2020-2021学年高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第二单元第二课时化学平衡状态学案苏教版选修

第二课时 化学平衡状态————————————————————————————————————— [课标要求]1．了解化学反应的可逆性。

2．了解化学平衡建立的过程。

3．理解化学平衡的特征。

1．可逆反应在相同条件下，既可以向正反应方向进行，又可以向逆反应方向进行的反应。

2．不可逆反应有些反应因逆反应进行程度太小而可忽略，正反应几乎完全进行到底，一般认为这些反应不可逆。

例如，H 2的燃烧、酸碱中和等。

3．可逆反应的特点 (1)“三性”1.可逆反应“两特点”：(1)正、逆两个反应是同一条件下同时进行的。

(2)可逆反应中反应物、生成物共存，反应物转化率小于100%。

2．化学平衡“五特征”：逆、等、定、动、变。

3．平衡状态判断“两依据”： (1)根本依据：v (正)＝v (逆)。

(2)直接依据：各组分的浓度保持不变。

可逆反应(2)实例下列反应都是可逆反应： N 2＋3H 2高温高压催化剂2NH 3、Cl 2＋H 2OHCl ＋HClO 、2SO 2＋O 2催化剂△2SO 3。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)可逆反应是指在同一条件下能同时向正逆两个方向进行的反应( )(2)CO 2与水的反应是不可逆反应( )(3)NH 3和HCl 生成NH 4Cl 与NH 4Cl 分解生成NH 3和HCl 互为可逆反应( )(4)可逆反应中反应物的转化率能达到100%( ) 答案：(1)√ (2)× (3)× (4)×2．下列各组两个反应互为可逆反应的是( ) A ．H 2＋Cl 2=====点燃 2HCl 与2HCl=====△H 2↑＋Cl 2↑ B ．H 2SO 4(浓)＋2HBr===2H 2O ＋Br 2＋SO 2↑与Br 2＋SO 2＋2H 2O===2HBr ＋H 2SO 4C ．2NO 2===N 2O 4与N 2O 4===2NO 2D ．2SO 2＋O 2催化剂加热2SO 3与2SO 3催化剂加热2SO 2＋O 2解析：选CD 可逆反应必须是在相同条件下同时向正、逆两个方向都能进行的反应。

C 、D 两项均为可逆反应。

1．化学平衡状态的建立(1)建立过程(以N2＋3H 22NH3为例)物质浓度反应速率反应物生成物正反应逆反应开始时最大0最大0进行中减小增大减小增大平衡时不变不变v(正反应)＝v(逆反应)(2)浓度－时间图像和速率－时间图像分别为2．化学平衡状态的概念可逆反应在一定条件下进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，反应达到化学平衡状态。

3．五大特征[特别提醒](1)可逆反应达到平衡状态后，反应并没有停止，而是反应在该化学平衡状态条件下进行的最大限度。

(2)可逆反应达到平衡后，各组分的浓度保持不变，并不是各组分的浓度相等。

1．在一定温度下的某容积可变的密闭容器中，建立下列化学平衡：A(g)＋3B(g)2C(g)，能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是( )A．体系的压强不再发生变化B．3v正(B)＝2v逆(C)C．混合气体密度不再变化D．消耗1 mol A的同时生成2 mol C解析：选C A项，在一定温度下的某容积可变的密闭容器中发生反应时，压强始终不变，体系的压强不再发生变化，不能表示已经达到了化学平衡状态，错误；B项，v正(B)∶v逆(C)＝3∶2，故2v正(B)＝3v逆(C)，表示正逆反应速率相等，错误；C项，该反应是一个气体体积变化的反应，而质量不变，故混合气体密度不再变化，能够表示已经达到了化学平衡状态，正确；D项，消耗1 mol A的同时，任何时间都生成2 mol C，不能表示已经达到了化学平衡状态，错误。

2．在一定温度下，反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到平衡状态的标志是________。

A．单位时间内生成n mol A2的同时生成n mol ABB．容器内的总压强不随时间变化C．单位时间内生成2n mol AB的同时生成n mol B2D．单位时间内生成n mol A2的同时生成n mol B2E．容器内A2、B2、AB的物质的量之比是1∶1∶2时的状态F ．容器中c (A 2)＝c (B 2)＝c (AB)时的状态解析：A 项，根据化学方程式中的化学计量数之比，可知生成n mol AB 必消耗n 2 mol A 2，即单位时间内生成n2 mol A 2的同时生成n mol AB ，反应未达到平衡状态；B 项，由于此反应是反应前后气体分子数不变的反应，达到平衡或未达到平衡时压强都不随时间变化，因此不能用压强不变来说明反应是否达到平衡状态；C 项，单位时间内生成2n mol AB 时，消耗了n mol A 2和n mol B 2，说明反应处于平衡状态；D 项，只知道单位时间生成n mol A 2和n mol B 2，却不知道同时消耗多少A 2和多少B 2，不能确定反应是否达到平衡；E 项、F 项，由于达到化学平衡状态时，反应混合物中各物质的浓度保持不变，并不是相等，其物质的量之比不一定等于其化学方程式中各物质的化学计量数之比，所以E 、F 两项均不符合题意。

答案：C [方法技巧]判断可逆反应达到平衡状态的方法1.从化学反应速率的角度判断(即v 正＝v 逆≠0)有两层含义：对于同一物质，该物质的生成速率等于其消耗速率；对于不同的物质，速率之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。

