考點04化學(xué)平衡狀態(tài)-

考點04化學(xué)平衡狀態(tài)【核心考點梳理】一、化學(xué)平衡狀態(tài)1．化學(xué)平衡狀態(tài)(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的概念：如果外界條件(溫度、濃度、壓強等)不發(fā)生改變，當(dāng)可逆反應(yīng)進行到一定程度時，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物的濃度與生成物的濃度不再發(fā)生改變，達到一種表面“靜止”的狀態(tài)，稱為“化學(xué)平衡狀態(tài)”，簡稱化學(xué)平衡。2．化學(xué)平衡的建立對于可逆反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，其化學(xué)反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖所示。①反應(yīng)開始時，正反應(yīng)速率最大，原因是反應(yīng)物濃度最大；逆反應(yīng)速率為0，原因是生成物濃度為0；②反應(yīng)進行中，正反應(yīng)速率的變化是逐漸減小，原因是反應(yīng)物濃度逐漸減小；逆反應(yīng)速率的變化是逐漸增大，原因是生成物濃度逐漸增大；③反應(yīng)一段時間(t1)后，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率的關(guān)系是大小相等，反應(yīng)物的濃度不再改變，生成物的濃度不再改變。二、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征2.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷直接標(biāo)志——“正逆相等”(1)v正＝v逆①同一種物質(zhì)的生成速率等于消耗速率；②在化學(xué)方程式同一邊的不同物質(zhì)的生成速率與消耗速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比；③在化學(xué)方程式兩邊的不同物質(zhì)的生成(或消耗)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比。(2)各組分的濃度保持一定①各組分的濃度不隨時間的改變而改變；②各組分的質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)、體積分數(shù)不隨時間的改變而改變。間接標(biāo)志——“變量不變”(1)反應(yīng)體系中的總壓強不隨時間的改變而變化(適用于反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng))。(2)對于反應(yīng)混合物中存在有顏色變化的物質(zhì)的可逆反應(yīng)，若體系中顏色不再改變，則反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。(3)全是氣體參加的且反應(yīng)前后化學(xué)計量數(shù)改變的可逆反應(yīng)，平均相對分子質(zhì)量保持不變。(4)對同一物質(zhì)而言，斷裂化學(xué)鍵的物質(zhì)的量與形成化學(xué)鍵的物質(zhì)的量相等?！镜湫屠}】例1．（2023春·貴州六盤水·高一統(tǒng)考期末）某溫度下，在恒容密閉容程中發(fā)生反應(yīng)：，反應(yīng)過程中化學(xué)反應(yīng)速率隨時間變化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是A．時，B．時，反應(yīng)達到最大限度，反應(yīng)已經(jīng)停止C．溫度升高可使化學(xué)反應(yīng)速率加快，所以實際生產(chǎn)中溫度越高越好D．容器中充入氦氣增大壓強，可以加快該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率【答案】A【解析】A．時，反應(yīng)未達平衡狀態(tài)，，根據(jù)速率之比等于計量數(shù)之比，則，即有，故A正確；B．時，反應(yīng)達平衡狀態(tài)，處于動態(tài)平衡，反應(yīng)并未停止，故B錯誤；C．實際生產(chǎn)中考慮到設(shè)備、催化劑等因素，并不是溫度越高越好，故C錯誤；D．容器中充入氦氣，雖然壓強增大，但是各物質(zhì)濃度不變，分壓不變，反應(yīng)速率不變，故D錯誤；故選A。例2．（2023春·黑龍江哈爾濱·高一哈爾濱市第一二二中學(xué)校校考期末）在一定溫度下，向恒容密閉容器中充入一定量的A氣體和B氣體進行下述反應(yīng)：。下列表述不能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是A．B．容器中混合氣體的密度不再變化C．容器中混合氣體總壓強不再發(fā)生變化D．容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化【答案】C【解析】A．，說明該反應(yīng)正逆反應(yīng)速率相等，能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)，A項正確；B．