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- 2021-07-06 发布
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第三节 化学平衡
第1课时 化学平衡状态
[目标要求] 1.知道什么是可逆反应。2.知道化学平衡状态的概念和特征。3.会判断一个可逆反应是否处于化学平衡状态。
一、可逆反应
1.概念
在一定条件下,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。如:N2+3H2高温、高压
催化剂
2NH3。
2.特点
(1)同一条件下,正反应和逆反应同时发生、同时存在。
(2)反应不能进行到底,反应物不能实现完全转化。
(3)反应体系中,与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。
(4)反应达到限度时,反应仍在进行,没有停止。
二、化学平衡状态
1.含义
在一定条件下,当正、逆两个方向的反应速率相等时,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度可以保持恒定。
2.特征
①逆:可逆反应 ②等:v正=v逆 ③定:物质恒定
④动:动态平衡,反应没停止 ⑤变:条件变,平衡移动
三、化学平衡状态的判断
1.看v(正)与v(逆)是否相等。
2.看体系中的各物质是否保持恒定。
知识点一 可逆反应
1.在密闭容器中进行如下反应:X2(g)+Y2(g)
2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.2 mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )
A.Z为0.3 mol·L-1
B.X2为0.2 mol·L-1
C.Y2为0.4 mol·L-1
D.c(X2)+c(Y2)+c(Z)=0.55 mol·L-1
答案 A
解析 可逆反应中,反应体系中各物质一定共存,如果B、C选项中的数据存在,则Z的浓度为0,这是不可能的,A选项符合题意;又因为该反应是总体积不变的反应,达到平衡时,不论X2、Y2、Z怎么变化,总物质的量不会改变,总浓度也不会改变,即:c(X2)+c(Y2)+c(Z)=0.6 mol·L-1。
知识点二 根据v正=v逆判断平衡状态
2.在一定温度下,反应A2(g)+B2(g)
2AB(g)达到平衡的标志是( )
A.单位时间内生成n mol的A2,同时生成n mol的AB
B.容器内的总压强不随时间的变化而变化
C.单位时间内生成2n mol的AB,同时生成n mol的B2
D.单位时间内生成n mol的A2,同时生成n mol的B2
答案 C
3.能够说明一个可逆反应H2(g)+I2(g)
2HI(g)已达到平衡状态的是( )
A.1 mol H—H键断裂的同时有1 mol H—I键形成
B.1 mol H—H键断裂的同时有2 mol H—I键形成
C.1 mol I—I键断裂的同时有2 mol HI键形成
D.1 mol H—H键断裂的同时有1 mol I—I键形成
答案 D
解析 断裂反应物的化学键和形成生成物的化学键都表示正反应,断裂生成物的化学键和形成反应物的化学键都表示逆反应,只要抓住反应方向相反和物质的生成和消耗量符合反应方程式,问题便可解决。
知识点三 根据物质不再增减判断化学平衡状态
4.可逆反应2HI(g)
H2(g)+I2(g)在密闭容器中进行,下列能说明该反应已达到平衡状态的是( )
A.容器内压强不随时间变化而变化
B.混合气体总分子数不随时间变化而变化
C.混合气体的颜色不再改变
D.c(H2)与c(I2)保持相等
答案 C
解析 该反应为体积不变的反应,总分子数不变、压强不变不证明平衡已建立,H2、I2都是生成物且计量数相等,二者浓度相等也不能证明平衡已建立。
5.在一定条件下,反应:2NO+O2
NO2在定容容器中发生,对该反应达到平衡的标
志的描述中,错误的是( )
A.混合气体的总分子数不再变化
B.混合气体的颜色不再变化
C.容器的总压强不再变化
D.混合气体的总质量不再变化
答案 D
解析 该反应为物质的量改变的反应,在定容容器中,建立平衡的过程会有压强的改变、总分子数的改变、颜色的改变,一旦这些可变量不变了,则证明平衡建立了,而总质量在任何情况下都不发生变化。
练基础落实
1.在一定条件下,使NO和O2在一密闭容器中进行反应,下列说法中不正确的是( )
A.反应开始时,正反应速率最大,逆反应速率为零
B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后为零
C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后不变
D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后不变
答案 B
解析 平衡建立时,反应速率不为0。
2.在密闭容器中,充入SO2和18
O原子组成的氧气,在一定条件下开始反应,在达到平衡后,18O存在于( )
A.只存在于氧气中 B.只存在于SO3中
C.只存在于SO2和SO3中 D.SO2、SO3、O2中都存在
答案 D
