%浓硫酸可以加快反应速率 D．中，当混合气体的颜色不再改变的状态达到平衡 【答案】D 【详解】A．当可逆反应达平衡状态时，正逆反应速率相等且都不为0，反应没有停止，A错误； B．化学反应速率一律都用正值表示，所以在可逆反应中，正逆反应速率都是正值，B错误； C．铁片与98%浓硫酸常温下会发生钝化，且加热时反应生成硫酸铁、二氧化硫和水，不产生氢气，C错误； D．反应中只有NO2有颜色，当混合气体的颜色不再改变说明NO2浓度不变，说明反应达到平衡，D正确； 故选D。 拓展 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 活学活用 7．一定温度下，恒容密闭容器中发生煤的气化反应。下列不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是 A．的质量不再改变 B．容器内的压强不再改变 C．混合气体的平均摩尔质量不再改变 D．消耗的速率和生成的速率相等 【答案】D 【详解】A．可逆反应达到平衡状态时各组分质量保持不变，的质量不再改变说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，A不符合题意； B．该反应为反应前后气体分子数不等的反应，恒容条件下容器内压强为变量，压强不再改变时说明反应达到平衡，B不符合题意； C．混合气体平均摩尔质量，反应过程中气体总质量、气体总物质的量均为变量，故为变量，其不再改变时说明反应达到平衡，C不符合题意； D．消耗为正反应方向，生成也为正反应方向，二者速率无论是否平衡都相等，不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应达到平衡，D符合题意； 故选D。 8．合成氨反应为人类做出了巨大贡献，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料，在一定温度下的恒容密闭容器中发生反应：，在一定条件下，能说明该反应达到平衡的是 A．混合气体的密度保持不变 B．混合气体的平均相对分子质量保持不变 C．单位时间内断裂的同时生成 D．体系中 【答案】B 【详解】A．恒容密闭容器中，混合气体总质量、容器体积均恒定，由可知，密度始终不变，不能说明反应达到平衡，A错误； B．混合气体总质量恒定，反应前后气体总物质的量发生变化，平均相对分子质量，当不变时，说明不再变化，反应达到平衡，B正确； C．断裂键、生成键均为正反应方向的变化，且单位时间内断裂键时，应生成键才符合反应计量关系，该描述不能说明正逆反应速率相等，C错误； D．浓度比等于化学计量数之比仅为反应某一时刻的可能状态，与是否平衡无关，平衡时各物质浓度保持不变，但比值不一定为，D错误； 故答案选B。 9．在恒温恒容密闭容器中发生可逆反应：，下列表述不能说明该反应达到平衡状态的是 A． B．混合气体的颜色不再发生改变 C．混合气体的密度不再发生改变 D．单位时间内断裂1 mol H-H键，同时断裂2 mol H-I键 【答案】C 【详解】A．根据反应速率与化学计量数的关系，当时，说明HI的正反应生成速率等于逆反应消耗速率，正逆反应速率相等，反应达到平衡，A不符合题意； B．混合气体的颜色由有色物质的浓度决定，颜色不再改变说明的浓度不再变化，各组分浓度保持不变，反应达到平衡，B不符合题意； C．恒温恒容容器中，气体总质量始终不变（所有物质都是气体，质量守恒），容器体积也固定，根据，混合气体的密度从反应开始到结束始终是定值，密度不变不能说明反应达到平衡，C符合题意； D．断裂1 mol H-H键代表正反应消耗1 mol ，同时断裂2 mol H-I键代表逆反应消耗2 mol HI，对应生成1 mol ，正逆反应速率相等，反应达到平衡，D不符合题意； 故选C。 拓展 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。 活学活用 10．一定温度下，将8 mol A和4 mol B置于2 L的密闭容器中，发生如下反应2A(g)+B(s)2C(g)    。若经20 s后测得C的浓度为3.6 mol/L，下列说法正确的是 A．温度升高，正反应速率减小，逆反应速率增大 B．20 s时物质A的转化率为45% C．用物质B表示的反应速率为0.09 D．当容器中气体的平均相对分子质量不再改变时，说明反应达到了平衡状态 【答案】D 【详解】A．温度升高，正、逆反应速率均增大，A错误； B．20s时C的浓度为3.6 mol/L，则生成了，根据反应计量关系，生成的C和消耗的A物质的量相等，因此消耗A的物质的量为7.2 mol，A的转化率为，B错误； C．B是固体，固体的浓度视为常数，不能用单位时间内浓度变化来表示反应速率，C错误； D．反应前后气体的物质的量始终不变（2mol A反应生成2mol C），但由于有固体B参与反应，气体的总质量会随反应进行不断变化，根据，气体的平均摩尔质量是随反应进程变化的物理量，当其不再改变时，说明气体总质量不再变化，反应达到平衡状态，D正确； 故选D。 11．在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应：。下列不能说明反应达到平衡状态的是 A．各物质的浓度不再变化 B．混合物的密度不再变化 C．的体积分数不再变化 D．气体的压强不再变化 【答案】B 【详解】A．各物质的浓度不再变化是可逆反应达到平衡状态的特征标志之一，可说明反应达到平衡，A不符合题意； B．该反应中所有反应物和生成物均为气态，反应前后混合气体总质量始终不变，容器容积固定，根据可知，混合气体密度始终为定值，故混合物的密度不再变化不能说明反应达到平衡状态，B符合题意； C．的体积分数不再变化，说明各组分的含量保持恒定，可说明反应达到平衡状态，C不符合题意； D．该反应正反应为气体分子数减小的反应，反应过程中气体总物质的量为变量，温度、容积不变时，气体压强与总物质的量成正比，故压强不再变化可说明反应达到平衡状态，D不符合题意； 故选B。 12．对于在密闭容器中、一定条件下进行的可逆反应，能说明反应已达到平衡的是 A．生成的同时生成 B．断裂键，同时形成键 C． D． 【答案】A 【详解】A．生成等效于消耗同时生成，即正、逆反应速率相等，可用来作为判断是否达到平衡状态的依据，A符合题意； B．只要反应发生就有断裂键，同时形成键，两个均表示正反应速率，不能说明反应已经达到化学平衡，B不合题意； C．未体现正与逆的关系，不能说明反应已经达到化学平衡，C不合题意； D．平衡时各物质的浓度取决于反应时物质的配比数以及反应的程度，各种物质的浓度关系比可能为，不能说明不再变化，不能用来作为判断是否达到平衡状态的依据，应根据平衡常数判断，D不合题意。 题型 可逆反应的概念 ▌例1 在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生反应：  ，当达到化学平衡时，下列说法正确的是 A．用SO2表示的化学反应速率等于0 B．SO2和SO3共2 mol C．放出197 kJ热量 D．生成O2的速率与生成SO3的速率相同 【答案】B 【详解】A．化学平衡为动态平衡，正、逆反应速率相等且不为0，因此用表示的化学反应速率不为0，A错误； B．根据S原子守恒，反应体系中元素总物质的量始终为，因此平衡时，B正确； C．该反应为可逆反应，反应物不能完全转化，因此达到平衡时放出的热量小于，C错误； D．化学反应速率之比等于化学计量数之比，平衡时正、逆反应速率相等，应有，二者速率不相同，D错误； 故答案选B。 解题贴士 1．强调“同一条件下”。 2．任一反应物的转化率均小于100%。 ▌对点练1-1 已知：，ΔH＜0。向一定条件的密闭容器中充入和进行反应。下列分析不正确的是 A．反应一段时间后，存在于、、中 B．加热和使用催化剂均可提高反应物分子中活化分子百分数，使该反应速率加快 C．加压和降温都有利于提高的平衡转化率 D．设的初始浓度为，则平衡时，与各组分平衡浓度c之间存在： 【答案】D 【详解】A．该反应为可逆反应，正反应使进入，逆反应又可使标记氧进入；同时体系中仍有含标记氧的，因此三种物质中均可存在标记氧，A正确； B．加热能升高反应物分子能量，催化剂能降低反应活化能，二者均能提高活化分子百分数，加快反应速率，B正确； C．正反应的气体总物质的量减小，加压使平衡向正反应方向移动；正反应放热，降温也使平衡向正反应方向移动，故两种措施均可提高的平衡转化率，C正确； D．根据原子守恒，初始时总浓度为，平衡时、中的均来自初始的，并非每个含的都含3个、每个含的都含2个，式子系数错误，D错误； 故选D。 ▌对点练1-2 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，当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A．为 B．为 C．均为 D．为 【答案】B 【分析】根据可逆反应的极端假设法可知，的平衡浓度范围，的平衡浓度范围，，的平衡浓度范围。 【详解】A．为对应反应正向进行完全的情况，可逆反应无法完全进行到底，A错误； B．为，在的平衡浓度范围内，反应逆向进行消耗，生成和，符合化学计量关系，B正确； C．若为，说明反应逆向进行，浓度增加，对应浓度应减少，即平衡时应为，不可能为，C错误； D．为对应反应逆向进行完全的情况，可逆反应无法完全进行到底，D错误； 答案选B。 题型 化学平衡状态的建立 ▌例2 在一定温度下，容器内某一反应中、的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列叙述中正确的是 A．反应的化学方程式为2MN B．时，正逆反应速率相等，达到平衡 C．时，正反应速率大于逆反应速率 D．时，的浓度是浓度的倍 【答案】D 【分析】根据图象分析，M在反应过程中物质的量增加，为生成物，N在反应过程中物质的量减小，为反应物，时刻二者物质的量数值相等，但后续物质的量仍继续改变，尚未达到平衡；之后物质的量不再变化，反应达平衡状态；同一密闭容器体积恒定，可以直接借助物质的量大小比较浓度； 【详解】A．从曲线变化的趋势看，逐渐减小，逐渐增加。当时，、均不为，分别为、；时由减至，减少，增加，说明、之间的量变关系为，A错误； B．