高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡优秀学案及答案

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02
预习导学
自主梳理
一、化学平衡状态
1．概念：在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率 时，反应物和生成物的浓度均 ，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。
2．化学平衡的特征
(1)逆：研究的对象是 反应。
(2)等：化学平衡的条件是v正和v逆 。
(3)动：化学平衡是一种 平衡，此时反应并未停止。
(4)定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一 。
(5)变：若外界条件改变，平衡可能发生 ，并在新条件下建立新的平衡。
二、化学平衡常数
1．浓度商
对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的 称为 ，常用Q表示。
2．化学平衡常数
(1)表达式
对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，平衡常数的表达式为 。
(2)注意事项
①化学平衡常数只与 有关，与反应物或生成物的浓度无关。
②反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看作“ ”而不代入公式。
③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，由于化学方程式的 ，平衡常数的 ，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，K＝a则有：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，K′＝eq \f(1,a)；eq \f(1,2)N2＋eq \f(3,2)H2NH3，K″＝eq \r(a)。
(3)意义
K越大→平衡体系中生成物所占的比例 →正反应进行的程度 →反应进行得越 →平衡时反应物的转化率 ；反之，K越小，该反应进行得越 ，平衡时反应物的转化率就越小。一般来说，当K>105时，该反应就进行得基本完全了。
3．利用浓度商、化学平衡常数判断反应方向
Q＜K，反应向 反应方向进行； Q＝K，反应处于 状态； Q＞K，反应向 反应方向进行。
【答案】一、1相等 保持不变 2．(1)可逆 (2)相等 (3)动态 (4)定值 (5)改变
二、1．eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB) 浓度商 2．(1)K＝eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)。 (2)①温度 ②1 ③书写不同，表达式不同，
(3)越大 越大 完全 越大；不完全 3．正；平衡；逆。
预习检测
1．在恒容的密闭容器中，将CO和H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH <0。能说明该反应达到平衡状态的是
A．混合气体的密度不再变化
B．CO和H2的物质的量之比不再变化
C．2v正(H2)=v逆(CH3OH)
D．CO在混合气体中的质量分数保持不变
【答案】D
【解析】A．反应达到平衡之前，体系混合气体的质量保持不变，容器的体积保持不变，即混合气体的密度一直保持不变，故混合气体的密度不再变化不能说明反应达到化学平衡，A不合题意；
B．化学平衡的特征之一为各组分的浓度、物质的量保持不变，而不是相等或成比例，故CO和H2的物质的量之比不再变化不能说明反应达到化学平衡，B不合题意；
C．根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知， 正(H2)= 2正(CH3OH)，故当2正(H2)=逆(CH3OH)时，正(CH3OH)≠逆(CH3OH)，反应未达到平衡，C不合题意；
D．化学平衡的特征之一为各组分的浓度、物质的量、质量分数或物质的量分数保持不变，故CO在混合气体中的质量分数保持不变，说明反应达到化学平衡，D符合题意；
故答案为：D。
2．绝热、恒容的密闭容器中，发生可逆反应： 。下列各项中不能说明该反应已经达到化学平衡状态的是
A．体系的压强不再改变
B．断裂2 ml H-S的同时，也断裂1 ml H-H
C．体系的温度不再改变
D．
【答案】D
【解析】A．该反应是等体积放热反应，由于是绝热、恒容的密闭容器，温度升高，压强增大，当体系的压强不再改变，则达到平衡，故A不符合题意；
B．断裂2 ml H−S即消耗1mlH2S的同时，也断裂1 ml H−H即消耗1ml H2，两个不同方向，速率之比等于计量系数之比，能说明达到平衡，故B不符合题意；
C．该反应是放热反应，由于是绝热容器，则容器内温度不断升高，当体系的温度不再改变，则达到平衡，故C不符合题意；
