21-22版：2.3.1 化学平衡状态的建立及标志（创新设计）

第三节 化学平衡第1课时 化学平衡状态的建立及标志 课程标准要求核心素养建构1.了解化学反应的可逆性，了解可逆反应的概念、特点。

2．了解化学平衡建立的过程。

3．理解化学平衡的特征。

[知识梳理]一、可逆反应与不可逆反应 1．可逆反应 (1)概念：在相同条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的化学反应。

(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。

例如：SO 2与H 2O 反应可表示为SO 2＋H 2O H 2SO 3。

(3)特征：①正、逆反应发生的条件相同；②反应不能进行到底，反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存。

2．可逆反应与不可逆反应的比较可逆反应不可逆反应在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。

化学方程式中用“”表示，如N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3、H 2＋正反应几乎能进行到底或逆反应进行的程度非常小，这样的反应通常称为不可逆反应，如NaOH ＋HCl===NaCl ＋H 2O 、H 2＋Cl 2=====光照2HClI2△2HI【自主思考】1．以下几个反应是否是可逆反应？为什么？(1)2H2＋O2点燃电解2H2O(2)6CO2＋6H2O光合作用氧化作用6O2＋C6H12O6(3)H2＋I2△2HI提示(1)(2)不是可逆反应，因为条件不同。

(3)是可逆反应。

二、化学平衡状态1．化学平衡的建立在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。

反应过程如下：以上过程可用下图表示：2．化学平衡状态一定条件下，可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应混合物中各种物质的质量或浓度保持不变的状态。

3．化学平衡状态的特征【自主思考】2．(1)当一个可逆反应达到平衡时，各物质的浓度保持不变，这时反应停止了吗？(2)达化学平衡的反应中，如何理解正逆反应速率相等？(以N2＋3H22NH3为例)提示(1)没有停止，此时v正＝v逆≠0。

(2)正、逆反应速率相等针对同一物质来说：如N2，正反应消耗N2的速率与逆反应生成N2的速率相等。

[效果自测]1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

(1)反应物和生成物能相互转化的反应都是可逆反应()(2)可逆反应不能进行到底，反应物和生成物并存()(3)可逆反应进行到一定程度时，反应就会停止()(4)可逆反应中反应物的转化率不能达到100%()(5)H2和O2的化合与H2O的分解是可逆反应()(6)乙酸和乙醇的酯化反应与乙酸乙酯在碱性条件下的水解反应是可逆反应()答案(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×2．在200 ℃时，将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入体积为V L的密闭容器中，发生反应：I2(g)＋H2(g)2HI(g)。

(1)反应刚开始时，由于c(H2)＝________，c(I2)＝________，而c(HI)＝________，所以化学反应速率________(填“v正”或“v逆”，下同)最大，而________最小(为零)。

(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)________，(填“增大”“减小”或“不变”，下同)c(I2)________，而c(HI)________，从而化学反应速率v正________，而v逆________。

(3)当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了平衡，若保持外界条件不变时，反应混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率等都将________。

解析反应开始时，c(H2)＝aV mol·L－1，c(I2)＝bV mol·L－1，c(HI)＝0，此时v正最大，v逆＝0；随着反应的进行，c(H2)减小，c(I2)减小，c(HI)增大，故v正减小，v逆增大；当反应进行至v正＝v逆时，各组分的浓度保持不变，即反应处于平衡状态。

答案(1)aV mol·L－1bV mol·L－10v正v逆(2)减小减小增大减小增大(3)相等不变探究一可逆反应1．如何判断一个反应是否为可逆反应？提示同一条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应。

2．在一个可逆反应中，各物质转化率有没有可能达到100%?提示不能。

1．可逆反应：在相同条件下，要用“”代替“===”作为连接反应物和生成物的符号，二氧化硫与水的反应是可逆反应，两者反应的化学方程式应为：SO2＋H2O H2SO3。

2．可逆反应的特点：(1)向两个相反的方向进行的两个化学反应，在相同的条件下同时进行、共存。

两个化学反应构成了一个对立的统一体。

(2)符号“”两边的物质互为反应物、生成物。

(3)在反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存，如亚硫酸溶液中有H2O、SO2和H2SO3等分子。

3．常见的可逆反应：N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3，2SO2＋O2催化剂△2SO3，Cl2＋H2O HCl＋HClO，H2＋I2△2HI，酯酸性条件下的水解等。

