1、1第七章 化学反应速率和化学平衡李仕才第 二 节 化 学 平 衡 考点一 可逆反应和化学平衡状态1可逆反应(1)定义：在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点“三同一小” 。三同：a.相同条件下；b.正逆反应同时进行；c.反应物与生成物同时存在。一小：任一组分的转化率都小于(填“等于”或“小于”)100%。(3)表示方法：在化学方程式中用“” 表示。2化学平衡状态(1)概念：在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的浓度或质量保持不变的状态。(2)建立过程：3化学平衡的特征2判断正误(正确的打“” ，错误的打
2、“”)1二次电池的充、放电为可逆反应。( )2对反应 A(g)B(g)C(g) D(g)，压强不随时间而变，说明反应已达平衡状态。( )3在已达到平衡的可逆反应 2SO2O 22SO 3中，充入由 18O 组成的氧气一段时间后，18O 存在于二氧化硫、氧气和三氧化硫中。( )4平衡状态指的是反应静止了，不再发生反应了。( )5对于反应 A(g)B(g)2C(g) D(g)，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志。( )6在 2 L 密闭容器内，800 时反应 2NO(g)O 2(g)2NO 2(g)体系中，当该容器内颜色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态
3、。( )31化学反应过程中伴随着能量变化，当可逆反应处于平衡状态时，消耗的量和生成的量相同，则反应体系温度不再改变。2v(正)v(逆)的含义包含两个方面：(1)同一物质表示的正反应速率和逆反应速率相等；(2)不同物质表示的正反应速率和逆反应速率之比等于化学计量数之比。3达到平衡状态时反应物和生成物的各种量(浓度、质量、物质的量、质量分数、物质的量分数、气体的体积分数)不随时间发生变化，而不是彼此相等，或等于化学方程式的计量数之比。一、可逆反应1下列叙述中正确的是( )A向含有 2 mol 的 SO2的容器中通入过量氧气发生 2SO2O 2 2SO3，充分反应 催 化 剂 加 热后生成 2 mo
4、l 的 SO3B可逆反应是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CCaCO 3 CaOCO 2与 CaOCO 2=CaCO3互为可逆反应= = = = = D只要是可逆反应，均不能进行到底答案：D2一定条件下，对于可逆反应 X(g)3Y(g)2Z(g) ，若 X、Y、Z 的起始浓度分别为 c1、c 2、c 3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z 的浓度分别为 0.1 molL1 、0.3 molL1 、0.08 molL 1 ，则下列判断正确的是( )4Ac 1c 231B平衡时，Y 和 Z 的生成速率之比为 23CX、Y 的转化率不相等Dc 1的取值范围为 0c10.14 mo
5、lL1解析：平衡浓度之比为 13，转化浓度之比亦为 13，故起始浓度之比c1c 213，A、C 错误；平衡时 Y 生成表示逆反应，Z 生成表示正反应且 v 生成 (Y)v 生成 (Z)应为 32，B 错误；由可逆反应的特点可知 0c10.14 molL1 ，D 正确。答案：D3在密闭容器中进行 X2(g)2Y 2(g)Z(g) 的反应，X 2、Y 2、Z 的起始浓度依次为0.2 mol/L、0.3 mol/L、0.3 mol/L，当反应达到其最大限度(即化学平衡状态)时，各物质的浓度有可能的是( )c(Z)0.45 mol/Lc(X 2)0.3 mol/L c(Z)0.1 mol/Lc(X 2
6、)0.5 mol/Lc(Y 2)0.5 mol/LA BC D解析：若反应正向进行到达平衡，X 2、Y 2的浓度最小，Z 的浓度最大，假定完全反应，则：X 2(g)2Y 2(g)Z(g)开始(mol/L): 0.2 0.3 0.3变化(mol/L): 0.15 0.3 0.15平衡(mol/L): 0.05 0 0.45若反应逆向进行到达平衡，X 2、Y 2的浓度最大，Z 的浓度最小，假定完全反应，则：X 2(g)2Y 2(g)Z(g)开始(mol/L): 0.2 0.3 0.3变化(mol/L): 0.3 0.6 0.3平衡(mol/L): 0.5 0.9 0由于为可逆反应，物质不能完全转化
7、，所以平衡时浓度范围为 0.05 molL1 c(X2)0.5 molL1, 0c(Y2)0.9 molL1, 0c(Z)0.45 molL1 。答案：C二、化学平衡状态的理解4硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种5标志。目前的重要生产方法是“接触法” ，有关接触氧化反应 2SO2O 2 2SO3的说法 催 化 剂 500不正确的是( )A该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫B达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零C一定条件下，向某密闭容器中加入 2 mol SO2和 1 mol O2，则从反应开始到达到