时、两物质的物质的量相等，且为，时刻后，M和N的物质的量仍在发生变化，说明反应还未达到平衡，此时正反应速率大于逆反应速率，并非正、逆反应速率相等，B错误； C．时，、的物质的量不随时间改变，是化学平衡的特征，说明正、逆反应速率相等，C错误； D．时为为，即的浓度为的倍，D正确； 故选D。 解题贴士 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 ▌对点练2-1 某温度时，在容积为4 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析，下列结论错误的是 A．该反应的化学方程式为 B．4 min末时，Z的反应速率约为 C．该反应是由正、逆反应同时开始的，最终建立化学平衡 D．添加催化剂可能使反应在2 min时达到平衡 【答案】B 【详解】A．由图可知，随着反应的进行，Y、Z的物质的量减小至不变，为反应物，X的物质的量增大至不变，为生成物，且3分钟内Z、Y、X物质的量的变化量绝对值之比为(2.0-1.6)mol：(1.2-1.0)mol：(1.0-0.4)mol=2：1：3，则其化学计量数之比为2:1:3，且该反应存在化学平衡，因此化学方程式为：，A正确； B．4 min末的反应速率为瞬时反应速率，而是0~4 min内Z的平均反应速率，二者不相等，B错误； C．根据图，起始既有反应物又有生成物，因此该反应是由正、逆反应同时开始，最终建立化学平衡，C正确； D．添加催化剂可增大反应速率，使其更快达到平衡，D正确。 故答案选B。 ▌对点练2-2 在密闭容器中投入一定量的A发生反应，不同温度下，A的浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是 A． B．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 C．b点时A的浓度为 D．a点的正反应速率小于c点的正反应速率 【答案】B 【详解】A．温度为时曲线下降较快，反应更快，说明，A错误； B．a、b两点均在温度为的曲线上，且均未达到平衡。a点反应物A的浓度大于b点，因此a点的正反应速率大于b点的正反应速率；b点仍处于正向建立平衡的过程中，其正反应速率大于逆反应速率，所以a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，B正确； C．由图中b点所在的横向刻度线可读出，此时A的浓度为，不是，C错误； D．浓度—时间曲线的斜率反映A浓度的净变化速率，不能单独表示正反应速率；a、c两点的温度和A的浓度均不同，又缺少相应速率常数，不能据图比较两点的正反应速率，D错误； 故选B。 题型 判断化学平衡状态的标志 ▌例3 在一定条件下，对于密闭容器中进行的可逆反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，下列说法能说明该反应达到平衡状态的是 A．正反应速率等于逆反应速率且为0 B．N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2 C．容器内压强不再发生变化 D．单位时间内消耗1mol N2，同时生成2mol NH3 【答案】C 【详解】A．化学平衡为动态平衡，达到平衡时正、逆反应速率相等但不为0，A错误； B．、、的浓度比为1:3:2仅对应某一时刻的浓度关系，与初始投料、转化率有关，不能说明各物质浓度不再变化，无法判断达到平衡，B错误； C．该反应为反应前后气体分子数不等的反应，恒温恒容下，容器内压强与气体总物质的量成正比，压强不变说明气体总物质的量不再变化，反应达到平衡状态，C正确； D．消耗和生成均为正反应方向的变化，仅给出正反应速率关系，不能说明正逆反应速率相等，无法判断达到平衡，D错误； 故选C。 解题贴士 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。 ▌对点练3-1 一定温度下，在某恒容密闭容器中，乙烷发生分解反应，下列说法错误的是 A．该反应中，存在非极性共价键的形成 B．反应未达到平衡时，混合气体中碳、氢原子个数之比 C．每生成2.8 g ，此时生成0.2 g D．该反应中，每生成0.1 mol ，同时消耗0.1 mol 【答案】B 【详解】A．生成物中的键、中的键均为非极性共价键，反应过程有非极性共价键形成，A正确； B．反应为密闭体系，原子守恒，总、总均来自反应物，无论是否达到平衡，，不是，B错误； C．物质的量为，由反应计量关系，同时生成，质量为，C正确； D．由反应计量数关系，正反应中消耗和生成的物质的量之比恒为，D正确； 故本题选B。 ▌对点练3-2 一定温度下，在一固定体积的密闭容器中，投入足量A和一定量B，发生可逆反应A(s)＋3B(g) 2C(g)+2D(g)，下列说法不能说明达到化学平衡状态的是 A．气体密度不再变化 B．混合气体的总压强不再变化； C．混合气体的平均相对分子质量不变 D．C、D的体积分数之比保持不变 【答案】D 【详解】A．气体密度，容器体积固定，反应中A为固体，气体总质量随反应进行发生变化，故密度不再变化可说明反应达到平衡，A不符合题意； B．反应前后气体总计量数不等（反应物气体计量数之和为3，生成物为4），恒温恒容下压强与气体总物质的量成正比，总压强不再变化可说明反应达到平衡，B不符合题意； C．混合气体平均相对分子质量，反应过程中气体总质量、总物质的量均发生变化，故平均相对分子质量不变可说明反应达到平衡，C不符合题意； D．反应中C、D均为生成物，计量数之比为，反应任意时刻二者物质的量之比均为，体积分数之比恒为，故该比例不变不能说明反应达到平衡，D符合题意； 故答案选D。 基础通关 1．（25-26高二上·四川雅安·阶段检测）关于化学平衡的说法，错误的是 A．可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等 B．化学平衡状态是动态平衡 C．改变压强，所有可逆反应的平衡状态都会改变 D．催化剂不能改变化学平衡状态 【答案】C 【详解】A．可逆反应达到平衡状态的本质特征就是正、逆反应速率相等，A正确； B．化学平衡状态下正、逆反应仍在持续进行，只是二者速率相等，宏观上各组分含量保持不变，属于动态平衡，B正确； C．对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，或是无气体参与的可逆反应，改变压强平衡不会发生移动，并非所有可逆反应的平衡状态都会随压强改变而变化，C错误； D．催化剂能同等程度改变正、逆反应速率，不会使平衡发生移动，因此不能改变化学平衡状态，D正确； 故答案选C。 2．（25-26高二上·湖南邵阳·期末）可逆反应达到化学平衡状态的标志是 A．反应停止了 B．正反应速率与逆反应速率相等 C．反应物和生成物的浓度相等 D．正反应速率为0 【答案】B 【详解】A．化学平衡为动态平衡，反应并未停止，A错误； B．正反应速率与逆反应速率相等是可逆反应达到化学平衡状态的本质特征，B正确； C．达到平衡时反应物和生成物的浓度保持恒定即可，浓度是否相等与初始投料、反应转化率有关，并非平衡的标志，C错误； D．化学平衡是动态平衡，正、逆反应速率均不为0，仅二者速率相等，D错误； 故选B。 3．（26-27高二上·天津河西·开学考试）一定条件下，在V L密闭容器中，某可逆反应的正反应速率与逆反应速率随时间(t)变化的曲线如图所示。下列说法错误的是 A．内，反应速率 B．起始时该密闭容器中只充入了一定量的生成物 C．反应达平衡时，体系中的各物质的质量均保持不变 D．反应达平衡时， 【答案】B 【详解】A．内，正反应速率曲线位于逆反应速率曲线上方，因此，A正确； B．若起始时只充生成物，则初始时正反应速率为0、逆反应速率大于0，与图像中初始、的特征不符，说明起始充入的是反应物，B错误； C．反应达平衡时，正逆反应速率相等，各物质的含量保持不变，因此各物质的质量均保持不变，C正确； D．可逆反应的平衡为动态平衡，反应并未停止，因此平衡时，D正确； 故答案选B。 4．（25-26高二下·云南曲靖·期中）在可逆反应2NO2(g)N2O4(g)中，下列能说明反应达到平衡状态的是 A．混合气体的颜色保持不变 B．NO2和N2O4的物质的量相等 C．正反应速率和逆反应速率都为零 D．NO2的消耗速率等于N2O4的生成速率 【答案】A 【详解】A．为红棕色气体，为无色气体，混合气体颜色保持不变说明的浓度不再发生变化，可证明反应达到平衡状态，A正确； B．反应达到平衡的标志是各物质的物质的量不再改变，而非两种物质物质的量相等，相等仅为反应过程中某一特殊时刻的状态，不能说明达到平衡，B错误； C．化学平衡为动态平衡，平衡时正、逆反应速率相等但均不为0，C错误； D．的消耗、的生成均代表正反应方向的速率，无论是否平衡，的消耗速率始终为生成速率的2倍，且同向速率无法判断平衡状态，D错误； 故选A。 5．（25-26高二下·广东·学业考试真题）一定条件下，反应在恒容密闭容器中进行，下列情况不能说明反应一定达到平衡状态的是 A．的浓度保持不变 B．的浓度保持不变 C．气体总物质的量保持不变 D．与的物质的量之比为2∶1 【答案】D 【详解】A．可逆反应达到平衡的特征为各组分浓度保持不变，浓度不变说明反应达到平衡，A不符合题意； B．浓度保持不变也符合平衡状态的特征，说明反应达到平衡，B不符合题意； C．该反应前后气体总计量数不相等，反应进行时气体总物质的量会发生变化，总物质的量不变说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，C不符合题意； D．与的物质的量之比为2:1在反应过程中也可能出现，仅和初始投料、反应进度有关，无法说明正逆反应速率相等，不能说明反应一定达到平衡，D符合题意； 故选D。 6．（25-26高二下·河南濮阳·期末）工业上可用和合成甲醇，发生反应：，向密闭容器中充入和发生上述反应，在一定条件下达到平衡。平衡时，下列有关说法正确的是 A．、、和的物质的量浓度之比一定为1:3:1:1 B．完全转化为 C．正反应速率和逆反应速率都为0，反应停止 D．单位时间内消耗，同时生成 【答案】D 【详解】A．化学平衡时各物质的物质的量浓度不再改变，平衡时各物质浓度比不一定等于化学计量数之比，所以、、和的物质的量浓度之比为1:3:1:1时反应不一定平衡，故不选A； B．