D．，消耗CO的正向，生成COS是正向，同一个方向，不能说明达到平衡，故D符合题意。
综上所述，答案为D。
3．观察图：对合成氨反应中，下列叙述错误的是
A．开始反应时，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，逆反应速率逐渐增大
C．反应到达t1时，正反应速率与逆反应速率相等，反应停止
D．反应在t1之后，正反应速率与逆反应速率相等，反应达到化学平衡状态
【答案】C
【解析】A．反应开始时，反应物的浓度最大，正反应速率最大，生成物的浓度为零，逆反应速率为零，故A正确；
B．随着反应的进行，反应物的浓度降低，则正反应速率逐渐减小，生成物的浓度增大，则逆反应速率逐渐增大，故B正确；
C．反应到达t1时，正反应速率与逆反应速率相等，但都不为零，反应没有停止，故C错误；
D．反应在t1之后，正反应速率与逆反应速率相等，但都不为零，达到化学平衡状态，故D正确；
故选C。
4．只改变一个影响因素，平衡常数与化学平衡移动的关系叙述正确的是
A．平衡移动，一定变化B．平衡不移动，可能变化
C．变化，平衡一定移动D．变化，平衡可能不移动
【答案】C
【解析】A．平衡移动，不一定变化，比如改变反应物浓度，平衡正向移动，但K不变，故A错误；
B．平衡不移动，可能是催化剂或等体积反应增大压强或减小压强，而温度一定不变，则一定不变，故B错误；
C．变化，说明温度一定改变，则平衡一定移动，故C正确；
D．变化，说明温度一定改变，则平衡一定移动，平衡不可能不移动，故D错误。
综上所述，答案为C。
5．可逆反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)的化学平衡常数的表达式正确的是
A．K=B．K=
C．K=D．K=
【答案】B
【解析】化学平衡常数是：在一定温度下，反应达到平衡后，生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积之比，用K表示，K值表达式中，固体的浓度是常数故不出现，该反应中铁、四氧化三铁是固体，因此化学平衡常数的表达式为：K=；故答案选B。
6．已知反应NH3 ⇌ N2 + H2，在某温度下的平衡常数为0.5，在此条件下，氨的合成反应N2+3H2⇌2NH3的平衡常数为
A．0.5B．1C．2D．4
【答案】D
【解析】反应NH3 ⇌N2 + H2，在某温度下的平衡常数为0.5，则，在相同温度下，该条件下反应N2+3H2⇌2NH3的平衡常数，故D正确；
故选D。
探究提升
03
►环节一 化学平衡状态
【情境材料】
德国化学家哈伯(F．Haber,1868～1934)从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成工艺，氨的产率达到8%。这是工业普遍采用的直接合成法。合成氨反应式如下：N2＋3H22NH3，假设该反应在体积不变的密闭容器中发生反应，分析思考下列问题：
哈伯合成氨实验装置 合成氨合成塔
【问题探究】
1．容器内混合气体的密度不随时间变化时，该反应是否达到平衡状态？
2．根据问题1分析哪些物理量能够作为合成氨反应达到平衡的标志？
3．单位时间内生成2a ml NH3，同时消耗a ml N2时，该反应是否达到平衡状态？
【答案】
1．因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变，则无论反应是否达到平衡，混合气体的密度均不变，不能判断反应是否达到平衡状态。
2．压强、浓度等随着反应进行而变化的物理量，如果不再变化，说明化学反应已达平衡状态。
3．两反应速率均表示正反应速率，反应进行的任何阶段均成比例，不能判断反应是否达到平衡状态。
要点归纳
化学平衡状态的判断方法
1．动态标志：v正＝v逆≠0
①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，eq \f(v正A,v逆B)＝eq \f(a,b)时，反应达到平衡状态。
2．静态标志：各种“量”不变
①各物质的质量、物质的量或浓度不变；
②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)不变；
③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
3．综合分析
(1)可逆反应不等同于可逆过程，可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。
(2)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立。
(3)化学反应达到平衡状态的正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。
(4)化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。
典例精讲
【例1】将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：。可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是