8、平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等D在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题解析：对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化为生成物，反应只能进行到一定程度。在达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，最终正、逆反应速率相等，即达到平衡，此时，反应物和生成物的浓度都不再随时间的变化而变化，但反应并没有停止，正、逆反应都依然进行着。答案：B5在一定条件下的密封容器中，发生反应 N2(g)O 2(g)2NO(g) H180.5 kJmol1 ，下列说法正确的是( )A平衡后升高温度，
9、混合气体中 N2的含量降低B当 v 正 (O2)v 正 (NO)时，反应达到化学平衡C改变压强，平衡不移动的原因是化学反应速率不变D1 mol N 2(g)和 1 mol O2(g)反应，达到平衡时吸收的热量为 180.5 kJ解析：该反应的正反应为吸热反应，升温后平衡正向移动，N 2的含量降低，A 项正确；所给的两个速率数据均为正反应的数据，不能用于判断反应是否达到平衡状态，B 项错误；由于该反应是反应前后气体体积不变的反应，加压后速率增大，但正、逆反应速率仍然相等，所以平衡不移动，C 项错误；由于该反应为可逆反应，1 mol N 2和 1 mol O2不可能完全反应，所以达到平衡时吸收热量
10、小于 180.5 kJ，D 项错误。答案：A6(多选)对于可逆反应 M2NQ 达到平衡时，下列叙述中正确的是( )AM、N、Q 三种物质的浓度一定相等B反应已经停止CM、N 全部生成 QD反应混合物中各组分的浓度不再变化Ev 正 (M)v 逆 (N)Fv 正 (M)v 逆 (Q)6答案：DF7下列关于化学反应限度的说法中正确的是( )A一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度B当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等都等于 0C平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度已经不再改变D化学反应的限度不可以通过改变条件而改变解析：可逆反应达到平衡状态后
11、，虽 v 正 v 逆 ，但均不为 0，是动态平衡，B、C 错；通过改变影响化学平衡移动的条件就可以改变化学反应的限度，D 错。答案：A三、化学平衡状态的标志8在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：(甲)2NO 2(g)2NO(g) O 2(g)，(乙)H 2(g)I 2(g)2HI(g) 。现有下列状态，将能证明上述反应达到化学平衡状态的填入相应表格：表明(甲)达到平衡表明(乙)达到平衡表明(甲)、(乙)都达到平衡反应物的消耗速率与生成物的生成速率之比等于系数之比的状态反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比的状态速率之比等于系数之比的状态浓度之比等于系数之比的状态百分含量之比
12、等于系数之比的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态体系温度不再改变的状态压强不再改变的状态反应物的浓度不再改变的状态反应物或生成物的百分含量不再改变的状态答案： 7可逆反应是否达到化学平衡状态的判断方法1 判断平衡状态的方法“逆向相等，变量不变”(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的正反应速率和逆反应速率相等。特别注意：同一反应方向的反应速率不能判断反应是否达到平衡状态。(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不
13、能作为是否是平衡状态的判断依据。2 示例归纳891一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A(s)2B(g)C(g)D(g)，下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是( )混合气体的密度不再变化时容器内气体的压强不再变化时混合气体的总物质的量不再变化时B 的物质的量浓度不再变化时混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态当 v 正 (B)2v 逆 (C)A BC D只有解析：A 为固态，反应正向进行时气体质量增大，逆向进行时气体质量减小，所以，密度不变时平衡，正确；该反应前后气体体积不变，所以压强不变时不一定平衡，错误；该反应前后气体物质的量相等，所以混合气体的总物质的量不变不一定平衡
