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1、第2课时 化学平衡状态 专题2 第二单元 化学反应的方向和限度 学习目标定位 1 了解化学反应的可逆性 2 通过化学平衡状态的建立过程 知道化学平衡是一种动态平衡 理解 并会判断化学平衡状态的标志 新知导学 达标检测 内容索引 新知导学 一 化学平衡状态 1 可逆反应 1 含义 在 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 如高温 高压并有催化剂作用的条件下 N2和H2反应生成 NH3的可逆反应可表示为 3 特征 正 逆反应发生的条件 反应 进行到底 反应体系中 与化学反应有关的各种物质共存 相同 相同 不能 2 化学平衡的建立 在一定条件下 把1 mol
2、N2和3 mol H2充入一密闭容器中 在一定条件下发 生反应 根据要求填表 N2 3H2 2NH3 反应物浓度v正生成物浓度v逆 开始时c N2 c H2 进行中c N2 c H2 平衡时c N2 c H2 最大 最大 最大 0 0 减小 减小 减小增大增大 不变 不变 不变不变不变 以上过程可用下图表示 归纳总结 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 或 保持恒定的状态 称为 化学平衡状态 简称化学平衡 2 化学平衡的特征 化学平衡的特征可以概括为逆 等 动 定 变 即 逆 研究的对象是 反应 等 化学平衡的条件是
3、v正和v逆 相等 质量浓度 可逆 相等 动 化学平衡是一种 平衡 此时反应并未停止 定 当可逆反应达到平衡时 各组分的质量 或浓度 为一 变 若外界条件改变 平衡可能发生 并在新条件下建立新的平 衡 动态 定值 改变 例1 判断正误 正确的打 错误的打 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 例2 2018 清江中学高二期末 一定条件下
4、 A B C的起始浓度分别是 0 5 mol L 1 0 1 mol L 1 1 6 mol L 1 可逆反应A g B g 2C g 达到 平衡时 下列数据合理的是 A c A 1 0 mol L 1 c B 0 2 mol L 1 B c B 0 5 mol L 1 c C 1 2 mol L 1 C c A 0 4 mol L 1 c C 1 8 mol L 1 D c A 0 9 mol L 1 c B 0 5 mol L 1 答案 解析 解析 A g B g 2C g 起始量 mol L 1 0 5 0 1 1 6 正向进行极值转化 mol L 1 0 4 0 1 8 逆向进行极值转
5、化 mol L 1 1 3 0 9 0 达到平衡状态时 0 4 mol L 1 c A 1 3 mol L 1 0 c B 0 9 mol L 1 0 c C 1 8 mol L 1 如果c A 1 0 mol L 1 A增加0 5 mol L 1 则c B 0 6 mol L 1 A项错误 如果c B 0 5 mol L 1 则C减少0 8 mol L 1 则c C 0 8 mol L 1 B项错误 根据以上分析可知C项错误 如果c A 0 9 mol L 1 则A增加0 4 mol L 1 则c B 0 5 mol L 1 D项正 确 方法探究 利用极端假设法确定各物质的浓度范围 上述题目
6、中可利用极端假设法判断 假设反应正向或逆向进行到底 求 出各物质浓度的最大值和最小值 从而确定它们的浓度范围 假设反应正向进行到底 X2 g Y2 g 2Z g 起始浓度 mol L 1 0 1 0 3 0 2 改变浓度 mol L 1 0 1 0 1 0 2 终态浓度 mol L 1 0 0 2 0 4 假设反应逆向进行到底 X2 g Y2 g 2Z g 起始浓度 mol L 1 0 1 0 3 0 2 改变浓度 mol L 1 0 1 0 1 0 2 终态浓度 mol L 1 0 2 0 4 0 平衡体系中各物质的浓度范围为X2 0 0 2 Y2 0 2 0 4 Z 0 0 4 二 化学平
7、衡状态的判断依据与方法 1 可逆反应达到化学平衡状态时的特征之一是v正 v逆 0 在一定温度下 可逆反应A g 3B g 2C g 达到平衡的标志是 单位时间内生成n mol A 同时生成3n mol B C的生成速率与C的分解速率相等 3v正 A v逆 B 单位时间内生成n mol A 同时生成2n mol C 2 可逆反应达到化学平衡状态时的另一特征是反应混合物中各组分的百分 含量保持不变 一定温度下 在容积恒定的密闭容器中进行如下反应 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 B的物质的量浓度 容器内气体的压强 混合
8、气体的密度 归纳总结 化学平衡状态的判断依据 1 正反应速率与逆反应速率相等 v正 v逆 对同一物质 该物质的生成速率等于它的消耗速率 对不同物质 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保持不变 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 变量保持不变时 则反应达平衡 例3 下列说法中 可以证明反应N2 g 3H2 g 2NH3 g 已达到平衡状态 的是 A 1个N N键断裂的同时 有3个H H键形成 B 1个N N键断裂的同时 有3个H H键断裂 C 3个H H键形成的同时 有6个N H键断裂 D 1个N N键断裂的
9、同时 有6个N H键形成 解析 B项 指的是正反应速率 C项 指的是逆反应速率 D项 指的是正反应速率 答案解析 例4 双选 2017 徐州高二期中 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 g 2B g C g D g 观察下列物理量 能表明 该反应已达到平衡状态的是 A C物质的物质的量浓度不变 B 物质C和物质D的物质的量浓度相等 C B物质的转化率不发生变化 D 反应速率v A v D 答案解析 解析 C物质的物质的量浓度不变 表明该反应已达到平衡状态 A项 正确 物质C和物质D的物质的量浓度相等 不能表明该反应已达到平衡状态 B项错误 B物质的转化率不发生变化 说明正反