该反应为可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，因此不可能完全转化为，故不选B； C．化学平衡是动态平衡，平衡时正反应速率和逆反应速率相等但不为0，反应并未停止，故不选C； D．单位时间内消耗代表正反应速率，同时生成代表逆反应速率，二者速率比等于对应物质的化学计量数之比，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，故选D； 选D。 7．（2025高二上·贵州·学业考试）合成的一步重要反应为，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，则下列有关说法不正确的是 A．提高反应时的温度，可以实现的完全转化 B．在上述条件下，不可能100%地转化为 C．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 D．通过调控反应条件，可能提高该反应进行的程度 【答案】A 【详解】A．该反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，所以提高反应时的温度，不可能实现二氧化碳的完全转化，A错误； B．该反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，所以在上述条件下，二氧化碳不可能100%地转化为甲醇，B正确； C．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，缩短达到平衡的时间，从而提高生产效率，C正确； D．该反应为可逆反应，通过调控反应条件，使平衡向正反应方向移动，从而提高反应进行的程度，D正确； 故选A。 8．（25-26高二上·浙江·期中）已知  。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入与。下列说法正确的是 A．充分反应后，吸收的热量为 B．当反应达到平衡状态时，与的平衡转化率不同 C．当体系中气体的密度不再发生变化时反应达到平衡状态 D．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 【答案】C 【详解】A．表示完全反应时的热量变化，但可逆反应无法完全转化，实际吸收热量小于，A错误； B．X与Y初始物质的量均为1 mol且化学计量数相同，平衡时消耗量相等，转化率相同，B错误； C．反应中有固体物质生成，气体总质量为变量，而体积恒定，故密度为变量，密度不再变化，可判断反应达到平衡，C正确； D．升温，正逆反应速率均会加快，D错误； 故选C。 9．（25-26高二上·江西·阶段检测）1000 ℃时，往密闭容器中通入10 mol H2S，发生反应：  。下列说法正确的是 A．充分反应后，混合气体的物质的量为15 mol B．到达平衡时，降低温度，混合气体总物质的量会增大 C．反应体系中，的值始终为2 D．平衡时， 【答案】C 【详解】A．该反应为可逆反应，不能进行到底，设充分反应后混合气体的物质的量为，则，A错误； B．反应为吸热反应，温度降低，平衡逆向移动，混合气体总物质的量会减小，B错误； C．反应体系中的H2、S2都是反应产生的，则的值始终为2，C正确； D．平衡时，，D错误； 故选C。 10．（25-26高二上·河南·期中）在一定温度下，恒容密闭容器中反应达到平衡的标志是 A．容器内混合气体的密度不再变化 B．断裂 键的同时形成 键 C．容器内混合气体的压强不再变化 D．消耗 的同时生成 【答案】A 【详解】A．反应是气体质量变化的反应，反应过程中容器容积不变，则气体密度是变量，当容器内混合气体的密度不再变化时，反应达到平衡，A正确； B．断裂 键的同时形成 键都表示的是正反应速率，不能说明反应达到平衡，B错误； C．反应是反应前后气体物质的量不变的反应，反应过程中压强一直不变，容器内混合气体的压强不再变化不能说明反应达到平衡，C错误； D．消耗 的同时生成 都表示的是逆反应速率，不能说明反应达到平衡，D错误； 故选A。 11．（24-25高二上·福建厦门·期末）“铅室法”制硫酸涉及反应：。在恒容密闭容器中进行上述反应，体系中能作为判断反应达到平衡的依据是 A．颜色 B．密度 C．压强 D．平均相对分子质量 【答案】A 【详解】A．NO2为红棕色气体，其他气体无色，反应中NO2浓度变化导致体系颜色改变，平衡时颜色不再变化，故颜色可作为判断依据，A正确； B．恒容密闭容器中总质量守恒、体积不变，密度始终恒定，不能作为判断依据，B错误； C．反应前后气体分子数相等（Δn=0），恒温恒容下压强始终不变，不能作为判断依据，C错误； D．总质量和总物质的量均不变，平均相对分子质量始终恒定，不能作为判断依据，D错误； 故选A。 12．（25-26高二上·北京·学业考试真题）一定温度下，在恒容、密闭容器中发生反应：。当反应达到化学平衡状态时，下列说法正确的是 A．和全部转化为 B．的浓度不再变化 C．正、逆反应速率相等且等于零 D．的浓度一定相等 【答案】B 【详解】A．该反应为可逆反应，反应物无法完全转化为生成物，因此和不可能全部转化为，A错误； B．化学平衡状态的特征之一是各组分的含量保持不变，因此达到平衡时、、的浓度不再变化，B正确； C．化学平衡是动态平衡，达到平衡时正、逆反应速率相等但不为零，反应仍在持续进行，C错误； D．平衡时各物质浓度仅保持不变，不一定相等，浓度是否相等与初始投料、转化率等因素有关，D错误； 故答案选B。 13．（25-26高二上·贵州贵阳·期末）一定条件下，向恒容密闭容器中充入和，发生反应：。下列一定能说明该反应达到平衡状态的是 A．混合气体的平均相对分子质量保持不变 B．各物质的浓度之比等于化学计量数之比 C．速率关系： D．消耗，同时生成 【答案】A 【详解】A．该反应是气体分子数增大的反应，混合气体的质量不变，未达到平衡前，混合气体的平均相对分子质量是个变量，则当混合气体的平均相对分子质量保持不变时，能说明该反应达到平衡状态，A符合题意； B．各物质的浓度之比等于化学计量数之比，不能说明各组分的浓度保持不变，则不能说明该反应达到平衡状态，B不符合题意； C．未指明是正反应速率还是逆反应速率，且速率关系应为，才符合反应的计量关系，但仅这样也不能说明正、逆反应速率相等，所以不能说明反应达到平衡状态，C不符合题意； D．消耗0.05 mol CH4，同时生成0.2 mol H2，符合化学反应计量比，但并未体现同一组分正、逆反应速率相等，不能说明反应达到化学平衡状态，D不符合题意； 故选A。 14．（25-26高二上·甘肃兰州·期中）向恒容密闭容器中充入1 mol 和2 mol ，在一定条件下反应达到平衡时，下列说法一定正确的是 A．、和的物质的量浓度之比为 B．完全转化为 C．单位时间内消耗 mol ，同时消耗 mol D．正反应速率和逆反应速率都为零 【答案】C 【详解】A．化学平衡时各物质的物质的量浓度比不一定等于化学计量数比，而是由转化率决定，因此、和的物质的量浓度比不一定是，A错误； B．可逆反应中反应物不能完全转化，不可能全部变为，B错误； C．单位时间内消耗 mol （正反应速率），同时消耗 mol （逆反应速率），表明正逆反应速率相等，符合平衡特征，C正确； D．平衡时正反应速率和逆反应速率相等，但不为零，D错误； 故答案选C。 15．（25-26高一下·广东茂名·期中）向绝热恒容密闭容器中通入和发生反应：。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．正反应和逆反应速率相等 D．的物质的量之比为 【答案】D 【详解】A．的质量保持不变，说明的消耗速率等于生成速率，反应达到平衡状态，A不符合题意； B．的含量保持不变，符合平衡体系各组分含量不变的特征，说明反应达到平衡状态，B不符合题意； C．正反应和逆反应速率相等是化学平衡的本质特征，说明反应达到平衡状态，C不符合题意； D．、的物质的量之比为，与初始投料和反应进度有关，若初始投料比为，反应过程中二者始终按消耗，任意时刻物质的量之比均为，无法说明反应达到平衡状态，D符合题意； 故选D。 素养提升 1．（26-27高二上·河南信阳·开学考试）为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．中含有0.2个阳离子 B．乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为3 C．常温常压下92g的NO2和N2O4混合气体含有的氧原子数为4 D．和于密闭容器中充分反应后，分子总数为0.2 【答案】C 【详解】A．由和构成，12g 的物质的量为0.1mol，仅含个阳离子，A错误； B．未指明气体处于标准状况下，无法确定11.2L混合气体的物质的量，因此无法计算碳氢键数目，B错误； C．和的最简式均为，92g混合气体相当于含2mol 原子团，含氧原子物质的量为4mol，即氧原子数为，C正确； D．与生成的反应为可逆反应，反应物不能完全转化，因此分子总数小于，D错误； 答案选C。 2．（26-27高二上·四川成都·开学考试）一定温度下的密闭容器中，发生可逆反应，下列说法中，能说明该反应一定达到化学平衡状态的是 A．混合气体的密度保持不变 B．、、HI的浓度之比为1∶1∶2 C．容器内压强保持不变 D．消耗的同时消耗 【答案】D 【详解】A．混合气体的质量不变，容器体积不变，混合气体的密度始终保持不变，无法判断反应是否达到平衡，A错误； B．平衡时各物质的浓度关系取决于反应物的起始量和转化的程度，则H2、I2、HI的浓度之比为1：1：2不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，B错误； C．该反应是气体前后分子数不变的反应，气体总物质的量不变，温度和体积不变，所以压强一直不变，无法判断反应是否达到平衡，C错误； D．由方程式可知，消耗2molHI的同时消耗1mol I2，说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，D正确； 故本题选D。 3．（26-27高二上·浙江·开学考试）在一定温度下的密闭容器中，可逆反应达到平衡状态的标志是 A．