6.2.1 化学平衡（第1课时 可逆反应和化学平衡状态）-2023-2024学年度高一化学同步精品讲义（沪科版必修第二册）

6.2.1 化学平衡状态
学习聚焦



知识精讲

知识点01 可逆反应的概念
1．可逆反应
（1）概念：在 下，既能向 方向进行同时又能向 方向进行的反应。
（2）表示方法：用表示，把从左向右的反应称作 ，从右向左的反应称作 。
（3）特征：可逆反应的正、逆反应发生的条件 ，反应 （填“能”或“不能”，下同）进行到底，反应物 实现完全转化，反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存。
（4）能量转化类型相反：若正反应放热，则逆反应 热。
2．不可逆反应
在一定条件下，如果反应物能够 转化为生成物，我们称为不可逆反应，用“===”表示。
【即学即练1】对于可逆反应2SO2＋O22SO3，在混合气体中充入一定量的 18O2，经足够长的时间后，下列有关说法中正确的是(　　)
A．18O只存在于O2中
B．18O只存在于O2和SO3中
C．某个二氧化硫分子的相对分子质量可能为66
D．三氧化硫的相对分子质量均为82

知识点02 化学平衡的建立
（1）反应开始时，v正 v逆。
（2）反应过程中，v正逐渐 ，v逆逐渐 ，反应物浓度逐渐 ，生成物浓度逐渐 。
（3）平衡状态时，v正 v逆≠0，各组分的浓度不再随时间的变化而变化。
【即学即练2】可逆反应达到平衡的主要特征是(　　)
A．反应停止了 B．正、逆反应的速率均为零
C．正、逆反应都还在进行 D．正、逆反应的速率相等

知识点03 化学平衡状态的特征和标志
1．化学平衡状态的特征：如果外界条件不发生变化，任何可逆反应进行到一定程度时， 的速率相等，这时反应混合物中 保持不变，反应就达到了化学平衡状态，化学平衡状态就是可逆反应在该条件下所能进行的 。
2．化学平衡的标志
当化学反应达到平衡时，反应混合物中各组分的含量不再随时间发生变化，但从微观看，正反应和逆反应都仍在继续进行，只是两者的 相等，即某种物质的 速率和 速率相等，因此化学平衡是一种 。
【即学即练3】在一定条件下，某绝热恒容密闭容器中的反应2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)达到平衡状态，下列有关该状态时的说法中正确的是(　　)
A．反应已经停止 B．逆反应速率为0
C．体系温度不再改变 D．N2O5已全部转化为NO2和O2

常见考法
常见考法一 可逆反应的概念
【例1】分析各选项中的各组反应，其中互为可逆反应的是(　　)
A．2KHCO3K2CO3＋H2O＋CO2↑ K2CO3＋H2O＋CO2===2KHCO3
B．CO2＋H2O===H2CO3　H2CO3===CO2＋H2O
C．NH3＋HCl===NH4Cl　NH4ClNH3＋HCl
D．2NaCl2Na＋Cl2↑　2Na＋Cl22NaCl
必杀技
1．强调“同一条件下”
2．任一反应物的转化率均小于100%。
【同步练习1】一定条件下,某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如图,其中●和○代表不同元素的原子。关于此反应说法错误的是( )

A．—定属于吸热反应 B．—定属于可逆反应
C．—定属于氧化还原反应 D．—定属于分解反应

常见考法二 可逆反应的极端（一边倒）分析
【例2】在一定量的密闭容器中进行反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　)
A．N2为0.2 mol·L－1，H2为0.6 mol·L－1 B．N2为0.15 mol·L－1
C．N2、H2均为0.18 mol·L－1 D．NH3为0.4 mol·L－1
必杀技
可逆反应不能进行到底，所以可以把反应过程中某一时刻的浓度（或物质的量）推向两个极端，即“一边倒”，然后就找到了各种物质的浓度（或物质的量）的区间，结合选项即可得出答案。
【同步练习2】（双选）在一个定容的密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。已知反应过程中的某一时间SO2、O2和SO3的浓度分别为0.1mol·L－1、0.05mol·L－1和0.3mol·L－1。当反应达平衡时可能存在的数据正确的是
A．c(SO2)＝0.25mol·L－1 B．c(O2)＝0.2mol·L－1
C．c(SO2)＋c(SO3)＝0.15mol·L－1 D．c(SO2)＋c(O2)＝0.3mol·L－1