①
②密闭容器中总压强不变
③密闭容器中混合气体的密度不变
④密闭容器中氨气的体积分数不变
⑤密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变
A．②③⑤B．②③C．②③④D．①②④
【答案】B
【解析】①没有指明正、逆速率，不能判断是否到达平衡，故错误；
②该反应是气体体积增大的反应，故当容器内压强不变时，已达到平衡，故正确；
③随反应进行混合气体的质量增大，容器的容积不变，反应混合气体的密度增大，当密度不再变化，说明到达平衡状态，故正确；
④反应混合气体只有氨气与二氧化碳，二者物质的量之比始终为2：1，氨气体积分数始终不变，所以不能说明到达平衡，故错误；
⑤反应混合气体只有氨气与二氧化碳，二者物质的量之比始终为2：1，密闭容器中混合气体的平均相对分子质量始终不变，所以不能说明到达平衡，故错误；
故选：B。
【例2】下列说法中能说明2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是 。
①单位时间内生成n ml H2的同时生成n ml HI
②一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂
③c(HI)=c(I2)
④反应速率：v(H2)=v(I2)=v(HI)
⑤c(HI)∶c(I2)∶c(H2)=2∶1∶1
⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化
⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化
⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化
⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再发生变化
⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再发生变化
【答案】②⑥⑨
【解析】当可逆反应达到平衡状态时，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。
①单位时间内生成nml H2的同时生成nml HI，速率之比不等于物质的量之比，故错误；
②一个H－H键断裂的同时有两个H－I键断裂，由于一个H-H键断裂等效于两个H-I键形成的同时有两个H-I键断裂，反应达到平衡状态，故正确；
③未知起始投入量，c(HI)=c()不能说明反应达平衡状态，故错误；
④反应速率v(H2)=v(I2)=v(HI)，未体现正与逆的关系，故错误；
⑤c(HI):c(H2):c(I2)＝2:1:1，浓度比与化学计量数比相等并不能证明反应达平衡，故错误；
⑥温度和体积一定时，生成物浓度不再变化，说明正逆反应速率相等，达平衡状态，故正确；
⑦前后气体系数和相同，容器压强始终不变，故错误；
⑧反应前后气体总质量不变，总物质的量也不变，相对分子质量一直不变，故错误；
⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化，说明c(I2)不再发生变化，反应达到平衡状态，正确；
⑩温度和压强一定时，由于反应前后体积和气体的质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，即密度不再变化不能说明反应达到平衡状态，错误；
故答案为：②⑥⑨。
【例3】定条件下，发生反应 ，达到平衡后根据下列图像判断：
A． B．C． D．E.
(1)表示升高温度，达到新平衡的是 (填“A”、“B”、“C”、“D”或“E”，下同)，新平衡中C的质量分数 (填“增大”、“减小”或“不变”，下同)。
(2)表示降低压强，达到新平衡的是 ，A的转化率 。
(3)表示减少C的浓度，达到新平衡的是 。
(4)增加A的浓度，达到平衡后A的转化率 。
【答案】(1) B 减小
(2) C 减小
(3)E
(4)减小
【解析】（1）升高温度，正、逆反应速率均瞬间增大，化学平衡向吸热反应方向移动，即向逆反应方向移动，逆反应速率大于正反应速率，新平衡中C的质量分数减小，对应图象为B；
故答案是：B；减小；
（2）降低压强，化学平衡向气体分子数增大的方向移动，即向逆反应方向移动，正、逆反应速率均减小，A的转化率也减小，对应图象为C；
故答案是：C；减小；
（3）减少C的量，即减小产物的浓度，正反应速率瞬时不变，逆反应速率瞬时减小，平衡正向移动，对应图象为E；
故答案是：E；
（4）增加A的量，正反应速率瞬时增大，逆反应速率瞬时不变，平衡正向移动，A的转化率减小，另一种反应物B的转化率增大，对应图象为A；
故答案是：减小。
►环节二 化学平衡常数
【情境材料】
在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示：
【问题探究】
1．该反应的化学平衡常数K的表示式是什么？
2．该反应ΔH＞0还是ΔH＜0?
