高2022届高2019级高二化学选修4学案第二章第三节第1课时化学平衡状态

第三节化学平衡

第1课时化学平衡状态

[核心素养发展目标] 1.变化观念与平衡思想：从可逆反应化学平衡状态的建立过程，认识化学平衡是一种动态平衡。2.证据推理与模型认知：熟知化学平衡状态的特征，建立化学平衡状态判断方法的思维模型。

一、可逆反应及其特征

1.可逆反应的概念

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.表示方法

可逆反应方程式常用“”连接，把从左向右进行的反应称为正反应，把从右向左进行的反应称为逆反应。

3.特征

1.在容器中充入SO2和18O2，在一定条件下发生2SO2＋O22SO3反应，一段时间后，18O 原子存在于哪些分子中？原因是什么？

【参考答案】:SO2、O2、SO3分子中都可能存在。SO2与18O2反应生成SO3，所以SO3中有，该反应是可逆反应，生成的SO3同时又有部分分解，分解出的SO2和O2中也会有18O。

2.对于可逆反应2SO2＋O22SO3，在一密闭容器中充入2 mol SO2和2 mol O2，能否生成2 mol SO3？原因是什么？

【参考答案】:否，要生成2 mol SO3，必须2 mol SO2完全反应，而该反应为可逆反应，即使O2过量，也不能将SO2完全转化成SO3。

(1)H2与O2点燃可以生成水，电解水又可以生成H2与O2，所以两个反应是可逆反应()

(2)合成氨反应中，如果N2过量，则可以使H2完全消耗()

(3)对于可逆反应，若加入反应物，则反应先向正反应方向进行，停止后再向逆反应方向进行()

【参考答案】:(1)×(2)×(3)×

二、化学平衡状态

1.化学平衡状态的建立

(1)在一定条件下，把1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应。

(2)用速率—时间(v－t)图像表示出以上过程：

2.化学平衡状态的概念

在一定条件下的可逆反应中，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，称为化学平衡状态，简称化学平衡。

3.化学平衡状态的特征

(1)只有可逆反应才存在平衡状态()

(2)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()

(3)化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应的速率都为0()

(4)化学反应达到化学平衡状态时反应物和生成物的浓度相等()

(5)化学反应达到化学平衡状态时，反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例()

【参考答案】:(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×

1.在一定条件下，可逆反应2A(g)B(g)＋3C(g)，在下列几种状态中，达到平衡状态的是______(填序号)。

①正反应速率v (A)＝2 mol·L －1·min －1，逆反应速率v (A)＝2 mol·L －1·min －

1 ②正反应速率v (A)＝

2 mol·L －

1·min －

1，逆反应速率v (B)＝1 mol·L －

1·min －

1 ③正反应速率v (A)＝

2 mol·L －

1·min －

1，正反应速率v (B)＝1 mol·L －

1·min －

1 ④正反应速率v (A)＝

2 mol·L －

1·min －

1，逆反应速率v (C)＝2 mol·L －

1·min －

1

对比②③，对比②④分别可得出利用反应速率判断是否达到平衡状态的哪些注意事项？ 【参考答案】:①② 对比②③可得出反应速率不能全为同一方向的速率，应一正一逆。对比②④可得出不同物质表示的一正一逆速率数值不一定相等，而应是转化成同一物质表示的速率相等或速率比等于化学计量数之比。 2.在恒温恒容条件下，能说明2NO 2(g)2NO(g)＋O 2(g)达到平衡状态的标志是_______(填

序号，下同)，能说明2HI(g)

H 2(g)＋I 2(g)达到平衡状态的标志是________。

①混合气体的颜色不再变化 ②容器中压强不再变化 ③混合气体的平均相对分子质量不再变化 ④混合气体的密度不再变化 【参考答案】:①②③ ①

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＝m

V )、平均摩尔质量(M

＝m n

) 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.下列各关系式中能说明反应N 2＋3H 22NH 3已达到平衡状态的是( )

A.3v 正(N 2)＝v 正(H 2)

B.v 正(N 2)＝v 逆(NH 3)

C.2v 正(H 2)＝3v 逆(NH 3)

D.v 正(N 2)＝3v 逆(H 2)

【参考答案】:C

【试题解析】: 可逆反应化学平衡状态的主要特征之一是v 正＝v 逆，A 只表示同一方向的反应速率，无法证明正、逆反应速率相等，故A 不正确；利用速率之比等于反应方程式中化学

计量数之比，即v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2，判断B、C、D，可知C正确。

2.一定温度下，在某固定容积的密闭容器中发生可逆反应：A(s)＋3B(g)3C(g)，该反应达到平衡状态的标志是()

A.密闭容器内物质的总质量不再改变

B.密闭容器内气体的压强不再改变

C.密闭容器内混合气体的总物质的量不再改变

D.密闭容器内混合气体的质量不再改变

【参考答案】:D

【试题解析】: 根据质量守恒定律知，反应前后物质的总质量相等，故A项不能作为反应达到平衡状态的标志；该反应是气体分子数相等的反应，反应过程中混合气体的总物质的量始终不变，密闭容器内气体的压强也始终不变，故B、C项不能作为反应达到平衡状态的标志；由于有固体物质参加反应，所以达到平衡前混合气体的质量是不断变化的，若混合气体的质量不再变化，则能说明反应达到了平衡状态。

3.(2019·东莞高二检测)在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol O2和2 mol NO，发生如下反应：O2(g)＋2NO(g)2NO2(g)，此反应不一定达平衡的是()

A.容器内压强不随时间变化

B.容器内各物质的浓度不随时间变化

C.容器内O2、NO、NO2的浓度之比为1∶2∶2

D.单位时间内生成1 mol O2，同时生成2 mol NO2

【参考答案】:C

4.在固定容积的密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，达到平衡时浓度可能是()

A.SO2、O2分别为0.4 mol·L－1、0.2 mol·L－1

B.SO2为0.25 mol·L－1

C.SO2、SO3均为0.15 mol·L－1

D.SO2为0.24 mol·L－1，SO3为0.14 mol·L－1

【参考答案】:B

【试题解析】: 本题可用极限法。可逆反应不可能进行到底，假设反应由正反应或逆反应开始建立。A项，0.2 mol·L－1 SO3全部转化时，SO2和O2浓度才是0.4 mol·L－1、0.2 mol·L－1；B项，SO2的浓度应在0～0.4 mol·L－1之间；根据S元素守恒，SO2和SO3浓度之和应为0.4 mol·L －1，C、D两项都不正确。

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)x C(g)＋2D(s)，2 min时反应达到平衡状态，此时剩余1.2 mol B，并测