解析 该反应是可逆反应,正反应、逆反应同时存在;化学平衡是动态平衡,正反应发生时,18O存在于SO3中,逆反应发生时,SO3中的18O又可以转化到SO2中。
3.3 mol H2和1 mol N2放入密闭容器中,使用催化剂发生反应:N2+3H2
2NH3,从反应开始到平衡过程中,不可能出现的是( )
A.2 mol NH3 B.0.5 mol NH3
C.0.9 mol N2 D.H2和NH3物质的量相等
答案 A
解析 可逆反应不可能进行到底。当生成2 mol NH3时,N2和H2的物质的量均为0,这种情况不可能出现。
4.可逆反应aA(g)+bB(g)
cC(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系式中能说明反应已达到平衡状态的是( )
A.av正(A)=bv正(B) B.bv正(A)=av逆(B)
C.av正(C)=cv正(A) D.av正(A)=bv逆(B)
答案 B
解析 化学平衡建立时,v正=v逆,对于不同物质而言,要符合物质的反应速率之比等于化学计量数之比的要求。同时必须要使反应方向不同,A、C选项方向都是正反应;B选项方向相反且符合v正(A)∶v逆(B)=a∶b,符合题意,D选项错误。
5.在一定温度下的定容密闭容器中,当物质的下列物理量不再发生变化时,表明反应A(s)+2B(g)
C(g)+D(g)已达到平衡状态的是( )
A.混合气体的密度 B.混合气体的总物质的量
C.混合气体的压强 D.混合气体的总体积
答案 A
解析 反应体系中A是固体,随反应的进行,气体的总质量增加,因为ρ=,当体积不变时,密度逐渐变大,但达到平衡后,m不再变化,ρ也就不再变化,A选项符合题意。其它选项均不符合。如将A的状态改为气态,则选项变为B、C。
练方法技巧
认识平衡等效性的基本分析方法
6.在一个体积恒定的密闭容器中,加入2 mol A和1 mol B发生反应:2A(g)+B(g)
3C(g)+D(g),一定条件下达到平衡时,C的浓度为W mol·L-1,若容器体积和温度保持不
变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍为W mol·L-1的是( )
A.4 mol A+2 mol B
B.3 mol C+1 mol D
C.2 mol A+1 mol B+3 mol C+1 mol D
D.1 mol A+0.5 mol B+3 mol C+1 mol D
答案 B
解析 2 mol A和1 mol B如果完全反应,则一定能转化成3 mol C和1 mol D,或者说3 mol C和1 mol D与2 mol A和1 mol B对于建立该平衡来说是等同的,量多、量少均不符合此条件。
7.689 K时,在1 L密闭容器中进行的反应:H2(g)+I2(g)
2HI(g)达到平衡,图甲表示当起始物为1 mol·L-1 H2和1 mol·L-1 I2时,容器内各物质的浓度c的变化与时间t
的关系示意图。
(1)请在图乙中画出当起始物为2 mol·L-1 HI时,容器中各物质的浓度变化与时间的关系示意图。
(2)由图中的事实说明化学平衡具有的特征是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)如下图所示。
(2)①动态平衡;②v(正)=v(逆)≠0;③平衡时各组分浓度保持不变;④一定条件下平衡的建立与途径无关
练综合拓展
8.在200℃时,将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入到体积为V L的密闭容器中,发生反
应:I2(g)+H2(g)
2HI(g)。
(1)反应刚开始时,由于c(H2)=_____________________________________________,
c(I2)=______________,而c(HI)=______,所以化学反应速率______大,而________小(为零);
(2)随着反应的进行,反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)______,c(I2)__________,而c(HI)__________,从而化学反应速率v正____________,而v逆________;
(3)当反应进行到v正与v逆________时,此可逆反应就达到了平衡,若保持外界条件不变时,反应混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率及体系的总压强(或各组分的分压)都将________。
答案 (1) mol·L-1 mol·L-1 0 v正 v逆
(2)减小 减小 增大 减小 增大
(3)相等 保持不变
9.有A、B、C三种气体,若起始时取1 mol A与2 mol B发生反应:A+2B
2C,达到平衡时,c(A)、c(B)、c(C)之比等于v(A)、v(B)、v(C)之比,则达到平衡时A的物质的量是__________。
答案 0.5 mol
解析 根据反应的化学方程式知,v(A)∶v(B)∶v(C)=1∶2∶2,则c(A)∶c(B)∶c(C)=1∶2∶2,此时可判断c(B)=c(C),因为此反应中B的消耗量等于C的生成量,又等于B的剩余量,则B消耗了原来的一半,即1 mol,同时A消耗了0.5 mol。
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