該反應(yīng)中D是固體，反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量發(fā)生改變，容器體積不變，所以混合氣體的密度是變量，當(dāng)容器中混合氣體的密度不再變化，能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)，B項正確；C．該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)前后體系的壓強始終不變，不能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)，C項錯誤；D．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量，該反應(yīng)中D是固體，反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量發(fā)生改變，該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)前后混合氣體的總物質(zhì)的量不變，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量是變量，當(dāng)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化時，能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)，D項錯誤；答案選C?！具_標(biāo)檢測】1．在一定溫度時，2SO2+O22SO3達到平衡后，則A．三氧化硫的分子數(shù)等于二氧化硫和氧氣分子數(shù)之和B．二氧化硫和氧氣不再反應(yīng)C．混合物中三氧化硫的物質(zhì)的量不變D．三氧化硫不再分解【答案】C【解析】A．三氧化硫的分子數(shù)等于二氧化硫和氧氣分子數(shù)之和不能說明正逆反應(yīng)速率相等，不能說明反應(yīng)達到平衡，故A錯誤；B．可逆反應(yīng)達到平衡時，正、逆反應(yīng)速率相等，但不等于零，二氧化硫和氧氣仍然在反應(yīng)，故B錯誤；C．混合物中三氧化硫的物質(zhì)的量不變，說明正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡，故C正確；D．可逆反應(yīng)達到平衡時，正、逆反應(yīng)速率相等，但不等于零，三氧化硫仍然在分解，故D錯誤；故選C。2．一定溫度下，在2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)過程中的部分數(shù)據(jù)如下表所示：n/molt/min02.02.4050.9101.6151.6下列說法正確的是A．0～5min用A表示的平均反應(yīng)速率為B．該反應(yīng)在10min后才達到平衡C．平衡狀態(tài)時，D．物質(zhì)B的平衡轉(zhuǎn)化率為20%【答案】C【解析】A．0~5min內(nèi)C的物質(zhì)的量增加了0.9mol，由于容器的容積是2L，則用C物質(zhì)濃度變化表示的反應(yīng)速率v(C)==0.09mol/(L\min)，A錯誤；B．反應(yīng)進行到10min時，A物質(zhì)的物質(zhì)的量減少0.4mol，根據(jù)物質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知B物質(zhì)的物質(zhì)的量減少0.8mol，B的物質(zhì)的量為2.4mol0.8mol=1.6mol，B的物質(zhì)的量等于15min時B的物質(zhì)的量，說明該反應(yīng)在10min時已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，而不是在10min后才達到平衡，B錯誤；C．根據(jù)選項B分析可知：反應(yīng)在進行到10min時，A物質(zhì)的物質(zhì)的量減少0.4mol，根據(jù)物質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知B物質(zhì)的物質(zhì)的量減少0.8mol，則此時B的物質(zhì)的量為2.4mol0.8mol=1.6mol，B的物質(zhì)的量等于15min時B的物質(zhì)的量，說明該反應(yīng)在10min時已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，此時反應(yīng)產(chǎn)生C的物質(zhì)的量是1.2mol，由于容器的容積是2L，則平衡狀態(tài)時，c(C)==0.6mol·L1，C正確；D．反應(yīng)開始時n(B)=2.4mol，反應(yīng)達到平衡時△n(B)=0.8mol，則B物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率為：×100%=33.3%，D錯誤；故選C。3．可以充分說明可逆反應(yīng)A(g)+3B(g)3C(g)+D(g)，在恒溫下達到平衡狀態(tài)的是A．反應(yīng)器內(nèi)壓強不隨時間變化而變化B．反應(yīng)器內(nèi)A、B、C、D四種氣共存C．生成A的速率和生成的D的速率相等D．生成1molA同時有3molC的消耗【答案】C【解析】A．