3．在800 ℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2 ml·L－1、c(H2)为1.5 ml·L－1、c(CO)为1 ml·L－1、c(H2O)为3 ml·L－1，则下一时刻，反应向哪个方向进行？
【答案】1．K＝ eq \f(c平（CO）·c平（H2O）,c平（CO2）·c平（H2）)。
2．ΔH＞0，该反应为吸热反应，因为K随温度升高而增大。
3．向逆反应方向进行。判断反应进行的方向时，可根据Q与K的大小关系判断，此时刻下，Q＝ eq \f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）)＝ eq \f(1 ml·L－1×3 ml·L－1,2 ml·L－1×1.5 ml·L－1)＝1＞0.9，所以反应向逆反应方向进行。
要点归纳
1．化学平衡的计算模式及解题思路
(1)计算模式
aA(g)＋bB(g) cC(g) ＋ dD(g)
c(初)/(ml·L－1) n1 n2 0 0
Δc/(ml·L－1) x eq \f(b,a)x eq \f(c,a)x eq \f(d,a)x
c(平)/(ml·L－1) n 1－x n2－eq \f(b,a)x eq \f(c,a)x eq \f(d,a)x
(2)解题思路
①巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。
②确定三个量：根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按(1)中“模式”计算。
③解题设问题：明确了“始”“变”“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。
2．计算公式
(1)v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q(未达到平衡时，用于确定化学方程式中未知的化学计量数)。
(2)K＝eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)＝eq \f(px/Vp·qx/Vq,[a－mx/V]m·[b－nx/V]n)
若用任意状态的生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商，用Q表示。则其与K比较，当Q>K，v正v逆。
(3)c(A)平＝eq \f(nA平,V)＝eq \f(a－mx,V)。
(4)α(A)＝eq \f(nA消耗,nA起始)×100%＝eq \f(mx,a)×100%。
(5)φ(A)＝eq \f(nA平,n总)×100%。
(6)平衡时与起始时的压强比eq \f(p平,p始)＝eq \f(n平,n始)＝eq \f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)(同T、V时)，混合气体的密度比eq \f(ρ1,ρ2)＝eq \f(\x\t(M)1,\x\t(M)2)(同T、p时)，eq \f(ρ1,ρ2)＝eq \f(V2,V1)(同质量的气体时)等。
(7)混合气体的密度eq \x\t(ρ)(混)＝eq \f(m,V)＝eq \f(a·MA＋b·MB,V)(g·L－1)(T、V不变时，eq \x\t(ρ) 不变)。
(8)混合气体的平均摩尔质量
eq \x\t(M)＝eq \f(m,n)＝eq \f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)(g·ml－1)。
(1)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作“1”，而不代入平衡常数表达式，如：Fe3O4(s)＋4H2(g)===3Fe(s)＋4H2O(g)的平衡常数K＝ eq \f(c4（H2O）,c4（H2）) 。
(2)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡浓度，不能用任何一时刻的浓度值。
(3)使用催化剂能改变化学反应速率，但不会改变平衡常数。
(4)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应，化学方程式不同，平衡常数不同，如合成氨反应：
若写成：N2(g)＋3H2(g) eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂)) 2NH3(g)，
K1＝ eq \f(c2（NH3）,c（N2）·c3（H2）) ；
若写成： eq \f(1,2) N2(g)＋ eq \f(3,2) H2(g) eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂)) NH3(g)，