N2、H2、NH3物质的量之比为 B．混合气体的总物质的量不再发生变化 C．某时刻N2、H2、NH3的反应速率均相同 D．单位时间内消耗n mol N2，同时消耗n mol NH3 【答案】B 【详解】A．、、物质的量之比为仅为反应过程中可能出现的特殊时刻的比例，与初始投料、转化率有关，无法说明各组分含量不再变化，不能判断平衡状态，A不符合题意； B．该反应为气体分子数减小的反应，混合气体总物质的量为反应过程中的变量，当总物质的量不再变化时，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，B符合题意； C．同一反应中，各物质的反应速率之比始终等于化学计量数之比，即，三者速率不可能相同，且未说明是正反应速率还是逆反应速率，无法判断平衡状态，C不符合题意； D．单位时间内消耗表示正反应速率，消耗表示逆反应速率，平衡时二者速率之比应等于化学计量数之比，即消耗的同时应消耗，题给条件正逆反应速率不相等，未达到平衡状态，D不符合题意； 故选B。 4．（25-26高二上·河北保定·阶段检测）在某恒容密闭容器中加入一定量的，发生反应(红棕色)(无色)，下列说法不能判断该反应达到平衡状态的是 A．混合气体的密度不再发生变化 B．混合气体的颜色不再发生变化 C．混合气体的压强不再发生变化 D．各物质的浓度不再发生变化 【答案】A 【详解】A．该反应中反应物均为气体，因此混合气体总质量不变，容器为恒容，根据可知，混合气体密度始终不变，不能作为反应达平衡的标志，A符合题意； B．混合气体的颜色与c(NO2)相关，颜色不再改变说明c(NO2)不再改变，说明反应达到平衡状态，B不符合题意； C．该反应在反应前后的气体分子数减少，随着反应的进行容器内压强会减小，达到平衡时压强不再变化，所以容器内的压强不再变化可以作为平衡的标志，C不符合题意； D．各物质浓度不变表明反应达到平衡，D不符合题意； 故答案为A。 5．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）把气体充入密闭容器中，在一定条件下发生反应，在反应趋向平衡状态的过程中，下列说法正确的是 A．的生成速率小于其分解速率 B．的生成速率等于其分解速率 C．的生成速率大于其分解速率 D．无法判断的生成速率与分解速率的相对大小 【答案】A 【详解】把气体充入密闭容器中，在一定条件下发生反应，在反应趋向平衡状态的过程中，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，的生成速率小于其分解速率，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，故选A。 6．（25-26高二上·北京·阶段检测）一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行如下可逆反应：，下列能表明该反应已达到化学平衡状态的说法，正确有 ① ②容器内气体压强不再变化 ③混合气体的密度不再改变 ④4molH-O键断裂的同时，有4molH-F键断裂 ⑤的浓度之比为1：2：4 A．①②④ B．③④⑤ C．②③④ D．②③⑤ 【答案】C 【分析】根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。 【详解】①错误：化学平衡状态时，用不同物质表示的正、逆反应速率之比应等于其化学计量数之比，即，整理得。题中给出的关系为，反应未达平衡状态； ②正确：反应前后气体物质的量从3 mol（SiF4+ 2H2O）变为4 mol（4HF），恒容下压强与气体物质的量成正比，压强不变说明平衡； ③正确：气体总质量因生成固体SiO2而减少，密度=，当气体总质量不再变化时，密度不变，表明平衡； ④正确：正反应断裂4 mol H-O键对应1 mol反应，逆反应断裂4 mol H-F键对应1 mol反应，速率相等时说明平衡； ⑤错误：浓度比等于化学计量数不能说明是否不再变化，可能为初始状态而非平衡； 综上，②③④正确，选C。 7．（26-27高二上·天津河西·开学考试）焦煤与水蒸气的反应为  ，是煤气化过程中的主要反应之一，若该反应在恒温()、恒容的密闭体系中进行，测得的下列数据中，不能表明t时刻该反应达到平衡状态的是 A．t时刻，消耗H2O(g)的速率与生成CO(g)的速率相等 B．t时刻，H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度不再改变 C．t时刻，混合气体的平均摩尔质量不再改变 D．t时刻，生成CO(g)的速率与消耗H2(g)的速率相等 【答案】A 【详解】A．消耗和生成均为正反应方向，任意时刻二者速率都相等，不能说明正逆反应速率相等，A符合题意； B．各组分浓度不再变化是反应达到平衡状态的标志之一，B不符合题意； C．反应中为固体，反应正向进行时气体总质量增大、气体总物质的量增大，混合气体平均摩尔质量为变量，当其不变时说明反应达到平衡，C不符合题意； D．生成为正反应速率，消耗为逆反应速率，二者速率相等说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，D不符合题意； 故答案选A。 8．（25-26高二上·广东东莞·期末）工业制乙醇的反应为。向恒容密闭容器中投入一定量的和发生上述反应，不同投料比下[]，的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应为吸热反应 B． C．时，反应达到平衡状态 D．若，则600 K时的平衡转化率为50% 【答案】D 【详解】A．由图可知，同一投料比下升高温度，的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，即逆反应吸热，则正反应为放热反应，A错误； B．相同温度下，增大投料比[]，相当于增大浓度，平衡正向移动，的平衡转化率增大，即投料比[]越大，的平衡转化率越高，图中相同温度下对应的转化率更高，故，B错误； C．反应达到平衡时，不同物质的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，即时反应达到平衡，则时，反应未达到平衡状态，C错误； D．若，设初始，则，600 K时平衡转化率为50%，反应消耗，根据反应计量关系，消耗的为，即的平衡转化率为，D正确； 故选D。 9．（26-27高二上·四川资阳·开学考试）根据题目的要求回答下列问题： (1)下列反应中，属于放热反应的是___________(填序号)。 ①木炭的燃烧      ②铝热反应     ③碳与二氧化碳反应 ④镁条溶于盐酸     ⑤氯化铵晶体和混合搅拌 (2)合成氨反应对人类解决粮食问题贡献巨大，反应如下： 一定温度下，向恒容的密闭容器中充入一定量的N2和H2发生反应，测得各组分浓度随时间变化如图所示。 ①表示c(N2)变化的曲线是______________(填“曲线A”或“曲线B”或“曲线C”)。 ②时用H2表示的化学反应速率：______________。 ③下列热化学方程式书写正确的是_______。 a．N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  =-92.3kJ b．N2+3H22NH3  =-92.3kJ/mol c．N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  =-92.3kJ/mol ④下列能说明该反应达到平衡状态的是______________。 a．容器中的压强不随时间变化 b． c．容器中混合气体的密度不随时间变化 d．断裂3molH-H键的同时断裂6molN-H键 ⑤根据图中的数据算出该反应的平衡常数为_________(保留两位有效数字)。 (3)如图装置可以把氢气中蕴含的化学能转化为电能，被称为氢氧燃料电池。 装置中b电极为_______极，电池工作时，a电极的电极反应式为____________________。 【答案】(1)①②④ (2) 曲线A c ad 3.1 (3) 正 【详解】（1）①木炭燃烧、②铝热反应、④活泼金属与酸的反应均为常见的放热反应；③碳与二氧化碳在高温下的反应、⑤氯化铵晶体与八水氢氧化钡的反应均为常见的吸热反应。因此属于放热反应的是①②④； （2）①由图可知，平衡时曲线A、B、C的浓度变化量分别为、、，变化量之比为，与化学方程式中、、的化学计量数之比一致。因此曲线A表示的浓度变化，曲线B表示，曲线C表示。表示c(N2)变化的曲线为曲线A； ②时间内，（曲线B）的浓度变化量为，则用表示的化学反应速率； ③热化学方程式需要标明各物质的聚集状态，且反应热的单位应为。 a．缺少单位中的，a错误； b．缺少物质状态，b错误； c．物质的状态、单位、物质前的系数均正确，c正确； 故选c； ④a．该反应是气体分子数减小的反应，恒温恒容下，压强不变说明混合气体的总物质的量不再变化，说明达到平衡状态，a正确； b．，浓度之间的比例关系不能说明正逆反应速率相等，b错误； c．恒容容器中气体总质量不变，气体密度始终不变，不能作为平衡标志，c错误； d．断裂键代表正反应速率，断裂键即消耗代表逆反应速率，正逆反应速率之比等于化学计量数之比，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态， d正确； 故选ad； ⑤平衡时，，，。该反应的平衡常数； （3）在氢氧燃料电池中，通入氧气的一极发生还原反应，b电极为正极；通入氢气的一极发生氧化反应，a电极为负极。由于电解质溶液为碱性溶液，负极的氢气失去电子后与溶液中的氢氧根离子结合生成水，其电极反应式为。 10．（26-27高二上·重庆渝中·开学考试）氢能源是一种来源丰富、清洁、高效、用途广泛的“绿色能源”，将氢作为能量载体储存起来，被认为是解决能源问题的最佳方案。下图为利用储氢材料GBL对氢气的储存和释放过程。 反应Ⅰ：   反应Ⅱ： (1)在恒容密闭容器中，能说明反应Ⅰ达到化学平衡状态的是________。 A．BDO不再生成 B．=1：2 C．气体压强不再变化 D．气体密度不再变化 (2)下列措施一定可以使反应Ⅱ平衡正向移动的是________。 A．体积减少 B．