2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡2.1化學(xué)平衡的狀態(tài)學(xué)案新人教版選擇性必修1

PAGE12-化學(xué)平衡的狀態(tài)【學(xué)法指導(dǎo)】1．通過(guò)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過(guò)程，知道化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。2．知道化學(xué)平衡狀態(tài)的特征，推斷反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。【基礎(chǔ)梳理】化學(xué)平衡狀態(tài)的建立1、可逆反應(yīng)概念：在下，既能向方向進(jìn)行又能向方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。表示方法：表示方法：采納“”連接，把從左向右進(jìn)行的反應(yīng)稱(chēng)作，把從右向左進(jìn)行的反應(yīng)稱(chēng)作逆反應(yīng)。例如：合成氨反應(yīng)。特點(diǎn)：在肯定條件下的容積不變的密閉容器中，合成氨反應(yīng)如下：合成氨反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變更如圖所示：由a圖可知：N2與H2發(fā)生反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系中NH3的濃度漸漸，而N2與H2的濃度漸漸。從某一時(shí)刻起先，它們的濃度均。由b圖可知：NH3發(fā)生分解反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系中N2與H2的濃度漸漸，而NH3的濃度漸漸減小。從某一時(shí)刻起先，它們的濃度均。物質(zhì)濃度反應(yīng)速率起先時(shí)c(反)

v(正)

c(生)

v(逆)

進(jìn)行中c(反)

v(正)

c(生)

v(逆)

平衡時(shí)v(正)

v(逆)；各組分濃度

?名師點(diǎn)撥化學(xué)平衡的建立(1)濃度—時(shí)間圖像對(duì)于肯定條件下的某個(gè)可逆反應(yīng)，當(dāng)可逆反應(yīng)起先后，反應(yīng)物的濃度漸漸減小，生成物的濃度則由零起先漸漸增大。從某一時(shí)刻起先，它們的濃度均不再變更。(2)速率—時(shí)間圖像對(duì)于肯定條件下的某個(gè)可逆反應(yīng)，當(dāng)可逆反應(yīng)起先時(shí)，v正最大，v逆為零。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，v正漸漸減小，v逆漸漸增大。反應(yīng)進(jìn)行到某一時(shí)刻，v正=v逆，此時(shí)，該可逆反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)?！镜淅?】正誤推斷。(1)Cl2與水的反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)。()(2)NH3和HCl生成NH4Cl與NH4Cl分解生成NH3和HCl互為可逆反應(yīng)。()(3)可逆反應(yīng)中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不能達(dá)到100%。()【典例2】在肯定條件下，使和在一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，下列說(shuō)法中不正確的是()A.反應(yīng)起先時(shí)，正反應(yīng)速率最大，逆反應(yīng)速率為零B.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速率漸漸減小，最終為零C.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，逆反應(yīng)速率漸漸增大，最終不變D.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速率漸漸減小，最終不變答案：B解析：在肯定條件下，反應(yīng)起先時(shí)，反應(yīng)物的濃度最大，正反應(yīng)速率最大，生成物的濃度為零，逆反應(yīng)速率為零，A正確；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度降低，可逆反應(yīng)不能進(jìn)行究竟，則正反應(yīng)速率最終不為零，B錯(cuò)誤；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成物的濃度增大，逆反應(yīng)速率漸漸增大，最終不變，正、逆反應(yīng)速率相等，C正確；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度減小，正反應(yīng)速率漸漸減小，最終不變，D正確?！镜淅?】在肯定條件下，將和通入2L密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)：。下列關(guān)于該反應(yīng)建立平衡的說(shuō)法正確的是()A.反應(yīng)剛起先時(shí)，生成物濃度最大，正反應(yīng)速率最小B.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度漸漸減小，正反應(yīng)速率漸漸增大C.達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)反應(yīng)體系中的濃度為D.該反應(yīng)建立平衡過(guò)程中（時(shí)間）圖象為答案：A解析：由于該反應(yīng)從逆反應(yīng)起先進(jìn)行，反應(yīng)剛起先時(shí)，生成物濃度最大，正反應(yīng)速率最小，A項(xiàng)正確；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成物濃度漸漸減小，逆反應(yīng)速率漸漸減小，反應(yīng)物濃度漸漸增大，正反應(yīng)速率漸漸增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)不能進(jìn)行徹底，故平衡時(shí)的濃度不行能是，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)建立平衡的過(guò)程中，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，且逆反應(yīng)速率漸漸減小，正反應(yīng)速率漸漸增大，達(dá)到平衡時(shí)正、逆反應(yīng)速率相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、化學(xué)平衡狀態(tài)1、概念在肯定條件下，當(dāng)正、逆反應(yīng)的速率時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度均，即體系的組成不隨時(shí)間而變更，這表明該反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化達(dá)到了“”，這時(shí)的狀態(tài)我們稱(chēng)之為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)?；瘜W(xué)平衡是一種平衡。2、運(yùn)用范圍：3、內(nèi)在本質(zhì)：4、外在標(biāo)記：反應(yīng)體系中全部參與反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量或濃度保持恒定。5、條件：反應(yīng)物和全部產(chǎn)物均處于同一反應(yīng)體系中，反應(yīng)條件不發(fā)生變更。6、化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)的特征[實(shí)力?拓展]化學(xué)平衡狀態(tài)的推斷方法1.干脆推斷：(1)v正=v逆≠0(即同一物質(zhì)的消耗速率與生成速率相等)(2)各物質(zhì)的濃度保持不變。2.間接推斷：(1)各物質(zhì)的百分含量保持不變(2)各物質(zhì)的物質(zhì)的量不隨時(shí)間的變更而變更。(3)各氣體的體積不隨時(shí)間的變更而變更。(4)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率保持不變。(5)平衡體系的顏色保持不變。(6)絕熱的恒容反應(yīng)體系中的溫度保持不變。3.特別推斷：mA(g)