2.利用“变量”与“不变量”判断(1)确定反应中的“变量”，即随反应的进行而变化的量，当变量不再变化时，表明反应已达平衡状态。

而当“不变量”不变时，不能判断反应是否处于平衡状态。

(2)常见的变量有：气体的颜色；对于气体体积有变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量有变化的反应来说，混合气体的平均相对分子质量；对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气体的密度等。

应当注意，在利用M、ρ、n(总)、p(总)判断时要注意反应特点和容器的体积变化问题。

1．概念在一定条件下(恒温、恒容或恒温、恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡。

2．分类根据反应条件(恒温、恒压或恒温、恒容)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等)，可将等效平衡问题分成三类：Ⅰ.恒温、恒容条件下，反应前后气体分子数不相等的可逆反应：如果按方程式中的化学计量关系转化为同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的(即投料相同，此法又称一边倒法)。

举例：等效平衡2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)A BC D 等效说明 ① 2 mol 1 mol 0 0 ①③⑤互为等效平衡，表现在物质的量、质量、体积、物质的量浓度、组分百分含量(摩尔分数、质量分数、体积分数)相同② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol1.5 mol0.5 mol ④1 mol 3 mol1 mol⑤ 0 0 3 mol 1 molⅡ.恒温、恒容条件下，反应前后气体分子数相等的可逆反应：如果按方程式的化学计量关系转化为同一半边的物质，其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同，则建立的化学平衡是等效的(即投料比相同)。

举例：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)A BC D 等效说明 ① 2 mol 1 mol 0 0 ①②③⑤互为等效平衡，表现在组分百分含量(摩尔分数、质量分数、体积② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol1.5 mol0.5 mol ④1 mol 3 mol1 mol⑤ 0 0 3 mol 1 mol 分数)相同Ⅲ.恒温、恒压条件下，反应前后气体分子数任意型的可逆反应： 如果按方程式的化学计量关系转化为同一半边的物质，其物质的量的比值与对应组分的起始加入量的比值相同，则建立的化学平衡状态是等效的(即投料比相同)。

举例：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)A BC D 等效说明 ① 2 mol 1 mol 0 0 ①②③⑤互为等效平衡，表现在物质的量浓度、组分百分含量(摩尔分数、质量分数、体积分数)相同② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol1.5 mol0.5 mol ④ 0 1 mol 3 mol 1 mol ⑤ 03 mol1 mol3.建立(1)外界条件相同：通常可以是①恒温、恒容，②恒温、恒压。

(2)平衡状态只与始态有关，而与途径无关。

即：①无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始；②投料是一次还是分成几次；③反应容器经过扩大－缩小或缩小－扩大的过程，只要起始浓度相当，就达到相同的平衡状态。

4．三类等效平衡的比较为更好理解等效平衡这一重难点，下面再对上述三类等效平衡情况进行列表分析比较。

等效类型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压起始投料“量”换算为同一半边时，投料相同换算为同一半边时，投料比相同换算为同一半边时，投料比相同对反应的要求任何可逆反应反应前后气体体积相等任何可逆反应平衡特点w相同相同相同c相同成比例相同(气体)n相同成比例成比例5.解题思想——极值法无论平衡从哪个方向建立，在判断时，都可以根据题给条件，把生成物全部换算成反应物或把反应物全部换算成生成物，再与平衡开始时加入的物质的量相比较。

换算公式是：某反应物的物质的量＋变成生成物而消耗了该反应物的物质的量＝原来该反应物的物质的量。

1．在恒温、恒容条件下有下列反应：2A(g)＋2B(g)C(g)＋3D(g)。

现分别从两条途径建立平衡：(Ⅰ)A和B的起始浓度均为2 mol·L－1；(Ⅱ)C和D的起始浓度分别为2 mol·L－1和6 mol·L－1。

下列叙述正确的是( )A．(Ⅰ)和(Ⅱ)两途径最终达到平衡时，体系内各气体的物质的量分别相同B．达到平衡时，(Ⅰ)途径混合气体密度为(Ⅱ)途径混合气体密度的2倍C．(Ⅰ)和(Ⅱ)两途径最终达到平衡时，体系内各气体的体积分数分别相同D．达到平衡时，(Ⅰ)途径的反应速率v(A)等于(Ⅱ)途径的反应速率v(B)解析：选C 化学方程式两边气体的物质的量相等，(Ⅰ)和(Ⅱ)是等效平衡，平衡时(Ⅱ)中各气体的物质的量是(Ⅰ)中的2倍，A、B 错误，C项正确。

平衡时，(Ⅰ)的压强小，反应速率小，D项错误。

2．在恒温、恒压下，有下列气体反应分别从两条途径进行 2A(g)＋2B(g)C(g)＋3D(g)Ⅰ 2 mol 2 mol 0 0Ⅱ 0 0 2 mol 6 mol下列叙述正确的是( )A．Ⅰ、Ⅱ两条途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同B．Ⅰ、Ⅱ两条途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成不同C．达到平衡时，Ⅰ途径所用的时间与Ⅱ途径所用的时间相同D．达到平衡时，Ⅰ途径混合气体密度等于Ⅱ途径混合气体的密度解析：选AD 因反应前后气体分子数不变，且恒压条件下，途径Ⅰ、Ⅱ为等效平衡，故AD两项正确。