温度升高 C．加入GBL D．使用催化剂 (3)恒温条件下，若将恒容密闭容器改为恒压密闭容器，则达到平衡时，H2的浓度________。(填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是________。 (4)在起始GBL 1 mol、灰氢6 mol、氢气的物质的量分数为0.5的条件下，反应tmin达到平衡，此时氢气的物质的量分数为0.375，则每分钟生成BDO的物质的量是________mol。 (5)储氢密度代表了材料吸收氢气的能力，计算方法是：储氢材料的储氢密度，若1 mol GBL理论上最多可吸收2molH2，则其理论储氢密度为________(用百分数表示，保留2位小数)(；) (6)在2 L密闭容器中，加入1 mol储氢材料、6 mol灰氢(灰氢中H2物质的量分数为0.5)，反应达到平衡时，储氢量为理论最大值的90%，则此温度下，反应的Ⅰ的平衡常数K为________。 【答案】(1)BCD (2)B (3) 不变 温度不变，平衡常数不变，由可知氢气浓度不变 (4) (5)4.65% (6) 【详解】（1）A．BDO不再生成说明反应已停止，而化学平衡是动态平衡，正、逆反应仍在进行，BDO生成速率等于其消耗速率但不为0，A不符合题意； B．＝1∶2，体现正、逆反应方向，且反应速率之比等于其化学反应计量系数之比，能说明反应Ⅰ达到化学平衡状态，B符合题意； C．反应I为气体分子数减少的反应，在恒容容器中，容器内气体压强随反应进行不断变化，当气体压强不再变化时，能说明反应Ⅰ达到化学平衡状态，C符合题意； D．反应Ⅰ中仅H2为气体，气体总质量即H2的质量随反应进行不断变化，容器体积恒定，故气体密度是变量，则当气体密度不再变化时，能说明反应Ⅰ达到化学平衡状态，D符合题意； 故选BCD。 （2）A．体积减少相当于增大压强，平衡向气体分子数减小的方向（逆向）移动，A不符合题意； B．反应II为反应I的逆反应，反应I吸氢放热，则反应II释氢为吸热反应。升高温度，平衡向吸热方向（正向）移动，B符合题意； C．GBL为纯液体，加入GBL，其浓度保持不变，平衡不移动，C不符合题意； D．使用催化剂只能同等程度地改变正、逆反应速率，不能使平衡发生移动，D不符合题意； 故选B。 （3）该反应只有H2一种气体，恒温下，其平衡常数，温度不变K不变，因此恒温条件下，若将恒容密闭容器改为恒压密闭容器，则达到平衡时，H2的浓度不变，原因是：温度不变，平衡常数不变，由可知氢气浓度不变； （4）灰氢共6 mol，其中H2的物质的量分数为0.5，故初始，其他气体共3 mol。 设达到平衡时消耗H2的物质的量为2x mol，则：，平衡时气体总物质的量，平衡时H2物质的量分数为0.375，则，解得x=0.6，则t min内生成BDO 0.6 mol，则每分钟生成BDO的物质的量是； （5）； （6）1 mol储氢材料理论最多吸氢2 mol，储氢量达到理论最大值的90%，说明实际消耗H2为，根据反应：，平衡时，H2的物质的量，容器体积V=2 L，故平衡时，则此温度下，反应的Ⅰ的平衡常数=。 迁移创新 11．（26-27高二上·广西贵港·开学考试）合成氨反应是目前最有效工业固氮的方法，解决数亿人口生存问题。 (1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。 ①写出合成氨的热化学方程式：_______________________________________。 ②该反应历程中决速步骤的化学方程式为：_____________________________________________。 (2)如图是当反应器中按投料后，在200℃、400℃、600℃反应达到平衡时，混合物中的物质的量分数随总压强的变化曲线。曲线a、b对应温度较高的是________(填“a”或“b”)。 (3)如下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，平衡常数增大 D．同一种反应物在状态Ⅰ和状态Ⅱ时，浓度不相等 (4)为了提高合成氨工业中的转化率，以下可以采取的措施是________。 A．增大起始投料比 B．及时将生成的氨气冷却液化 C．将未参与反应的原料气循环利用 D．寻找更合适低温使用的催化剂 (5)在恒容不同温度下，达到平衡时的体积百分数与投料比的关系图如图所示。、和间的大小关系是________，C点的平衡转化率为________。 【答案】(1) (2)b (3)C (4)BC (5) 40% 【详解】（1）①由反应历程图可知，与反应生成时，能量降低了，即放出的热量。因此合成氨的热化学方程式为：。 ②多步反应中，活化能最大的步骤反应速率最慢，决定了总反应的速率。由图可知， 这一步的活化能最大（），故其为决速步骤。 （2）合成氨反应是放热反应。在相同压强下，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，导致平衡混合物中的物质的量分数减小。图中相同压强下，曲线b对应的物质的量分数小于曲线a，故曲线b对应的温度较高。 （3）A．状态Ⅰ和状态Ⅱ时，正、逆反应速率均相等且保持不变，说明反应均处于平衡状态，A正确； B．由一个平衡状态（状态Ⅰ）改变条件过渡到另一个新平衡状态（状态Ⅱ）的过程，称为化学平衡移动，B正确； C． 时刻，正反应速率瞬间增大而逆反应速率不变，说明是增加了反应物的浓度。由于温度未变，化学平衡常数保持不变，C错误； D．时刻增加了反应物浓度，平衡正向移动，再次达到平衡（状态Ⅱ）时，反应物的浓度与状态Ⅰ时不相等，D正确； 故选C。 （4）A．增大起始投料比，相当于增加的量，虽然能提高的转化率，但自身的转化率会降低，A错误； B．及时将生成的氨气冷却液化分离，降低了生成物浓度，平衡正向移动，的转化率增大，B正确； C．将未参与反应的原料气循环利用，可使更多的参与反应，从而提高其总转化率，C正确； D．催化剂只能改变反应达到平衡的时间，不影响化学平衡的移动，不能提高转化率，D错误； 故选BC。 （5）化学平衡常数仅受温度影响。A点和C点位于同一条等温线上，温度相同，故 ；合成氨为放热反应，降低温度平衡正向移动，的体积分数增大。图中C点的体积分数大于B点，说明C点对应的温度低于B点。温度越低，该反应的平衡常数越大，故 。综合可得：。 对于C点，设起始时投入 和 ，反应达到平衡时转化了 。列三段式如下：，平衡时混合气体的总物质的量为 。已知C点平衡时的体积百分数为25%，即 ，解得 。故的平衡转化率为 。 12．（26-27高二上·湖南衡阳·开学考试）氨气是国民经济的基础，工业上常用氮气和氢气合成氨：。回答下列问题： (1)在恒温恒容密闭容器中充入和合成。下列情况表明该反应达到平衡状态的是_______(填字母)。 A．和的物质的量之比为1：3 B．的质量分数保持不变 C．和的体积分数相同 D．的消耗速率是消耗速率的一半 (2)科学家开发出了一种新型催化剂，在常温下也能合成氨。向一密闭容器中充入和3 mol ，相同时间内，氨气体积分数与压强的关系如图1所示。 压强小于7MPa时，随着压强增大，氨气体积分数增大，其原因是______________________________________；压强大于7MPa时，随着压强增大，氨气体积分数快速减小，其原因可能是____________________________________。 (3)一定温度下，向1 L恒容密闭容器中充入和。测得各物质的浓度与时间的关系如图2所示。 ①甲代表_______(填化学式)。 ②12 min时，的转化率为______%。 ③内，______。 (4)工业上用与在高温高压、催化剂条件下合成氨气，实验室制氨气的化学方程式为__________________________________________。 (5)氨气的用途：作制冷剂，还可以______________________(写一种)。 【答案】(1)BD (2) 压强增大，反应速率加快，相同时间内，氨气体积分数增大 高压使氨气液化 (3) 50 0.1 (4) (5)制氮肥 【详解】（1）A．起始充入和，反应消耗的和的物质的量之比也为，故两者物质的量之比始终为，不能说明反应达到平衡状态，A不符合题意； B．的质量分数保持不变，说明各组分的含量不再随时间变化，是反应达到平衡状态的标志，B符合题意； C．和的体积分数相同只是某一时刻的特殊状态，不能说明正逆反应速率相等或各组分含量不变，不能作为平衡标志，C不符合题意； D．的消耗速率代表正反应速率，的消耗速率代表逆反应速率，两者之比为，即，符合化学计量数之比，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D符合题意； 故选BD； （2）压强小于条件范围内，反应未达到平衡，增大压强使反应物浓度增大，反应速率加快，相同时间内生成的氨气更多，故氨气体积分数增大；当压强大于时，氨气体积分数快速减小，可能是因为压强过大导致生成的氨气液化，脱离了气相体系（或压强过大导致催化剂活性降低）。 （3）①由图2可知，内，甲的浓度减小了，丙的浓度减小了，乙的浓度增加了。相同时间内各物质的浓度变化量之比等于化学计量数之比，，结合化学方程式可知，甲代表，乙代表，丙代表； ②时反应已达平衡，（丙）的起始浓度为，平衡浓度为，其转化率为； ③内，（乙）的浓度变化量为，则。 （4）实验室常用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物的方法制取氨气，反应的化学方程式为； （5）氨气在工业上常用于制取硝酸、制造化肥（如尿素、碳酸氢铵等）以及作为化工原料等。 13．（25-26高二上·广西柳州·期末）甲醇是一种重要的化工原料，具有广阔的开发和应用前景。工业上使用水煤气(CO与的混合气体)转化成甲醇。 (1)已知一定条件下，发生反应： ①    ②    该条件下，水煤气转化成甲醇的热化学方程式是______。 反应②的 ______0(填“＜”或“>”)，在______(填“高温”或“低温”)条件下有利该反应自发进行。 (2)在体积可变的密闭容器中投入0.5mol CO和0.75mol ，在不同条件下发生转化成甲醇的反应。实验测得平衡时的物质的量(n)随温度(T)、压强(p)的变化如图1所示。 ①______ (填“＜”或“>”)。 ②如果M点对应的平衡混合气体的体积为1L，则233℃时，该反应的平衡常数K=______，的转化率为______(保留1位小数)。 ③下列叙述能说明上述反应在恒容绝热密闭容器中达到化学平衡状态的是______(填字母)。 a．单位时间内消耗1mol CO的同时生成1mol b．的体积分数不再改变 c．密闭容器中气体的密度不再改变 d．反应容器内温度不再改变 (3)工业上可利用甲醇羰基化法进一步制取甲酸甲酯：。在容积不变的密闭容器中，投入等物质的量的和CO，相同时间内CO的转化率随温度变化如图2所示(不考虑其他副反应)。 ①c点状态时，______(填“＜”“＝”或“＞””)；d点状态时，______(填“＜”或“>”)。 ②该反应是______反应(填“放热”或“吸热”) ③与相对分子质量相差极小，但甲醇的沸点远远高于乙烷，主要原因是：______________________________。 【答案】(1)    > 高温 (2) > 16 66.7% bd (3) > = 放热 分子间能形成氢键，而分子间不能形成氢键 【分析】本题以水煤气合成甲醇和甲醇羰基化为背景，综合考查反应热与自发性的判断、化学平衡常数与转化率的计算、平衡状态的判断和氢键对物质性质的影响。解答时先由已知反应结合盖斯定律求得目标热化学方程式，平衡计算用三段式处理；图像题要区分未达平衡的速率控制区与平衡曲线区，依据平衡移动方向判断反应的热效应。 【详解】（1）已知反应：① ，② 根据盖斯定律，由 ① - ② 可得水煤气转化成甲醇的热化学方程式：。题干中的反应②正向是气体分子数增加的反应，故 ；该反应的 ，根据 时反应自发进行，可知在高温条件下有利于该反应自发进行。 （2）① 合成甲醇的反应是气体分子数减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，的物质的量增大。图中 对应的 更大，故压强 。 ② M点时，容器体积为 ，列三段式：平衡常数。的转化率 。 ③ a项，单位时间内消耗 的同时生成，描述的均是正反应速率，不能说明达到平衡状态； b项，的体积分数不再改变，说明各组分含量保持不变，达到了平衡状态； c项，恒容密闭容器中气体总质量不变，体积不变，则气体密度始终不变，不能说明达到平衡状态； d项，该反应在绝热容器中进行，反应伴随热量变化，当温度不再改变时，说明反应不再发生净移动，达到了平衡状态。 故选bd。 （3）① 相同时间内，在达到平衡之前，温度越高反应速率越快，CO的转化率越大；达到平衡后，升高温度平衡发生移动。图2中最高点为平衡点，c点位于最高点左侧，未达到平衡，反应正向进行，故 ；d点位于最高点右侧的平衡曲线上，已达到该温度下的平衡状态，故 。 ② 最高点之后，随着温度升高，CO的转化率降低，说明升高温度平衡逆向移动，根据勒夏特列原理，正反应为放热反应。 ③ 甲醇分子间存在氢键，而乙烷分子间只有范德华力，破坏氢键需要消耗更多的能量，因此甲醇的沸点远远高于相对分子质量相近的乙烷。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题2 化字反应速率与化学平衡 第二单元 化学反应的方向与限度 第2课时 化学平衡状态 课标要点 1.通过实验探究与数据分析，认识可逆反应，知道可逆反应在一定条件下不能进行完全。 2.理解化学平衡状态的建立过程，认识化学平衡是动态平衡，体会变化与平衡的思想。 3.能结合速率变化图像，判断化学平衡状态，掌握化学平衡状态的本质特征与判断依据。 4.能用化学平衡的观点解释生产、生活中的相关现象，初步建立调控化学反应的认识思路。 学习重难点 重点： 1. 可逆反应的概念及特点。 2. 化学平衡状态的建立过程，化学平衡的本质。 3. 化学平衡状态的判断方法。 难点： 1. 理解化学平衡是动态平衡，平衡时反应仍在持续进行，反应物、生成物浓度保持不变。 2. 灵活运用不同物理量（浓度、压强、密度、平均摩尔质量等）判断体系是否达到化学平衡状态。 知识点 可逆反应 1．可逆反应的概念 可逆反应是指在 条件下，既能向 方向进行，又能向 方向同时进行的化学反应。 2．可逆反应的特征 (1)同一条件下，正反应和逆反应 发生、 存在。 (2)反应 进行到底，反应物 实现完全转化。 (3)反应体系中，与化学反应有关的各种物质 同一反应体系。 (4)反应达到限度时，反应 。 3．常见的可逆反应举例 ①SO2＋H2O⇌H2SO3 ②N2＋3H2⇌2NH3 ③Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO ④2SO2＋O2⇌2SO3 易错提醒 (1)可逆反应不等同于可逆过程，可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。 (2)可逆反应体系中， 反应物不能全部转化为生成物，生成物也不能完全转化为反应物。 (3)极值法确定浓度范围的方法 随学随练 1．已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)=-196.6kJ·mol-1.向恒容密闭容器中通入2molSO2和1molO2，达到平衡后放出热量为QkJ。下列说法正确的是 A．Q=196.6 B．Q>196.6 C．Q<196.6 D．无法确定 2．对于放热反应下列关于该反应的说法正确的是 A．达到化学平衡时，能全部转化为 B．适当升高温度会减慢化学反应速率 C．增大的浓度能减慢化学反应速率 D．选择合适的催化剂能加快化学反应速率 3．在一定的温度下，将2mol 和1mol 充入一定容积的密闭容器中进行下列反应：    ΔH=-197kJ/mol，当达到平衡状态时，下列说法中正确的是 A．生成2mol B．的转化率等于100% C．放出热量小于197kJ D．达平衡过程中压强始终未改变 知识点 化学平衡状态 1．化学平衡状态的建立 在反应物转化为生成物的一瞬间， 开始进行。 反应开始时，反应物的浓度 ，正反应速率 ，由于生成物浓度很小，逆反应速率 。 随着反应的进行，反应物浓度逐渐 ，正反应速率随着反应物浓度的 逐渐 ；生成物浓度逐渐 ，逆反应速率随着生成物浓度的 不断 。 当正反应速率与逆反应速率相等时，达到一种 状态，反应物的浓度和生成物的浓度 ，正反应和逆反应都 。 2．化学平衡状态 (1)化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应里，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质量或浓度 的状态。也就是在给定条件下，反应达到了最大“ ”，这种状态称为化学平衡状态，简称为化学平衡。 (2)化学平衡状态的特征 ①研究的对象是 反应。 ②化学平衡的条件是v正和v逆 。 ③化学平衡是一种 平衡，此时反应并未 。 ④当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为 。 ⑤若外界条件改变，平衡可能 ，并在新条件下建立 。 3．化学平衡状态的判断依据和方法 (1)本质特征 可逆反应达到平衡的本质特征是 。 【举例】在一定温度下，可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡的标志是 。 ①单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol B ②生成C的速率与C分解的速率相等 ③A、B、C的浓度不再变化 ④单位时间内生成n mol A，同时生成2n mol C (2)化学平衡状态的标志 可逆反应达到平衡后，其平衡结果的标志是反应混合物中各组分的含量 。 【举例】在一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)。当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是 。 混合气体的总物质的量　②B的物质的量浓度 ③容器内气体的压强　④混合气体的密度 易错提醒 (1)关于各组成成分的判断不适用于总质量、总物质的量、气体总体积等。 (2)化学平衡状态的标志为反应混合物中各组分的含量恒定不变，如2A(g)＋B(g)⇌3C(g)，c(A)∶c(B)∶c(C)＝2∶1∶3，并未体现出恒定不变，因此不能作为化学平衡状态的判据。 随学随练 4．一定条件下，A、B、C三种气体在某恒容密闭容器中发生反应，各气体的浓度随时间变化的曲线如图所示。0～2min内该反应共吸收了akJ(a>0)能量。下列说法不正确的是 A．达到平衡时，A的浓度不再变化 B．反应的化学方程式为 C．反应达到平衡后，往容器中充入He，反应速率加快 D．该条件下，0.8molA(g)的总能量小于0.4molB(g)和1.2molC(g)的总能量 5．关于放热反应的说法不正确的是 A．该反应能量变化如图所示 B．反应一段时间后， C．反应的能量变化与化学键的断裂和形成有关 D．该反应达到化学平衡时，的浓度不再变化 6．下列说法正确的是 A．当可逆反应达平衡状态，则该反应停止 B．在可逆反应中，正反应的化学反应速率是正值，逆反应的化学反应速率是负值 C．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，改用98%浓硫酸可以加快反应速率 D．中，当混合气体的颜色不再改变的状态达到平衡 拓展 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 活学活用 7．一定温度下，恒容密闭容器中发生煤的气化反应。下列不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是 A．的质量不再改变 B．容器内的压强不再改变 C．混合气体的平均摩尔质量不再改变 D．消耗的速率和生成的速率相等 8．合成氨反应为人类做出了巨大贡献，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料，在一定温度下的恒容密闭容器中发生反应：，在一定条件下，能说明该反应达到平衡的是 A．混合气体的密度保持不变 B．混合气体的平均相对分子质量保持不变 C．单位时间内断裂的同时生成 D．体系中 9．