+

nB(g)

pC(g)

+

qD(g)

是否達(dá)到平衡混合物體系中各成分的含量①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)肯定②各物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)肯定③各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)肯定④總體積、總壓強(qiáng)、總物質(zhì)的量肯定正逆反應(yīng)速率的關(guān)系①單位時(shí)間內(nèi)消耗m

molA，同時(shí)生成m

mol

A②單位時(shí)間內(nèi)消耗了n

molB，同時(shí)消耗p

molC③v(A):v(B):v(C):

v(D)

=

m

:

n

:

p

:

q

④單位時(shí)間內(nèi)生成n

molB，同時(shí)消耗q

molD壓強(qiáng)①其他條件不變，m+n≠p+q時(shí)，總壓力肯定②其他條件不變，m+n=p+q時(shí)，總壓力肯定平均分子量M①m+n≠p+q時(shí)，M肯定②m+n＝p+q時(shí)，M肯定溫度其他條件肯定時(shí)，體系溫度肯定體系密度其它條件肯定時(shí)，密度肯定顏色組成成分有顏色時(shí)，體系顏色不再變更反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率不變濃度反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度不變反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度增大或減小【典例4】甲醇是一種可再生能源，具有廣袤的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景。工業(yè)上一般采納如下反應(yīng)合成甲醇：。能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是()A.容器內(nèi)、、、的濃度之比為1:3:1:1B.生成1mol，同時(shí)消耗3molC.體系中物質(zhì)的總質(zhì)量不變D.恒溫恒容下，密閉容器中壓強(qiáng)保持不變答案：D解析：容器內(nèi)、、、的濃度之比為1:3:1:1時(shí)，無(wú)法推斷各組分的濃度是否變更，無(wú)法推斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；生成1mol，同時(shí)消耗3mol，表示的都是正反應(yīng)速率，無(wú)法推斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤；體系中物質(zhì)的總質(zhì)量為定值，體系中物質(zhì)總質(zhì)量不變無(wú)法說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；該反應(yīng)反應(yīng)前后有氣體體積差，壓強(qiáng)為變量，當(dāng)恒容密閉容器中壓強(qiáng)保持不變時(shí)，表明正、逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確?！镜淅?】將的KI溶液和溶液等體積混合，充分反應(yīng)后，取混合溶液分別完成下列試驗(yàn)，能說(shuō)明溶液中存在化學(xué)平衡的是()試驗(yàn)編號(hào)試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象①滴入KSCN溶液溶液變?yōu)榧t色②滴入溶液有黃色沉淀生成③滴入有藍(lán)色沉淀生成④滴入淀粉溶液溶液變?yōu)樗{(lán)色A.① B.②和④ C.③和④ D.①和②答案：A解析：將的KI溶液和溶液等體積混合后，過(guò)量，若不是可逆反應(yīng)，全部轉(zhuǎn)化為，則溶液中無(wú)，故只須要證明溶液中含即可。①向溶液中滴入KSCN溶液，溶液變紅，則說(shuō)明溶液中有，能說(shuō)明反應(yīng)存在化學(xué)平衡，正確；②向溶液中滴入溶液有黃色沉淀生成，充分反應(yīng)后的溶液中過(guò)量，無(wú)論是否存在平衡，都會(huì)有黃色沉淀生成，所以不能說(shuō)明反應(yīng)存在平衡，錯(cuò)誤；③無(wú)論反應(yīng)存不存在平衡溶液中均存在，滴入溶液均有藍(lán)色沉淀生成錯(cuò)誤；④無(wú)論反應(yīng)存不存在平衡，溶液中均有滴入淀粉溶液，溶液變?yōu)樗{(lán)色不能證明反應(yīng)存在化學(xué)平衡，錯(cuò)誤?！镜淅?】已知X(g)和Y(g)可以相互轉(zhuǎn)化：?，F(xiàn)將肯定量X(g)和Y(g)的混合氣體通入一體積為1L的恒溫密閉容器中，反應(yīng)物及生成物的濃度隨時(shí)間變更的關(guān)系如圖所示。則下列說(shuō)法不正確的是()A.若混合氣體的壓強(qiáng)不變，則說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)B.a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)表示的反應(yīng)體系中，表示化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的只有b點(diǎn)C.25~30min內(nèi)用X表示的平均反應(yīng)速率是D.