K2＝ eq \f(c（NH3）,c\s\up6(\f(1,2))（N2）·c\s\up6(\f(3,2))（H2）) ，且K1＝K eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) 。
(5)化学反应的反应物有两种或两种以上时，增加一种反应物的浓度，则该反应物的平衡转化率降低，而其他反应物的平衡转化率升高。
典例精讲
【例4】某温度下气体反应体系达到化学平衡，平衡常数K=，下列说法正确的是
A．该反应的化学方程式为2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)
B．降低温度，正反应速率增大
C．该温度时，v(F)=v(A)则反应达到平衡状态
D．增大c(A)、c(B)，K增大
【答案】A
【解析】A．化学平衡常数是生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积的比值，根据该反应的平衡常数表达式K=可知，该反应的化学方程式为2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)，故A正确；
B．降低温度，活化分子百分数减小，有效碰撞几率减小，正逆反应速率都减慢，故B错误；
C．未说明F、A是正反应速率还是逆反应速率，不能判断反应是否达到平衡状态，反应不一定达到平衡状态，故C错误；
D．平衡常数只与温度有关，若温度不变，c(A)、c(B)，K不变，故D错误；
选A。
【例5】已知在600℃时，以下三个反应的平衡常数：
反应①：CO(g)＋CuO(s) CO2(g)＋Cu(s)K1
反应②：H2(g)＋CuO(s) Cu(s)＋H2O(g)K2
反应③：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)K3
(1)反应①的平衡常数表达式为 ，反应④2CO(g)＋2CuO(s) 2CO2(g)＋2Cu(s)的平衡常数K4与K1的关系是 。
(2)反应②的K值随着温度升高而增大，则反应②的反应热ΔH 0。
(3)反应③的K3值与K1、K2的关系是 。
(4)若其他条件不变，向反应③所在的恒容密闭容器中充入H2O(g)，则平衡将向 移动，该反应的平衡常数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1) K1= K4=K12
(2)>
(3)K3=
(4) 正反应方向 不变
【解析】（1）平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比，固体不写入表达式，则反应①的平衡常数表达式为K1=；反应④=2×反应①，则K4与K1的关系为K4=K12，故答案为：K1=；K4=K12；
（2）反应②的K值随着温度升高而增大，说明升温反应②的平衡正向移动，则反应②为吸热反应，ΔH>0，故答案为：>；
（3）根据盖斯定律，由①-②得到③，则K3=，故答案为：K3=；
（4）若其他条件不变，向反应③所在的恒容密闭容器中充入H2O(g)，反应物的浓度增大，该反应的平衡正向移动；由于平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故答案为：正反应方向；不变。
04
课堂总结
05
强化训练探究提升
一、单选题
1．（2022秋·江苏南通·高二统考开学考试）氨是一种重要的化工原料，主要用于化肥工业，也广汤用于硝酸、纯碱、制药等工业；实验室可以用浓氨水和CO制取氦气。工业上合成氨反应为，该反应为放热反应。一定温度时，向体积为2L的密闭容器中，充入和。10min时，测得容器中的物质的量浓度为0.08ml/L，11min时，测得的物质的量浓度为0.082ml/L。下列说法正确的是
A．的反应速率
B．合成氨采用高温可以加快反应的速率
C．11min时，反应到达了限度
D．反应足够的时间，可以将完全转化为
【答案】B
【解析】A．根据三段式有：
的反应速率，选项A错误；
B．升高温度，化学反应速率加快，选项B正确；
C．10min时，测得容器中的物质的量浓度为0.08ml/L，11min时，测得的物质的量浓度为0.082ml/L ，无法确定反应是否达平衡，故11min时，反应不一定到达了限度，选项C错误；
D．该反应为可逆反应，不可能完全转化，选项D错误；
答案选B。
2．（2023秋·广东茂名）某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下反应：，下列情况不能说明反应已达到平衡状态的是
A．容器内压强不随时间而变化
B．单位时间内，有反应，同时有生成
C．单位时间内，有生成，同时有生成
D．气体的平均摩尔质量不随时间而变化