在恒温恒容密闭容器中发生可逆反应：，下列表述不能说明该反应达到平衡状态的是 A． B．混合气体的颜色不再发生改变 C．混合气体的密度不再发生改变 D．单位时间内断裂1 mol H-H键，同时断裂2 mol H-I键 拓展 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。 活学活用 10．一定温度下，将8 mol A和4 mol B置于2 L的密闭容器中，发生如下反应2A(g)+B(s)2C(g)    。若经20 s后测得C的浓度为3.6 mol/L，下列说法正确的是 A．温度升高，正反应速率减小，逆反应速率增大 B．20 s时物质A的转化率为45% C．用物质B表示的反应速率为0.09 D．当容器中气体的平均相对分子质量不再改变时，说明反应达到了平衡状态 11．在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应：。下列不能说明反应达到平衡状态的是 A．各物质的浓度不再变化 B．混合物的密度不再变化 C．的体积分数不再变化 D．气体的压强不再变化 12．对于在密闭容器中、一定条件下进行的可逆反应，能说明反应已达到平衡的是 A．生成的同时生成 B．断裂键，同时形成键 C． D． 题型 可逆反应的概念 ▌例1 在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生反应：  ，当达到化学平衡时，下列说法正确的是 A．用SO2表示的化学反应速率等于0 B．SO2和SO3共2 mol C．放出197 kJ热量 D．生成O2的速率与生成SO3的速率相同 解题贴士 1．强调“同一条件下”。 2．任一反应物的转化率均小于100%。 ▌对点练1-1 已知：，ΔH＜0。向一定条件的密闭容器中充入和进行反应。下列分析不正确的是 A．反应一段时间后，存在于、、中 B．加热和使用催化剂均可提高反应物分子中活化分子百分数，使该反应速率加快 C．加压和降温都有利于提高的平衡转化率 D．设的初始浓度为，则平衡时，与各组分平衡浓度c之间存在： ▌对点练1-2 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，当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A．为 B．为 C．均为 D．为 题型 化学平衡状态的建立 ▌例2 在一定温度下，容器内某一反应中、的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列叙述中正确的是 A．反应的化学方程式为2MN B．时，正逆反应速率相等，达到平衡 C．时，正反应速率大于逆反应速率 D．时，的浓度是浓度的倍 解题贴士 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 ▌对点练2-1 某温度时，在容积为4 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析，下列结论错误的是 A．该反应的化学方程式为 B．4 min末时，Z的反应速率约为 C．该反应是由正、逆反应同时开始的，最终建立化学平衡 D．添加催化剂可能使反应在2 min时达到平衡 ▌对点练2-2 在密闭容器中投入一定量的A发生反应，不同温度下，A的浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是 A． B．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 C．b点时A的浓度为 D．a点的正反应速率小于c点的正反应速率 题型 判断化学平衡状态的标志 ▌例3 在一定条件下，对于密闭容器中进行的可逆反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，下列说法能说明该反应达到平衡状态的是 A．正反应速率等于逆反应速率且为0 B．N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2 C．容器内压强不再发生变化 D．单位时间内消耗1mol N2，同时生成2mol NH3 解题贴士 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。 ▌对点练3-1 一定温度下，在某恒容密闭容器中，乙烷发生分解反应，下列说法错误的是 A．该反应中，存在非极性共价键的形成 B．反应未达到平衡时，混合气体中碳、氢原子个数之比 C．每生成2.8 g ，此时生成0.2 g D．该反应中，每生成0.1 mol ，同时消耗0.1 mol ▌对点练3-2 一定温度下，在一固定体积的密闭容器中，投入足量A和一定量B，发生可逆反应A(s)＋3B(g) 2C(g)+2D(g)，下列说法不能说明达到化学平衡状态的是 A．气体密度不再变化 B．混合气体的总压强不再变化； C．混合气体的平均相对分子质量不变 D．C、D的体积分数之比保持不变 基础通关 1．（25-26高二上·四川雅安·阶段检测）关于化学平衡的说法，错误的是 A．可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等 B．化学平衡状态是动态平衡 C．改变压强，所有可逆反应的平衡状态都会改变 D．催化剂不能改变化学平衡状态 2．（25-26高二上·湖南邵阳·期末）可逆反应达到化学平衡状态的标志是 A．反应停止了 B．正反应速率与逆反应速率相等 C．反应物和生成物的浓度相等 D．正反应速率为0 3．（26-27高二上·天津河西·开学考试）一定条件下，在V L密闭容器中，某可逆反应的正反应速率与逆反应速率随时间(t)变化的曲线如图所示。下列说法错误的是 A．内，反应速率 B．起始时该密闭容器中只充入了一定量的生成物 C．反应达平衡时，体系中的各物质的质量均保持不变 D．反应达平衡时， 4．（25-26高二下·云南曲靖·期中）在可逆反应2NO2(g)N2O4(g)中，下列能说明反应达到平衡状态的是 A．混合气体的颜色保持不变 B．NO2和N2O4的物质的量相等 C．正反应速率和逆反应速率都为零 D．NO2的消耗速率等于N2O4的生成速率 5．（25-26高二下·广东·学业考试真题）一定条件下，反应在恒容密闭容器中进行，下列情况不能说明反应一定达到平衡状态的是 A．的浓度保持不变 B．的浓度保持不变 C．气体总物质的量保持不变 D．与的物质的量之比为2∶1 6．（25-26高二下·河南濮阳·期末）工业上可用和合成甲醇，发生反应：，向密闭容器中充入和发生上述反应，在一定条件下达到平衡。平衡时，下列有关说法正确的是 A．、、和的物质的量浓度之比一定为1:3:1:1 B．完全转化为 C．正反应速率和逆反应速率都为0，反应停止 D．单位时间内消耗，同时生成 7．（2025高二上·贵州·学业考试）合成的一步重要反应为，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，则下列有关说法不正确的是 A．提高反应时的温度，可以实现的完全转化 B．在上述条件下，不可能100%地转化为 C．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 D．通过调控反应条件，可能提高该反应进行的程度 8．（25-26高二上·浙江·期中）已知  。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入与。下列说法正确的是 A．充分反应后，吸收的热量为 B．当反应达到平衡状态时，与的平衡转化率不同 C．当体系中气体的密度不再发生变化时反应达到平衡状态 D．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 9．（25-26高二上·江西·阶段检测）1000 ℃时，往密闭容器中通入10 mol H2S，发生反应：  。下列说法正确的是 A．充分反应后，混合气体的物质的量为15 mol B．到达平衡时，降低温度，混合气体总物质的量会增大 C．反应体系中，的值始终为2 D．平衡时， 10．（25-26高二上·河南·期中）在一定温度下，恒容密闭容器中反应达到平衡的标志是 A．容器内混合气体的密度不再变化 B．断裂 键的同时形成 键 C．容器内混合气体的压强不再变化 D．消耗 的同时生成 11．（24-25高二上·福建厦门·期末）“铅室法”制硫酸涉及反应：。在恒容密闭容器中进行上述反应，体系中能作为判断反应达到平衡的依据是 A．颜色 B．密度 C．压强 D．平均相对分子质量 12．（25-26高二上·北京·学业考试真题）一定温度下，在恒容、密闭容器中发生反应：。当反应达到化学平衡状态时，下列说法正确的是 A．和全部转化为 B．的浓度不再变化 C．正、逆反应速率相等且等于零 D．的浓度一定相等 13．（25-26高二上·贵州贵阳·期末）一定条件下，向恒容密闭容器中充入和，发生反应：。下列一定能说明该反应达到平衡状态的是 A．混合气体的平均相对分子质量保持不变 B．各物质的浓度之比等于化学计量数之比 C．速率关系： D．消耗，同时生成 14．（25-26高二上·甘肃兰州·期中）向恒容密闭容器中充入1 mol 和2 mol ，在一定条件下反应达到平衡时，下列说法一定正确的是 A．、和的物质的量浓度之比为 B．完全转化为 C．单位时间内消耗 mol ，同时消耗 mol D．正反应速率和逆反应速率都为零 15．（25-26高一下·广东茂名·期中）向绝热恒容密闭容器中通入和发生反应：。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．正反应和逆反应速率相等 D．的物质的量之比为 素养提升 1．（26-27高二上·河南信阳·开学考试）为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．中含有0.2个阳离子 B．乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为3 C．常温常压下92g的NO2和N2O4混合气体含有的氧原子数为4 D．和于密闭容器中充分反应后，分子总数为0.2 2．