反應(yīng)進(jìn)行至25min時(shí)，曲線發(fā)生變更的緣由是增加了Y的濃度答案：D解析：正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，所以當(dāng)壓強(qiáng)不再發(fā)生變更時(shí)，可以說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A項(xiàng)正確；依據(jù)圖象可知，只有b點(diǎn)表示反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，B項(xiàng)正確；25～30min內(nèi)X的濃度變更量是，所以用X表示的平均反應(yīng)速率是，C項(xiàng)正確；反應(yīng)進(jìn)行至25min時(shí)，X物質(zhì)的濃度增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！菊n后練習(xí)】1.肯定條件下，向密閉容器中充入1molNO和1molCO，發(fā)生反應(yīng)：，測(cè)得化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間的變更關(guān)系如圖所示，其中處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是()A.d B.b C.c D.a2.已知298K時(shí)，合成氨反應(yīng)，將此溫度下的1mol和3mol充入一密閉容器中，在催化劑存在時(shí)進(jìn)行反應(yīng)。測(cè)得反應(yīng)放出的熱量（假設(shè)測(cè)量過(guò)程中沒(méi)有能量損失）()A.肯定小于920kJ B.肯定大于92.0kJ C.肯定等于920kJ D.無(wú)法確定3.在一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：，已知反應(yīng)過(guò)程中某一時(shí)刻、、的濃度分別為0.1mol/L、0.05mol/L、0.3mol/L。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，可能存在的數(shù)據(jù)是()A.為0.4mol/L，為0.2mol/LB.、均為0.8mol/LC.為0.4mol/LD.為0.35mol/L4.可逆反應(yīng)：，在容積不變的密閉容器中進(jìn)行，下列能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的有()①單位時(shí)間內(nèi)生成的同時(shí)生成②容器內(nèi)總壓強(qiáng)不再變更③、NO、的物質(zhì)的量濃度之比為2:2:1④混合氣體的密度不再變更⑤混合氣體的顏色不再變更⑥混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變更A.2個(gè) B.3個(gè) C.4個(gè) D.5個(gè)5.汽車(chē)尾氣在催化劑的作用下脫硝脫碳的圭要原理為。在肯定條件下的密閉容器中，用傳感器測(cè)得該反應(yīng)在不同時(shí)間NO、CO濃度如下表。下列說(shuō)法正確的是()時(shí)間/s01234//A.反應(yīng)前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率為B.當(dāng)時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)C.該反應(yīng)在3~5s內(nèi)的平均反應(yīng)速率為0D.由表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)到3s時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)反應(yīng)已經(jīng)停止6.298K時(shí)，將10mL溶液、10mL溶液和10mlNaOH溶液混合，發(fā)生反應(yīng)：，溶液中與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。下列不能推斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是()A.溶液的pH不再變更B.C.不再變更D.7.100℃時(shí)，把通入容積為5L的真空密閉容器中，馬上出現(xiàn)紅棕色。反應(yīng)進(jìn)行到2s時(shí)，的濃度為。60s時(shí)，反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為起先時(shí)的1.6倍。下列說(shuō)法正確的是()A.0-2s內(nèi)用表示的反應(yīng)速率為B.在2s時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為起先時(shí)的1.1倍C.平衡時(shí)，D.平衡時(shí)，的轉(zhuǎn)化率為40%8.已知可逆反應(yīng)，下列敘述正確的是()A.反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，B.若單位時(shí)間內(nèi)生成的同時(shí)消耗，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)C.反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，若增大容器體積，則正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大D.化學(xué)反應(yīng)速率關(guān)系：9.