該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，所以無論平衡與否氣體的壓強都不會發(fā)生變化，反應(yīng)器內(nèi)壓強不變不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故A不選；B．該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，故反應(yīng)物和生成物均可共存，所以反應(yīng)器內(nèi)A、B、C、D四種氣體共存不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故B不選；C．A和D的系數(shù)一樣，生成A的速率和生成的D的速率相等，即v正=v逆，反應(yīng)達到平衡，故C選；D．無論平衡與否，生成1molA的同時一定消耗3molC，不能說明反應(yīng)達到平衡，故D不選；故選C。4．氮是生命的基礎(chǔ)，氮及其化合物在生產(chǎn)生活中具有廣泛應(yīng)用。對于反應(yīng)N2+3H22NH3，下列有關(guān)說法不正確的是A．在容器中充入1molN2和3molH2，一定條件下充分反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6molB．在恒容容器內(nèi)，反應(yīng)達到平衡后，通入，壓強增大，但和都不變C．?dāng)嗔?molN—H鍵的同時，斷裂鍵3molH—H，說明該反應(yīng)達到平衡伏態(tài)D．絕熱條件下當(dāng)體系溫度不變時，說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)【答案】A【解析】A．氮氣與氫氣生成氨氣的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，可逆反應(yīng)不可能完全反應(yīng)，則在容器中充入1mol氮氣和3mol氫氣，一定條件下充分反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量小于6mol，故A錯誤；B．在恒容容器內(nèi)，反應(yīng)達到平衡后，通入氬氣，容器內(nèi)氣體壓強增大，但反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度不變，所以正、逆反應(yīng)速率不變，故B正確；C．?dāng)嗔?molN—H鍵的同時，斷裂鍵3molH—H說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)已達到平衡，故C正確；D．合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，絕熱條件下當(dāng)體系溫度不變說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)已達到平衡，故D正確；故選A。5．在恒溫恒容的條件下，加入等物質(zhì)的量的A和B發(fā)生A(g)+B(g)2C(g)+D(s)反應(yīng)，下列說法能作為該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志的是①單位時間內(nèi)消耗amolA，同時生成2amolC②混合氣體的密度不再變化③A、B的轉(zhuǎn)化率相等時④混合氣體的總壓強不再變化⑤A、B、C的分子數(shù)之比為1∶1∶2A．② B．②③ C．①③⑤ D．②④【答案】A【分析】A(g)+B(g)2C(g)+D(s)為氣體體積不變的可逆反應(yīng)，該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度、百分含量等變量不再變化，以此進行判斷?！窘馕觥竣賳挝粫r間內(nèi)消耗amolA，同時生成2amolC，表示的都是正反應(yīng)速率，無法判斷平衡狀態(tài)，①不合題意；②D為固態(tài)，混合氣體的密度為變量，當(dāng)混合氣體的密度不再變化時，表明達到平衡狀態(tài)，②符合題意；③由題干已知A、B的起始量相等，根據(jù)反應(yīng)方程式可知，A、B的轉(zhuǎn)化量相等，即A、B的轉(zhuǎn)化率一直相等，則A、B的轉(zhuǎn)化率相等時不一定為平衡狀態(tài)，③不合題意；④該反應(yīng)前后氣體體積不變，則壓強始終不變，不能根據(jù)混合氣體的總壓強判斷平衡狀態(tài)，④不合題意；⑤平衡的特征之一是各物質(zhì)的分子數(shù)保持不變，而不是相等或成比例，故A、B、C的分子數(shù)之比為1∶1∶2，不能說明反應(yīng)達到化學(xué)平衡，⑤不合題意；綜上分析只有②符合題意，故答案為A。6．反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)一定條件下，將NO2與SO2以體積比1:2置于一定體積密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是A．SO2和SO3濃度相等B．SO2和NO的體積比保持不變C．每消耗1molSO3的同時生成1molNO2D．容器中混合氣體的密度保持不變【答案】B【解析】A．SO2和SO3濃度相等，濃度不一定不再改變，反應(yīng)不一定平衡，故不選A；B．SO2是反應(yīng)物、NO是生成物，反應(yīng)過程中SO2和NO的體積比是變量，SO2和NO的體積比保持不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故選B；C．