常见考法三 化学平衡状态的建立
【例3】在一定的条件下，使NO与O2在一密闭容器中进行的反应，下列各选项说法中错误的是(　)
A．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为0
B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为0
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
必杀技
1．化学平衡状态是一定条件下的可逆反应进行到最大限度的结果。
2．对于一个既定的可逆反应，如果其他条件一定，不论采取何种途径（反应是从反应物开始或从生成物开始），最后都能建立化学平衡状态。
3．化学平衡状态不会因时间变化而变化。
4．可逆反应达到化学平衡状态的根本原因是v(正)＝v(逆)，正是由于各物质的消耗速率与生成速率相等，才会有反应混合物中各组分的浓度保持不变。
5．化学平衡的特征

【同步练习3】一定条件下的某可逆反应，其正反应速率v(正)和逆反应速率v(逆)随反应时间t的变化如图所示。下列判断不正确的是(　　)

A．t1时刻，v(正)>v(逆) B．t2时刻，v(正)＝v(逆)
C．t2时刻，反应达到最大限度 D．t3时刻，反应停止

常见考法四 判断可逆反应是否达到平衡状态的标志
【例4】对可逆反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述正确的是(　　)
A．达到化学平衡时，4v正(O2)＝5v逆(NO)
B．若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态
C．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率增大，逆反应速率减小
D．化学反应速率关系是2v正(NH3)＝3v正(H2O)
必杀技
1．本质标志：同一物质表示的正、逆反应速率相等v正＝v逆≠0，或者不同物质表示的正、逆速率之比等于化学计量数之比
2．直接标志：反应混合物中各组分的含量保持不变。
3．间接标志：指的是随着反应的进行而不断变化的量（如某物质的质量、浓度、百分含量、压强、气体密度、气体平均分子质量、颜色等），当“变量”不再变化（保持恒定）时，证明可逆反应达到平衡，但“定量”无法证明。

【同步练习4】一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，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．混合气体颜色保持不变
C．SO3和NO的体积比保持不变
D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2

分层提分


题组A 基础过关练
1．14CO2与碳在高温条件下发生反应:14CO2+C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有
A．14CO2 B．14CO2、14CO
C．14CO2、14CO、14C D．14CO
2．一定条件下，a L密闭容器中放入1molN2和3molH2发生N2+3H22NH3的反应，下列选项中能说明反应已达到平衡状态的是（ ）
A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
B．2v(H2)＝3v(NH3)
C．单位时间内1个N≡N键断裂的同时，有6个N－H键断裂
D．单位时间消耗0.1molN2的同时，生成0.2molNH3
3．模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方法，对于2HBr(g)H2(g)＋Br2(g)反应，下列四个图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是(　　)

4．下列说法中不正确的是（ ）
A．当一个可逆反应达到平衡状态时，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，这个反应的正反应速率和逆反应速率相等
C．可以通过控制反应条件，使2 mol SO2与1 mol O2反应生成2 mol SO3
D．化学平衡研究的对象是可逆反应
5．一定温度下，在密闭容器中加入I2(g)和H2(g)各0.5 mol，发生反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)，达到平衡时，生成0.8 mol HI，若其他条件不变，而充入的H2改为2 mol，则达平衡时的HI物质的量为
A．0.08 mol B．0.8~1.0 mol
C．1.0 mol D．1.4 mol
6．对于可逆反应M + 3N2Q达到平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B．M、N全部变成了Q
C．反应已经停止
D．反应混合物各组分的浓度不再变化
7．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：H2O(g) ＋ CO(g)CO2(g) ＋ H2(g)。当H2O、CO、CO2、H2的浓度不再变化时，下列说法中，正确的是
A．该反应已达化学平衡状态
B．H2O和CO全部转化为CO2和H2
C．正、逆反应速率相等且等于零
D．H2O、CO、CO2、H2的浓度一定相等
8．某反应进行过程中，各物质的物质的量的变化情况如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．C、D是生成物
B．反应的方程式：2A＋B2C
C．2 min后各物质的物质的量不再变化
D．该反应属于不可逆反应
9．在恒温、恒容下，当反应容器内总压强不随时间变化时，下列可逆反应一定达到平衡的是(　　)
A．A(g)＋B(g)C(g)
B．A(g)＋2B(g)3C(g)
C．A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)
D．以上都达到平衡
10．在一定温度下的恒容密闭容器中,能说明反应X2(g)+Y2(g)2XY(g)已达到平衡的是
A．容器内的总压强不随时间变化
B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化
C．XY气体的物质的量分数不变
D．X2和Y2的消耗速率相等

题组B 能力提升练
11．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)（正反应为放热反应），673 K、30 MPa下,n(NH3)和n(H2)随时间t变化的关系如图所示。