【典例1】下列各组中的两个反应互为可逆反应的是()①2H 2＋O 2=====点燃2H 2O 2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑②H 2SO 4(浓)＋2HBr===2H 2O ＋Br 2＋SO 2↑ Br 2＋SO 2＋2H 2O===2HBr ＋H 2SO 4 ③2NO 2===N 2O 4 N 2O 4===2NO 2④2SO 2＋O 2=====催化剂△2SO 3 2SO 3=====催化剂△2SO 2＋O 2 A ．①②④ B ．②③ C ．③④D ．②③④解析 可逆反应必须是在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应。

①中的反应条件不同，②中H 2SO 4的浓度不同，性质不同。

答案 C【变式1】 在密闭容器中进行反应：X 2(g)＋3Y 2(g)2Z(g)，X 2、Y 2、Z 的起始浓度分别为0.2 mol·L －1、0.6 mol·L －1、0.4 mol·L －1，当平衡时，下列数据肯定不正确的是( )A ．X 2为0.4 mol·L －1，Y 2为1.2 mol·L －1B ．Y 2为1.0 mol·L －1C ．X 2为0.3 mol·L －1，Z 为0.2 mol·L －1D ．Z 为0.6 mol·L －1解析 化学平衡研究的是可逆反应，故解这类题目时要善于利用极值法，可分别考虑反应正向进行彻底和反应逆向进行彻底两种情况。

由可逆反应的含义知，0＜c (X 2)＜0.4 mol·L －1，0＜c (Y 2)＜1.2 mol·L －1，0＜c (Z)＜0.8 mol·L －1。

答案 A探究二 化学平衡的标志1．若反应体系的总压强不变，该可逆反应一定达平衡了吗？提示 不一定，对反应前后气体分子数目相等的反应，压强不变不能作判据。

2．若反应体系的气体密度不变，该可逆反应达平衡了吗？提示 不一定，若可逆反应前后都是气体，且反应体系容积不变，密度始终不变，不能作为判据。

1．判断依据(1)正反应速率与逆反应速率相等：v正＝v逆①对于同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率；②对于不同物质，化学反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。

(2)可逆反应发生过程中的可变量达不变在可逆反应中有很多可变量，如：浓度、物质的量、百分含量等，当可变量达不变时，则反应达平衡。

2．判断方法以反应m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)为例v正＝v逆同一物质生成速率等于消耗速率不同物质化学反应速率之比等于化学计量数之比，且表示不同方向(即“一正一逆”)可变量达不变各物质的物理量各组成成分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变各物质的含量各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变气体的总物质的量m＋n≠p＋q时，气体的总物质的量一定恒容条件下的压强m＋n≠p＋q时，总压强一定恒压条件下气体的密度m＋n≠p＋q时，ρ＝mV一定混合气体的平均相对分子质量(M r)当m＋n≠p＋q时，M r＝mn一定有颜色变化的反应气体的颜色不再变化【典例2】可逆反应：2NO22NO＋O2在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是()①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦C．①③④⑤D．全部解析依据v正＝v逆≠0判断：①单位时间内生成n mol O2的同时必消耗2n molNO2，①能说明反应已达到平衡；②描述的均是正反应速率，无法判断；③无论反应是否达到平衡，均有此关系；④NO2(红棕色)为有颜色的气体，颜色不变能说明反应体系中NO2浓度一定，反应已达到平衡；⑤因ρ＝mV，反应前后，m、V均不变，ρ也不变，不能说明反应达到平衡；这是一个反应前后气体分子数发生改变的反应，⑥⑦均能说明反应已达平衡。

答案A【变式2】(2020·山东师大附中高二学会认定考试)在一个绝热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，当m、n、p、q为任意整数时，一定达到平衡状态的标志是()①体系的温度不再改变②混合气体的密度不再改变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v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q⑥单位时间内m mol A发生断键，同时p mol C也发生断键A．③④⑤⑥B．①③④⑥C．②③④⑥D．①③④⑤解析①绝热容器中，体系的温度不再改变，正、逆反应速率相等，能据此判断该反应达到平衡状态，正确；②参与反应的物质都是气体，反应在恒容密闭容器内进行，容器的容积不变，因此无论反应是否达到平衡，混合气体的密度一直不变，不能据此判断反应达到平衡状态，错误；③各组分的物质的量浓度不再改变，该反应达到平衡状态，正确；④当该反应达到平衡状态时，各组分的质量分数不再改变，正确；⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，由于未指明是正反应速率还是逆反应速率，所以不能据此判断该反应达到平衡状态，错误；⑥单位时间内m mol A发生断键等效于形成p mol C，同时p mol C也发生断键，说明各物质的浓度不变，反应处于平衡状态，正确；综上所述，说法正确的是①③④⑥，故选B。