每消耗1molSO3的同時生成1molNO2，不能判斷正逆反應(yīng)速率是否相等，反應(yīng)不一定平衡，故不選C；D．反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變、容器體積不變，所以氣體密度是恒量，容器中混合氣體的密度保持不變，反應(yīng)不一定平衡，故不選D；選B。7．在下列反應(yīng)中，加入后，則存在于A．只存在于CO和中 B．存在于CO、、中C．只存在于CO中 D．存在于CO、、、中【答案】B【解析】是可逆反應(yīng)，加入后，反應(yīng)同時向正逆兩個方向進行，存在于CO、、中，故選B。8．對于以下反應(yīng)：A(s)＋3B(g)?2C(g)＋D(g)，在一定溫度、壓強下，在一體積可變的容器中，當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時就可確定反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)的是A．A的濃度不再改變B．容器的體積不再發(fā)生變化C．B、C、D的分子個數(shù)之比為3∶2∶1D．B的消耗速率和D的消耗速率之比為3∶1【答案】D【分析】在一定條件下，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、物質(zhì)的量、物質(zhì)的百分含量都不變，注意該反應(yīng)中，A為固體，反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)之和相等，不能從壓強的角度判斷化學(xué)反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)?！窘馕觥緼．A為固體，濃度視為常數(shù)，不管是否達到平衡，A濃度均不變，故A不符合題意；B．A為固體，反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)之和相等，無論是否達到平衡狀態(tài)，氣體體積不變，所以不能根據(jù)容器體積判斷是否達到平衡狀態(tài)，故B不符合題意；C．B、C、D的分子個數(shù)之比取決于起始物質(zhì)的配料比以及轉(zhuǎn)化的程度，不能用以判斷是否達到平衡狀態(tài)，故C不符合題意；D．B的消耗速率和D的消耗速率之比為3∶1，說明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，能說明反應(yīng)達到平衡，故D符合題意。答案選D。9．一定溫度下，在的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：，A、C的物質(zhì)的量隨時間變化的關(guān)系如圖。下列有關(guān)說法正確的是A．B．反應(yīng)進行到時，反應(yīng)體系達到化學(xué)平衡狀態(tài)C．當(dāng)氣體的密度不在變化時，該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)D．內(nèi)用物質(zhì)A表示的平均反應(yīng)速率為【答案】D【解析】A．根據(jù)圖中分析達到平衡時A、C改變量分別為0.2mol、0.2mol，根據(jù)改變量之比等于計量系數(shù)之比，則，故A錯誤；B．反應(yīng)進行到時，反應(yīng)體系未達到化學(xué)平衡狀態(tài)，反應(yīng)進行到2min，各物質(zhì)的量不再改變，此時反應(yīng)體系達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故B錯誤；C．氣體密度等于氣體質(zhì)量除以容器體積，氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，密度始終不變，當(dāng)氣體的密度不在變化時，不能說明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故C錯誤；D．內(nèi)A的改變量為0.2mol，用物質(zhì)A表示的平均反應(yīng)速率為，故D正確。綜上所述，答案為D。10．一定條件下，容積2L的密閉容器中，將2molL氣體和3molM氣體混合，發(fā)生如下反應(yīng)：，10s末，生成2.4molR，測得Q的濃度為0.4mol/L。(1)前10s內(nèi)用M表示的化學(xué)反應(yīng)速率為。(2)化學(xué)方程式中x值為。(3下列說法可以說明該反應(yīng)已達平衡的是。(填序號)①體系內(nèi)壓強不再改變②容器內(nèi)氣體的密度不再改變③混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變④單位時間內(nèi)消耗3molM的同時生成3molR⑤【答案】(1)0.12(2)1(3)①③【解析】（1）由化學(xué)方程式可知，10s末，生成2.4molR，則消耗2.4molM，前10s內(nèi)用M表示的化學(xué)反應(yīng)速率==0.12mol/(L?s)?；（2）10s末，生成2.4molR，并測定Q的濃度為0.4mol/L?，則Q轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量=0.4mol/L×2L=0.8mol