10、应速率与逆反应速率相等 表明 达到平衡状态 C项正确 反应速率之比等于化学计量数之比 则任意时刻v A v D D项错 误 例5 一定条件下 将NO2与SO2以体积比1 2置于恒压容器中发生反应 NO2 g SO2 g SO3 g NO g H 41 8 kJ mol 下列不能说明 反应达到平衡状态的是 A 气体的密度保持不变 B 混合气体颜色保持不变 C SO3和NO2的体积比保持不变 D 每消耗1 mol SO3的同时消耗1 mol NO2 答案解析 解析 由于该反应中各物质均为气体且前后气体体积相等 故恒压容器 的体积始终保持不变 根据质量守恒 气体的密度始终保持不变 故不 能判断反应是
11、否达到平衡状态 建立平衡过程中 混合气体颜色 SO3与 NO2的体积比一直变化 当它们不变时即达到了平衡状态 消耗SO3和消 耗NO2的物质的量相同时 说明正 逆反应速率相等 达到了平衡状 态 学习小结 达标检测 12345 1 下列关于化学平衡状态的理解正确的是 A 所有反应都存在平衡状态 B 反应物与生成物的浓度相等 C 正反应与逆反应停止进行 D 正反应和逆反应的速率相等 答案 12345 2 14CO2与碳在高温条件下发生反应 14CO2 C 2CO 达到化学平衡后 平衡混合物中含14C的粒子有 A 14CO2 B 14CO2 14CO C 14CO2 14CO 14C D 14CO
12、解析 14CO2与C反应生成14CO 正反应 的同时 逆反应14CO的分解 生成 14CO2和14C 也在进行 故平衡混合物中含14C的粒子有14CO2 14CO 14C 答案解析 12345 3 2018 泰兴高级中学高二月考 可逆反应2A g 2B g C g 在恒定容积 密闭容器中反应 下列选项中不能说明反应已达到平衡状态的是 A 混合气体中A与B的物质的量之比保持恒定 B 容器内气体总压强不再改变的状态 C 用A B C的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2 2 1 D 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 答案解析 解析 因A和B分别是反应物和生成物 混合气体中A与B的物质的量
13、之比 保持恒定 说明A和B的浓度不再改变 反应达到了平衡状态 A项正确 因2A g 2B g C g 是反应前后气体体积不相等的可逆反应 容器内气 体总压强不再改变 说明反应达到了平衡状态 B项正确 因未说明用A B C的物质的量浓度变化表示的反应速率是正反应速率 还是逆反应速率 无法证明正反应速率等于逆反应速率 则不能说明反应 达到了平衡状态 C项错误 因反应前后气体的质量不变 但气体的总物质的量改变 所以混合气体的 平均相对分子质量改变 当混合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 D项正确 12345 12345 4 工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气 其中一
14、步反应的原 理为CO g H2O g CO2 g H2 g 下列选项的条件中可判断该反 应达到平衡状态的是 A 单位时间内消耗2 mol的CO同时生成2 mol的CO2 B 两个H O键断裂的同时有一个H H键断裂 C 反应容器内的压强不再发生变化 D 混合气体的相对分子质量不发生变化 答案解析 12345 解析 A项描述的反应速率都是v正 无法判断是否达到平衡 B项说明H2O的分解速率 v正 与H2的消耗速率 v逆 相等 即v正 H2O v逆 H2 能判断反应达到平衡 C项 由于该反应前后气体的物质的量不变 故压强始终不变 不能 说明可逆反应达到平衡 D项 混合气体的质量不变 物质的量不变
15、反应前后混合气体的相 对分子质量不变 故不能说明反应达到平衡状态 12345 5 1 在一定条件下 可逆反应达到平衡状态的本质特征是 下列关系中能说明反应N2 g 3H2 g 2NH3 g 已经 达到平衡状态的是 A 3v正 N2 v正 H2 B v正 N2 v逆 NH3 C 2v正 H2 3v逆 NH3 D v正 N2 3v逆 H2 答案 正反应速率与 C 逆反应速率相等 12345 2 在一定温度下的恒容密闭容器中 可逆反应达到平衡状态时 一些宏 观物理量恒定不变 a 各物质的浓度不变 b 平衡混合物中各组分的物质 的量分数或质量分数不变 c 容器内气体压强不变 d 容器内气体密度不 变
16、e 容器内气体颜色不变 能说明反应N2 g 3H2 g 2NH3 g 达到平衡状态的有 能说明反应H2 g I2 g 2HI g 达到平衡状态的有 能说明反应2NO2 g N2O4 g 达到平衡状态的有 答案解析 abc abe abce 12345 解析 由于在恒容条件下发生反应 反应 在反应前后气体的质量 不变 因此不能用气体的密度变化来判断反应是否处于化学平衡状态 反应 是一个气体体积不变的反应 反应前后气体的压强保持不变 也 不能用压强的变化来判断反应是否处于平衡状态 中无有色气体 因 此不能用气体的颜色变化来判断反应是否处于平衡状态 解析 B项 对于一个特定反应 H固定不变 不能作为判断反应是否 达到平衡状态的依据 C项 在t1时刻 2v正 N2O4 v逆 NO2 反应达到平衡状态 12345 3 已知N2O4 g 2NO2 g H 0 现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器 中 下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是 答案解析 B