（26-27高二上·四川成都·开学考试）一定温度下的密闭容器中，发生可逆反应，下列说法中，能说明该反应一定达到化学平衡状态的是 A．混合气体的密度保持不变 B．、、HI的浓度之比为1∶1∶2 C．容器内压强保持不变 D．消耗的同时消耗 3．（26-27高二上·浙江·开学考试）在一定温度下的密闭容器中，可逆反应达到平衡状态的标志是 A．N2、H2、NH3物质的量之比为 B．混合气体的总物质的量不再发生变化 C．某时刻N2、H2、NH3的反应速率均相同 D．单位时间内消耗n mol N2，同时消耗n mol NH3 4．（25-26高二上·河北保定·阶段检测）在某恒容密闭容器中加入一定量的，发生反应(红棕色)(无色)，下列说法不能判断该反应达到平衡状态的是 A．混合气体的密度不再发生变化 B．混合气体的颜色不再发生变化 C．混合气体的压强不再发生变化 D．各物质的浓度不再发生变化 5．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）把气体充入密闭容器中，在一定条件下发生反应，在反应趋向平衡状态的过程中，下列说法正确的是 A．的生成速率小于其分解速率 B．的生成速率等于其分解速率 C．的生成速率大于其分解速率 D．无法判断的生成速率与分解速率的相对大小 6．（25-26高二上·北京·阶段检测）一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行如下可逆反应：，下列能表明该反应已达到化学平衡状态的说法，正确有 ① ②容器内气体压强不再变化 ③混合气体的密度不再改变 ④4molH-O键断裂的同时，有4molH-F键断裂 ⑤的浓度之比为1：2：4 A．①②④ B．③④⑤ C．②③④ D．②③⑤ 7．（26-27高二上·天津河西·开学考试）焦煤与水蒸气的反应为  ，是煤气化过程中的主要反应之一，若该反应在恒温()、恒容的密闭体系中进行，测得的下列数据中，不能表明t时刻该反应达到平衡状态的是 A．t时刻，消耗H2O(g)的速率与生成CO(g)的速率相等 B．t时刻，H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度不再改变 C．t时刻，混合气体的平均摩尔质量不再改变 D．t时刻，生成CO(g)的速率与消耗H2(g)的速率相等 8．（25-26高二上·广东东莞·期末）工业制乙醇的反应为。向恒容密闭容器中投入一定量的和发生上述反应，不同投料比下[]，的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应为吸热反应 B． C．时，反应达到平衡状态 D．若，则600 K时的平衡转化率为50% 9．（26-27高二上·四川资阳·开学考试）根据题目的要求回答下列问题： (1)下列反应中，属于放热反应的是___________(填序号)。 ①木炭的燃烧      ②铝热反应     ③碳与二氧化碳反应 ④镁条溶于盐酸     ⑤氯化铵晶体和混合搅拌 (2)合成氨反应对人类解决粮食问题贡献巨大，反应如下： 一定温度下，向恒容的密闭容器中充入一定量的N2和H2发生反应，测得各组分浓度随时间变化如图所示。 ①表示c(N2)变化的曲线是______________(填“曲线A”或“曲线B”或“曲线C”)。 ②时用H2表示的化学反应速率：______________。 ③下列热化学方程式书写正确的是_______。 a．N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  =-92.3kJ b．N2+3H22NH3  =-92.3kJ/mol c．N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  =-92.3kJ/mol ④下列能说明该反应达到平衡状态的是______________。 a．容器中的压强不随时间变化 b． c．容器中混合气体的密度不随时间变化 d．断裂3molH-H键的同时断裂6molN-H键 ⑤根据图中的数据算出该反应的平衡常数为_________(保留两位有效数字)。 (3)如图装置可以把氢气中蕴含的化学能转化为电能，被称为氢氧燃料电池。 装置中b电极为_______极，电池工作时，a电极的电极反应式为____________________。 10．（26-27高二上·重庆渝中·开学考试）氢能源是一种来源丰富、清洁、高效、用途广泛的“绿色能源”，将氢作为能量载体储存起来，被认为是解决能源问题的最佳方案。下图为利用储氢材料GBL对氢气的储存和释放过程。 反应Ⅰ：   反应Ⅱ： (1)在恒容密闭容器中，能说明反应Ⅰ达到化学平衡状态的是________。 A．BDO不再生成 B．=1：2 C．气体压强不再变化 D．气体密度不再变化 (2)下列措施一定可以使反应Ⅱ平衡正向移动的是________。 A．体积减少 B．温度升高 C．加入GBL D．使用催化剂 (3)恒温条件下，若将恒容密闭容器改为恒压密闭容器，则达到平衡时，H2的浓度________。(填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是________。 (4)在起始GBL 1 mol、灰氢6 mol、氢气的物质的量分数为0.5的条件下，反应tmin达到平衡，此时氢气的物质的量分数为0.375，则每分钟生成BDO的物质的量是________mol。 (5)储氢密度代表了材料吸收氢气的能力，计算方法是：储氢材料的储氢密度，若1 mol GBL理论上最多可吸收2molH2，则其理论储氢密度为________(用百分数表示，保留2位小数)(；) (6)在2 L密闭容器中，加入1 mol储氢材料、6 mol灰氢(灰氢中H2物质的量分数为0.5)，反应达到平衡时，储氢量为理论最大值的90%，则此温度下，反应的Ⅰ的平衡常数K为________。 迁移创新 11．（26-27高二上·广西贵港·开学考试）合成氨反应是目前最有效工业固氮的方法，解决数亿人口生存问题。 (1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。 ①写出合成氨的热化学方程式：_______________________________________。 ②该反应历程中决速步骤的化学方程式为：_____________________________________________。 (2)如图是当反应器中按投料后，在200℃、400℃、600℃反应达到平衡时，混合物中的物质的量分数随总压强的变化曲线。曲线a、b对应温度较高的是________(填“a”或“b”)。 (3)如下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，平衡常数增大 D．同一种反应物在状态Ⅰ和状态Ⅱ时，浓度不相等 (4)为了提高合成氨工业中的转化率，以下可以采取的措施是________。 A．增大起始投料比 B．及时将生成的氨气冷却液化 C．将未参与反应的原料气循环利用 D．寻找更合适低温使用的催化剂 (5)在恒容不同温度下，达到平衡时的体积百分数与投料比的关系图如图所示。、和间的大小关系是________，C点的平衡转化率为________。 12．（26-27高二上·湖南衡阳·开学考试）氨气是国民经济的基础，工业上常用氮气和氢气合成氨：。回答下列问题： (1)在恒温恒容密闭容器中充入和合成。下列情况表明该反应达到平衡状态的是_______(填字母)。 A．和的物质的量之比为1：3 B．的质量分数保持不变 C．和的体积分数相同 D．的消耗速率是消耗速率的一半 (2)科学家开发出了一种新型催化剂，在常温下也能合成氨。向一密闭容器中充入和3 mol ，相同时间内，氨气体积分数与压强的关系如图1所示。 压强小于7MPa时，随着压强增大，氨气体积分数增大，其原因是______________________________________；压强大于7MPa时，随着压强增大，氨气体积分数快速减小，其原因可能是____________________________________。 (3)一定温度下，向1 L恒容密闭容器中充入和。测得各物质的浓度与时间的关系如图2所示。 ①甲代表_______(填化学式)。 ②12 min时，的转化率为______%。 ③内，______。 (4)工业上用与在高温高压、催化剂条件下合成氨气，实验室制氨气的化学方程式为__________________________________________。 (5)氨气的用途：作制冷剂，还可以______________________(写一种)。 13．（25-26高二上·广西柳州·期末）甲醇是一种重要的化工原料，具有广阔的开发和应用前景。工业上使用水煤气(CO与的混合气体)转化成甲醇。 (1)已知一定条件下，发生反应： ①    ②    该条件下，水煤气转化成甲醇的热化学方程式是______。 反应②的 ______0(填“＜”或“>”)，在______(填“高温”或“低温”)条件下有利该反应自发进行。 (2)在体积可变的密闭容器中投入0.5mol CO和0.75mol ，在不同条件下发生转化成甲醇的反应。实验测得平衡时的物质的量(n)随温度(T)、压强(p)的变化如图1所示。 ①______ (填“＜”或“>”)。 ②如果M点对应的平衡混合气体的体积为1L，则233℃时，该反应的平衡常数K=______，的转化率为______(保留1位小数)。 ③下列叙述能说明上述反应在恒容绝热密闭容器中达到化学平衡状态的是______(填字母)。 a．单位时间内消耗1mol CO的同时生成1mol b．的体积分数不再改变 c．密闭容器中气体的密度不再改变 d．反应容器内温度不再改变 (3)工业上可利用甲醇羰基化法进一步制取甲酸甲酯：。在容积不变的密闭容器中，投入等物质的量的和CO，相同时间内CO的转化率随温度变化如图2所示(不考虑其他副反应)。 ①c点状态时，______(填“＜”“＝”或“＞””)；d点状态时，______(填“＜”或“>”)。 ②该反应是______反应(填“放热”或“吸热”) ③与相对分子质量相差极小，但甲醇的沸点远远高于乙烷，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 $