1、第二课时化学平衡状态明课程标准扣核心素养1.了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。2.能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。变化观念与平衡思想：能从不同视角认识可逆反应，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡，条件改变，平衡可能会发生移动。证据推理与模型认知：能从定性、定量角度收集证据，通过图像建立化学平衡状态的认知模型，并能运用模型解决有关化学平衡状态的有关问题。 可逆反应(1)概念在同一条件下，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)表示方法用“”表示，把从左向右进行的反应称为正反应，从右向左进行的反应称为逆反应。例如工业合成氨的反应为N2
2、3H22NH3。(3)特征实例：使2 mol SO2与1 mol O2在密闭容器中发生反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，充分反应后，容器中存在的物质有SO2、O2、SO3。1在已达到平衡的可逆反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的()A氧气中B氧气和三氧化硫中C氧气和二氧化硫中 D二氧化硫、氧气和三氧化硫中解析：选D化学平衡是动态平衡，加入的18O2会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含有18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使得SO2和O2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。2在
3、容积不变的密闭容器中进行反应：X2(g)3Y2(g)2Z2(g)，若X2、Y2、Z2的初始物质的量浓度分别为0.10 molL1、0.30 molL1、0.20 molL1，当反应达到平衡时Z2的物质的量浓度不可能是 ()A0.05 molL1 B0.20 molL1C0.35 molL1 D0.40 molL1解析：选D假设X2和Y2全部转化为Z2，此时c(X2)0 molL1，c(Y2)0 molL1，c(Z2)0.40 molL1，但由于该反应是可逆反应，则达到平衡时反应物和生成物的浓度均不可能是0。故平衡时Z2的物质的量浓度不可能是0.40 molL1。 可逆反应是有限度的，在一定的条
4、件下会建立化学平衡状态，下面以合成氨反应为例进行探究。图1为可逆反应中反应物和生成物的浓度随时间的变化曲线，图2为可逆反应的正、逆反应速率随时间的变化曲线。问题探讨1随着反应的进行，反应物和生成物的浓度如何变化？正、逆反应速率如何变化？提示：反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大。2当反应进行足够长时间后，反应物和生成物的浓度是否发生变化？正、逆反应速率是否发生变化？此时的状态称为什么？提示：浓度不再变化，正、逆反应速率也不再变化，此时v正v逆，各组分浓度均不再改变，即反应达到了化学平衡状态。3当反应进行足够长时间后，反应是否停止？提示：此时v正v逆0，
5、故反应没有停止。 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(vt)图像表示出以上过程：2化学平衡状态的概念当外界条件不变时，可逆反应进行到一定程度，反应物和生成物的浓度不再随时间而发生变化，我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。3化学平衡状态的特征4判断可逆反应是否达到平衡状态的方法(1)直接判据v正v逆反应混合物中各组分的质量和浓度保持不变(2)间接判据常用物理量：气体总的物质的量、压强、混合气体的平均密度、平均摩尔质量。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
6、不再改变时，即认为达到化学平衡状态。若该物理量为一直不变的量，则无法用于判断。1在一个固定容积的密闭容器中，有可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，当m、n、p、q为任意正整数时，能说明该反应一定达到平衡状态的是()A.气体分子的平均摩尔质量不再发生变化B各组分的物质的量浓度不再改变CA与C的质量分数相等D反应速率vAvBvCvDmnpq解析：选B若mnpq，反应前后气体的总物质的量不变，且各反应物与生成物都是气体，则混合气体的平均摩尔质量始终不变，不能根据气体分子的平均摩尔质量判断反应是否达到平衡状态，A错误；各组分的物质的量浓度不再改变，表明正、逆反应速率相等，该反应达到平衡
7、状态，B正确；A与C的质量分数相等时，正、逆反应速率不一定相等，无法判断反应是否达到平衡状态，C错误；反应速率始终满足vAvBvCvDmnpq，无法据此判断反应是否达到平衡状态，D错误。2在密闭容器中发生反应I2(g)H2(g)2HI(g)H14.9 kJmol1，能说明反应已经达到化学平衡状态的是()A各物质的浓度相等B反应容器内压强不变C混合气体的颜色不再变化D单位时间内断裂a mol HH键，同时形成2a mol HI键解析：选C各物质的浓度相等，反应可能处于平衡状态，也可能未达到平衡状态，A错误；该反应反应前后气体分子数不变，无论反应进行到什么程度，反应混合物的物质的量不变，体系的压强
