山西省运城市康杰中学高中化学 第二章 第三节 可逆反应与化学平衡状态(第1课时)学案 新人教版选修4

化学平衡第1课时 可逆反应与化学平衡状态1.能够判断常见反应是否是可逆反应。

2.知道可逆反应建立化学平衡的过程及化学平衡状态的特征、判断。

知识点一 可逆反应阅读教材P 25，思考并填空。

1．可逆反应 概念—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化学反应⎪⎪⎪ 表示方法—约定采用“”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 2OH 2SO 3⎪⎪⎪ 二向—正反应方向、逆反应方向 特征—二同—相同条件，同时进行 二不—任何物质浓度不为0，转化率≠100%2．不可逆反应有些反应的逆反应进行程度太小因而可忽略，把这类反应称作不可逆反应，用“===”号表示。

例如：Ba 2＋＋SO 2－4===BaSO 4↓。

1．判断正误(1)CO 2与水的反应是不可逆反应。

( )(2)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。

( ) (3)可逆反应中反应物的转化率能达到100%。

( ) 答案：(1)× (2)× (3)×2．下列各组两个反应互为可逆反应的是( ) ①H 2＋Cl 2=====点燃2HCl 与2HCl=====△H 2↑＋Cl 2↑②H 2SO 4(浓)＋2HBr===2H 2O ＋Br 2＋SO 2↑与Br 2＋SO 2＋2H 2O===2HBr ＋H 2SO 4 ③2NO 2===N 2O 4与N 2O 4===2NO 2④2SO 2＋O 2=====催化剂加热2SO 3与2SO 3=====催化剂加热2SO 2＋O 2 A ．①② B ．②③ C ．③④ D ．②④解析：选C 。

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，③④互为可逆反应。

可逆反应的特征(1)双向性：可逆反应分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应。

(2)双同性：正、逆反应在相同条件下是同时进行的。

(3)共存性：反应物和生成物共存于同一体系中，反应物的转化率小于100%。

(4)能量转化类型相反：若正反应放热，则逆反应吸热。

在密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X 、Y 、Z 起始浓度分别为0.1 mol·L －1、0.3 mol·L －1和0.2 mol·L －1，则平衡时各物质浓度可能是( )A ．X 为0.2 mol·L －1B ．Y 为0.1 mol·L －1C ．Z 为0.4 mol·L －1D ．Z 为0.1 mol·L －1时，Y 为0.4 mol·L －1[解析] 化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不能完全转化的。

所以，平衡时各物质的浓度范围为0＜c (X)＜0.2 mol·L －1，0＜c (Y)＜0.6 mol·L －1，0＜c (Z)＜0.4 mol·L －1。

而当c (Z)＝0.1 mol·L －1时，c (Y)＝0.45 mol·L －1。

[答案] B解答本题的思维流程如下：可逆反应的判断1．下列有关可逆反应的说法不正确的是( )A ．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B ．2HI=====△H 2＋I 2与H 2＋I 2=====△2HI 互为可逆反应 C ．CaCO 3=====△CaO ＋CO 2↑与CaO ＋CO 2===CaCO 3互为可逆反应D ．存在平衡的不一定是化学反应解析：选C 。

CaCO 3的分解与CaO 和CO 2反应的条件不同，二者不互为可逆反应，C 错误；存在平衡的不一定是化学反应，如溶解平衡，D 正确。

2．一定条件下，对于密闭容器中进行的可逆反应：N 2＋3H 22NH 3，已知反应达平衡时N 2、H 2、NH 3的物质的量浓度分别为0.2 mol/L 、0.3 mol/L 、0.2 mol/L ，则N 2的起始浓度范围可能是多少？解析：若反应从正向开始，则N 2的最大浓度为(假设反应物转化率为100%)0.2 mol/L ＋12×0.2 mol/L ＝0.3 mol/L ，若反应从逆向开始，则N 2的最小浓度为0.2 mol/L －13×0.3 mol/L＝0.1 mol/L ，因可逆反应反应物的转化率小于100%，故N 2起始浓度的范围为0.1 mol/L<c (N 2)<0.3 mol/L 。