下列叙述中正确的是
A．c点处正反应速率和逆反应速率相等
B．a点的正反应速率比b点的大
C．d点（t1时刻）和e点（t2时刻）处n(N2)不同
D．在t2时刻，正反应速率大于逆反应速率
12．一定温度下，在某恒容的密闭容器中,建立化学平衡：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是
A．体系的压强不再发生变化
B．v正(CO)=v逆(H2O)
C．生成n mol CO的同时生成n mol H2
D．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
13．一定条件下，可逆反应2A(g)B(g)＋3C(g)，在下列四种状态中处于平衡状态的是(　　)
正反应速率　　　　　　　逆反应速率
A．v(A)＝2 mol·L－1·min－1 　v(B)＝2 mol·L－1·min－1
B．v(A)＝2 mol·L－1·min－1 　v(C)＝2 mol·L－1·min－1
C．v(A)＝1 mol·L－1·min－1 　v(B)＝2 mol·L－1·min－1
D．v(A)＝1 mol·L－1·min－1 　v(C)＝1.5 mol·L－1·min－1
14．在2L的密闭容器中投入CO2和H2在一定条件下发生反应：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)。在一定温度下，测得CO2的物质的量如下表

0
10
20
30
40

2
1.6
1
0.5
0.5
下列说法不正确的是
A．反应20min时，测得CH4体积为22.4L(标准状况)
B．，生成H2O(g)的平均速率为
C．第15min时的瞬时速率大于第25min时的瞬时速率
D．第30min时反应到达平衡
15．在2 L密闭容器中，800 ℃时，反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示。
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007

（1）上图中，A点处v正_______v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
（2）图中表示NO2变化的曲线是_____。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v=_______。
（3）下列能说明该反应已经达到平衡状态的是___________(填字母，下同)。
a．v(NO2)=2v(O2) b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)=2v正(O2) d．容器内的密度保持不变
16．硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：
Ⅰ.SO2+2H2O+I2H2SO4+2HI
Ⅱ.2HIH2+I2(g)
Ⅲ.2H2SO42SO2+O2+2H2O
（1）分析上述反应,下列判断正确的是　　　(填字母，下同)。 
A．反应Ⅲ易在常温下进行
B．反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
C．循环过程需补充H2O
D．循环过程产生1 mol O2的同时产生2 mol H2
（2）一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应Ⅱ，H2的物质的量随时间的变化如图所示。

①0~2 min内的平均反应速率v(HI)=　　　　　。 
②下列说法正确的是　　　(填字母)。 
A．对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显
B．化学反应速率常用单位时间内任何一种反应物物质的量的减小或生成物物质的量的增加来表示
C．在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应的速率不再改变
D．增大反应物的浓度、降低反应的温度都能增大反应速率
③A点的逆反应速率v逆(H2)　　　　B点的正反应速率v正(H2)(填“大于”“小于”或“等于”)。 

题组C 培优拔尖练
17．（双选）已知：2Fe3++2I-2Fe2++I2。在5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液中滴加5~6滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液后，再进行下列实验，其中可证明FeCl3溶液和KI溶液的反应是可逆反应的实验是
A．再滴加AgNO3溶液，观察是否有AgI沉淀产生
B．加入CCl4振荡后，观察下层液体颜色
C．加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察是否有AgCl沉淀产生
D．加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察是否出现红色
18．在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，⑦某种气体的百分含量。
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态的是____________。
(2)能说明I2(g)＋H2(g) 2HI(g)达到平衡状态的是____________。
(3)能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是____________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g) 2CO(g)达到平衡状态的是____________。
(5)能说明A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)达到平衡状态的是____________。
(6)能说明NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是____________。
19．将2 mol SO2和1 mol O2充入体积为2 L的密闭容器中，在一定条件下发生反应O2(g)＋2SO2(g)2SO3(g)。经过10 s达到平衡状态，此时c(SO3)＝0.4 mol·L－1。
（1）在达到平衡的过程中v(SO2)＝ 。
（2）有同学认为平衡是在一定条件下成立的，改变条件时平衡会发生变化，所以可以通过改变条件使SO3的平衡浓度变为1 mol·L－1，你认为这种说法正确吗？ (填“正确”或“不正确”)。
20．实验室中配制碘水，往往是将I2溶于KI溶液中，这样就可以得到浓度较大的碘水，主要是因为发生了反应：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)，上述平衡体系中，I的物质的量浓度c(I)与温度T的关系如图所示(曲线上的任意一点都表示平衡状态)。

（1）在T1、D状态时，v(正) v(逆) (填“＞”“＜”或“＝”)。
（2）若在T1时某状态c(I－)/c(I)＝1/100， (填“是”“不是”或“不一定是”)平衡状态。