8、不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡，B错误；反应混合物中只有I2是有色气体，若混合气体的颜色不再变化，说明I2的浓度不变，反应达到平衡状态，C正确；单位时间内断裂a mol HH键，同时形成2a mol HI键表示的都是正反应速率，不能据此判断反应是否达到平衡状态，D错误。3一定温度下，在2 L的恒容密闭容器内发生的反应中，M、N的物质的量随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：(1)该反应的化学方程式为_。(2)在t2时刻，存在的等量关系是_，此时反应是否达到化学平衡状态？_(填“是”或“否”)(3)在t3时刻，v正_(填“”“”或“”)v逆，理由是 _。解析：(1)当N减少6 mol
9、时，M增加3 mol，所以化学方程式为2NM。(2)t2时刻，n(M)n(N)4 mol，t2时刻后，N的物质的量继续减小，M的物质的量继续增加，故反应未达到平衡状态。(3)t3时刻，M和N的物质的量均不再发生变化，此时反应已达到平衡状态。答案：(1)2NM(2)n(M)n(N)否(3)M和N的物质的量不再随时间发生变化，所以反应已达到平衡状态分级训练课课过关_ _1.一定条件下，向密闭容器中充入1 mol NO 和1 mol CO进行反应：NO(g)CO(g)N2(g)CO2(g)，测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示，其中处于化学平衡状态的点是()Ad点Bb点Cc点Da点解析：选A由图
10、可知，a、b、c点的正反应速率均大于逆反应速率，都未达到平衡状态；只有d点正、逆反应速率相等，由正、逆反应速率相等的状态为平衡状态可知，图中处于化学平衡状态的点是d点，选项A正确。2下列说法中，可以证明反应N23H22NH3已达到平衡状态的是()1个NN键断裂的同时有3个HH键形成N2、H2、NH3的分子数之比为132 1个NN键断裂的同时有6个NH键形成N2、H2、NH3的浓度不再变化A BC D解析：选A有一个NN键断裂时，也应有3个HH键断裂，即与3个HH键形成是相反方向的，v正v逆，故能说明反应达到平衡状态；平衡时，N2、H2、NH3的分子数之比不一定为132；一个NN 键断裂的同时必
11、定形成6个NH键，不能说明反应达到平衡；各物质浓度不变，是化学平衡状态的重要标志之一，反应达到平衡。3一定条件下，将NO2与SO2以体积比为12置于密闭容器中发生反应：NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)H41.8 kJmol1，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混合气体的颜色保持不变CSO3和NO的体积比保持不变D每消耗1 mol SO2的同时消耗1 mol NO2解析：选B由于该反应为反应前后气体体积相等的反应，体系的压强始终保持不变，故压强不变，反应不一定达到平衡，A错误；混合气体的颜色保持不变，说明反应达到平衡状态，B正确；SO3与NO的体积比始终保持11
12、，C错误；每消耗1 mol SO2同时生成1 mol NO2时，表示正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D错误。4一定温度下，在恒容密闭容器中充入CO和H2，发生反应：2H2(g)CO(g)CH3OH(g)H0。下列图像符合实际且t0时达到平衡状态的是()解析：选D该反应中气体总质量、容器容积为定值，则密度始终不变，题图A不符合实际，错误；初始CH3OH的体积分数应该为0，题图B与实际不符，错误；2H2(g)CO(g)CH3OH(g)为反应前后有气体体积差的反应，混合气体总质量为定值，反应过程中混合气体的物质的量逐渐减小，则混合气体的平均摩尔质量逐渐增大，题图C与实际不符，错误；2H2(g)
13、CO(g)CH3OH(g)为反应前后有气体体积差的反应，反应过程中压强逐渐减小，当压强不再变化时，如t0时，表明反应达到平衡状态，D正确。5下列叙述中可以说明反应2HI(g)H2(g)I2(g)已达平衡状态的是()单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI；反应体系的颜色不再变化；百分组成w(HI)w(I2)；反应速率v(H2)v(I2)v(HI)；c(HI)c(H2)c(I2)211；v分解(HI)v生成(HI)；压强不变。A BC D解析：选B中表示的反应速率的方向相反，但不能满足反应速率之比等于相应的化学计量数之比；产物中I2(g)有颜色，当体系的颜色不再发生变化时，说明I2(g)的浓度不再变化，可以判断反应达到平衡；平衡时各物质的浓度不再发生变化，但各物质的浓度之间不一定满足某种关系，故、不能说明反应达到平衡状态；反应速率之比等于相应的化学计量数之比，因此中的关系是始终成立的，不能说明反应达到平衡状态；v分解(HI)、v生成(HI)分别表示正、逆反应速率，二者相等时说明反应达到平衡状态；根据反应方程式可知，反应前后气体体积是不变的，因此压强始终是不变的，所以不能说明反应达到平衡状态。