答案：0.1 mol/L<c (N 2)<0.3 mol/L 知识点二 化学平衡状态阅读教材P 26，思考并填空。

1．化学平衡的建立在一定条件下某固定容积的密闭容器中投入一可逆反应的反应物： 反应开始时—c (反应物)、v (正)最大，c (生成物)、v (逆)均为0反应进行中—c (反应物)、v (正)均逐渐减小，c (生成物)、v (逆)均逐渐增大达到平衡后—v (正)＝v (逆)，c (反应物)、c (生成物)均不再改变，但不一定相等或等于化学计量数之比以上过程中v －t 图像表示如下：2．化学平衡状态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。

3．化学平衡的特征—研究对象是可逆反应|—正反应速率和逆反应速率相等，即同一物质的消耗速率和生成速率相等，即v 正＝v 逆|—化学平衡是动态平衡，即当反应达到平衡时，正反应和逆反应都仍在进行，即v 正＝v 逆≠0|—在平衡体系中，各组成成分的含量保持不变|—改变影响平衡的条件，平衡会改变，达到新的平衡1．判断正误(1)3 mol H2和1 mol N2反应的最大限度是生成2 mol NH3。

( )(2)化学反应达到平衡时，反应体系中各物质的浓度相等。

( )(3)一定条件下的可逆反应，若有色物质的颜色不再变化，则反应处于平衡状态。

( ) 答案：(1)×(2)×(3)√2．一定温度下，可逆反应：A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡状态的标志是( )A．C生成的速率与C分解的速率相等B．单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol BC．A、B、C三物质的浓度的变化量之比为1∶3∶2D．平衡时A、B、C三物质的分子数之比为1∶3∶2解析：选A。

A项，化学平衡状态的标志是正反应速率与逆反应速率相等，C的生成速率是正反应速率，C的分解速率是逆反应速率，正确；B项，生成n mol A和生成3n mol B表示的都是逆反应速率，错误；C项，无论平衡与否，A、B、C三物质的浓度的变化量之比始终等于1∶3∶2，错误；D项，平衡时A、B、C三物质的分子数之比等于1∶3∶2不是平衡状态的标志，错误。

化学平衡状态的判定标志化学反应m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)平衡状态的判定：正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了m mol A，同时也生成了m mol A，即v正＝v逆平衡②在单位时间内消耗了n mol B的同时也消耗了p mol C，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在单位时间内生成了n mol B的同时消耗了q mol D(均指v逆)不一定平衡反应体系中各成分的含量①各成分的物质的量、质量或物质的量分数、质量分数一定平衡②各气体的体积或体积分数一定平衡压强①m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 平衡②m＋n＝p＋q时，总压强、总物质的量、总体积一定(其他条件一定)不一定平衡混合气体的平均相①当m＋n≠p＋q时，M r一定平衡②当m＋n＝p＋q时，M r一定不一定对分子质量(M r)平衡温度任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时(其他不变) 平衡气体的密度(ρ) 密度一定(ρ＝mV)不一定平衡颜色反应体系内有色物质的颜色稳定不变平衡(1)“不一定平衡”是指在现有条件下无法判断是否达到平衡，如想进一步判断，必须提供其他附加条件。

(2)m＋n＝p＋q(即等体积反应)情况下反应过程中压强始终保持不变，物质的量始终保持不变，无法依据压强、密度等判断是否达到平衡。

(3)如果反应体系中有非气态物质参与，恒容条件下，当气体的平均相对分子质量不变或密度保持不变时，则说明反应已达到平衡。

一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g) ΔH＝－41.8 kJ/mol，下列能说明反应达到平衡状态的是( ) A．体系压强保持不变B．混合气体颜色保持不变C．SO3和NO的体积比保持不变D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2[解析] 由于该反应为前后气体体积相等的反应，体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为判断反应是否达到平衡状态的标志，A错误；SO3与NO的体积比始终保持1∶1，C 错误；消耗SO3和生成NO2为同一方向的反应，D错误。

[答案] B对于例2中的反应：(1)容器内气体的密度保持不变能否说明反应达到平衡状态？________(填“能”或“不能”，下同)。

(2)若密闭容器为绝热容器，体系温度不变能否说明反应达到平衡状态？________。

答案：(1)不能(2)能化学平衡状态的建立1．在一定条件下，使SO2和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是( ) A．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变D．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零解析：选A。

根据化学平衡的建立过程可知：反应从正反应方向开始，v正最大，v逆＝0，最后达平衡时，v正＝v逆≠0。

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 (H 2)________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，c (I 2)________，c (HI)________，化学反应速率v 正________，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________。