14、，错误；10B 的浓度不变，说明反应平衡了，正确；混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态，说明气体的质量不变，正、逆反应速率相等，反应达到平衡，正确；v 正 (B)2v 逆 (C)时，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡，正确。答案：A2一定温度下某容积固定的密闭容器中，对可逆反应 A(g)B(g)2C(g) ，下列叙述能说明反应已达到平衡的是( )A容器内的压强不再变化B混合气体的密度不再变化C消耗 B 的速率是生成 C 的速率的12D单位时间内生成 a mol B，同时生成 2a mol C解析：A 选项，反应前后气体化学计量数不变，总物质的量不变，容器内压强一直不变；B 选项，混合气体
15、质量不变，体积不变，则密度一直不变；C 选项，消耗 B 和生成 C 都是正反应；D 选项，生成 B 为逆反应，生成 C 为正反应，反应速率符合化学计量数比，可以作为判断达到平衡的标志。答案：D3在一个温度恒定、容积固定的密闭容器中，发生可逆反应 mA(s)nB(g)pC(g)qD(g)，已知 mnpq，且该反应为放热反应，反应达到平衡的标志是( )体系的压强不再改变气体的密度不再改变各气体的浓度不再改变各气体的质量分数不再改变反应速率 v(C)v(D)pq单位时间内 n mol B 断键反应，同时 p mol C 也断键反应A BC D解析：该反应的特点是随着反应进行，该体系的压强将改变，压强
16、不变，则说明达到平衡，可以作为平衡的标志。随着反应进行，m(气)将发生变化，根据 ，m 气 V不变，V 不变，则 m(气)也不变，说明达到平衡，可以作为平衡的标志。组分的浓度和质量分数不再改变，说明反应达到平衡状态，和可以作为平衡的标志。速率之比等于方程式的化学计量数之比是恒定的，不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系，故不一定是平衡状态。单位时间内 n mol B 断键，说明反应正向进行，同时 p mol C 断键，说明反应逆向进行，正逆反应速率相等，所以能说明反应达到平衡状态。答案：C114一定温度下，反应 N2O4(g)2NO 2(g)的焓变为 H。现将 1 mol N2O4充入一恒压密
17、闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( )A BC D解析：因反应容器保持恒压，所以容器体积随反应进行而不断变化，结合 气 m/V可知，气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，符合题意；无论是否平衡，反应的 H 都不变，不符合题意；反应开始时，加入 1 mol N2O4，随着反应的进行，N 2O4的浓度逐渐变小，故 v 正 (N2O4)逐渐变小，直至达到平衡，不符合题意；N 2O4的转化率不再变化，说明 N2O4的浓度不再变化，反应达到平衡状态，符合题意，故选 D。答案：D5将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积
18、忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH 2COONH4(s)2NH 3(g)CO 2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是( )A2v(NH 3)v(CO 2)B密闭容器中 c(NH3)c(CO 2)21C密闭容器中混合气体的密度不变D密闭容器中氨气的体积分数不变解析：该反应为有固体参与的非等体积反应，且容器容积不变，所以压强、密度均可作平衡标志，该题应特别注意 D 项，该反应为固体的分解反应，所以 NH3、CO 2的体积分数始终为定值 。(NH3为23， CO2为 13)答案：C6(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)3H 2(g
19、)2NH 3(g)已经达到平衡状态的是_。A3v 正 (N2)v 正 (H2) Bv 正 (N2)v 逆 (NH3)C2v 正 (H2)3v 逆 (NH3) Dv 正 (N2)3v 逆 (H2)(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12不变：a.各物质的浓度不变；b.混合气体的平均相对分子质量；c.容器内气体压强不变；d.容器内气体密度不变；e.容器内气体颜色不变。能说明反应 N2(g)3H 2(g)2NH 3(g)达到平衡状态的有_；能说明反应 H2(g)I 2(g)2HI(g) 达到平衡状态的有_；能说明反应 2NO2(g)N 2O4(g)达到平衡状
20、态的有_；能说明反应 C(s)H 2O(g)CO(g) H 2(g)达到平衡状态的有_。解析：(2)中判断时首先要注意本题中反应的条件是恒温恒容，其次要注意反应物和生成物中是否有固体物质存在，以及反应前后气体物质的量的变化。在反应过程中气体的质量不变，因此在恒容状态下不能用密度判断反应是否达到平衡状态，由于反应物和生成物均为无色气体，因此也不能用颜色来判定。是一个反应前后气体体积不变的反应，反应过程中气体的质量不变，物质的量也不变，所以不能用平均相对分子质量、压强和密度判定反应是否达到平衡状态。在反应过程中气体的质量保持不变，因此不能用密度来判定反应是否达到平衡状态。反应过程中气体的质量和气体的物质的量均发生改变，因此a、b、c、d 均可用来判定反应是否达到平衡状态，由于反应物和生成物均为无色气体，因此不能用颜色来判定反应是否达到平衡状态。答案：(1)正反应速率与逆反应速率相等 C(2)abc ae abce abcd