工業(yè)上常用煤和水作原料經(jīng)過(guò)多步反應(yīng)制得氫氣，其中一步反應(yīng)的原理為，下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是()A.恒溫恒容條件下，混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變更B.兩個(gè)H—O鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)C=O鍵斷裂C.在恒容密閉容器中，氣體密度不再發(fā)生變更D.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變更10.100℃時(shí)，把通入體積為5L的真空密閉容器中，馬上出現(xiàn)紅棕色。反應(yīng)進(jìn)行到2s時(shí)，的濃度為。60s時(shí)，體系已達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為起先時(shí)的1.6倍。下列說(shuō)法正確的是()A.0~2s內(nèi)用的濃度變更表示的反應(yīng)速率為B.在2s時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為起先時(shí)的1.1倍C.平衡時(shí)，D.平衡時(shí)，答案及解析1.答案：A解析：由題圖可知，a、b、c的正反應(yīng)速率均大于逆反應(yīng)速率，都未達(dá)到平衡狀態(tài)；只有d的正、逆反應(yīng)速率相等，故處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是d，A正確。2.答案：A解析：可逆反應(yīng)不能進(jìn)行究竟，故放出的熱量肯定小于920kJ。3.答案：D解析：某時(shí)刻0.1mol/L0.05mol/L0.3mol/L極限轉(zhuǎn)化0.4mol/L0.2mol/L0極限轉(zhuǎn)化000.4mol/L該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，物質(zhì)濃度范圍：。4.答案：B解析：①單位時(shí)間內(nèi)生成的同時(shí)生成，都代表正反應(yīng)速率，不能推斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；②該反應(yīng)反應(yīng)前后有氣體體積差，反應(yīng)過(guò)程中，混合氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變更，容器內(nèi)總壓強(qiáng)不再變更能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，正確；③、NO、的物質(zhì)的量濃度之比為2:2:1時(shí)不肯定是平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；④無(wú)論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體的質(zhì)量不變，容器的容積不變，混合氣體的密度始終不變，密度不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；⑤混合氣體的顏色不再變更，說(shuō)明氣體的濃度不變，能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；⑥該反應(yīng)反應(yīng)前后有氣體體積差，反應(yīng)過(guò)程中，混合氣體的物質(zhì)的量始終變更，混合氣體質(zhì)量不變，所以混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終在變，當(dāng)其不再變更時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正確。5.答案：C解析：前2s內(nèi)，則，，A錯(cuò)誤；平衡時(shí)應(yīng)有，則當(dāng)時(shí)，反應(yīng)未達(dá)平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤；3s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，所以該反應(yīng)在3~5s內(nèi)濃度變更量為0，平均反應(yīng)速率為0，C正確；化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡，所以3s后反應(yīng)仍在進(jìn)行，D錯(cuò)誤。6.答案：D解析：參與反應(yīng)導(dǎo)致溶液中pH發(fā)生變更，當(dāng)溶液的pH不再變更時(shí)，說(shuō)明溶液中不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；當(dāng)時(shí)，碘離子的正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，增大，當(dāng)不變時(shí)，說(shuō)明各離子濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；時(shí)該反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)。。7.答案：B解析：和之間存在轉(zhuǎn)化關(guān)系：起始物質(zhì)的量/mol0.50轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol0.050.02×52s時(shí)物質(zhì)的量/mol0.5-0.050.02×5達(dá)到平