【答案】B
【解析】A．正反应为气体体积减小的反应，在恒容容器中压强为变化的量，则容器内压强不随时间而变化说明反应已达到平衡，A不符合题意；
B．单位时间内，有反应，同时有生成，只表示正反应，无法说明反应已达到平衡，B符合题意；
C．单位时间内，有生成，同时有生成，说明正逆反应速率相等，则应已达到平衡，C不符合题意；
D．气体的总质量不变，正反应为物质的量减少的反应，故气体的平均摩尔质量为变量，当气体的平均摩尔质量不随时间而变化，则反应已达到平衡，D不符合题意；
故选B。
3．（2022秋·广东汕尾·高二华中师范大学海丰附属学校校考阶段练习）可逆反应：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是
①单位时间内生成nmlO2的同时生成2nmlNO2
②单位时间内生成nmlO2的同时生成2nmlNO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2:2:1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦C．①③④⑤D．全部
【答案】A
【解析】①单位时间内生成nmlO2的同时生成2nmlNO2，反应进行的方向相反，且速率之比等于化学计量数之比，则反应达平衡状态；
②单位时间内生成nmlO2的同时生成2nmlNO，反应进行的方向相同，虽然物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，但反应不一定达平衡状态；
③不管反应是否达到平衡，都存在NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2:2:1的状态，所以此时反应不一定达平衡状态；
④混合气体的颜色不再改变，则表明NO2的浓度保持不变，反应达平衡状态；
⑤混合气体的质量、体积始终不变，则密度始终不变，所以密度不再改变时，反应不一定达平衡状态；
⑥反应前后气体的分子数不等，随着反应的进行，压强不断发生改变，当混合气体的压强不再改变时，反应达平衡状态；
⑦混合气体的质量不变，随着反应的进行，混合气体的物质的量不断发生改变，当平均相对分子质量不再改变时，反应达平衡状态；
综合以上分析，①④⑥⑦正确，故选A。
4．（2023秋·云南·高二统考期末）和存在平衡： △H=-56.9kJ/ml。下列分析不正确的是
A．断裂2ml 中的共价键所需能量小于断裂1ml 中的共价键所需能量
B．1ml平衡混合气体中含1ml N原子
C．恒温时，缩小容积。混合气体颜色先变深又逐渐变浅，变浅是平衡正向移动导致
D．恒容时，水浴加热，由于平衡逆向移动导致混合气体颜色加深
【答案】B
【解析】A．反应为放热反应，故完全断开2ml 分子中的共价键所吸收的热量比完全断开1ml 分子中的共价键所吸收的热量少，选项A正确；
B．1ml 含有1ml N原子，1ml 含有2ml N原子，现为可逆反应，为和的混合气体，1ml平衡混合气体中所含N原子大于1ml，选项B错误；
C．气体体积压缩，颜色变深是因为体积减小，浓度变大引起，颜色变浅是平衡正向移动，浓度又变小引起，选项C正确；
D．放热反应，温度升高，平衡逆向移动，颜色加深，选项D正确；
答案选B。
5．（2022秋·广东江门·高二江门市第二中学校考期中）COCl2(g) CO(g) + Cl2(g) △H>0，当反应达到平衡时，下列措施①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO的浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压入惰性气体。能提高COCl2转化率的是
A．①②④B．①④⑥C．②③⑥D．③⑤⑥
【答案】B
【解析】①升温，平衡向吸热反应即正向移动，COCl2转化率增大，故①符合题意；
②恒容通入惰性气体，压强虽增大，但浓度不变，平衡不移动，COCl2转化率不变，故②不符合题意；
③增加CO浓度，平衡逆向移动，COCl2转化率降低，故③不符合题意；
④减压，平衡向体积增大的反应方向移动即正向移动，COCl2转化率增大，故④符合题意；
⑤加催化剂，速率增大，但平衡不移动，COCl2转化率不变，故⑤不符合题意；
⑥恒压通入惰性气体，容器体积增大，相当于减小压强，平衡正向移动，COCl2转化率增大，故⑥符合题意；
因此①④⑥符合题意；答案选B。
6．（2022秋·福建厦门）恒容密闭容器中，反应NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)在某一温度下达到平衡状态，其他条件不变，仅改变下列条件，不会使化学平衡发生移动的是
①减少部分NH4HS固体 ②充入少量氨气 ③充入氦气 ④充入SO2气体
A．①②B．②③C．①③D．②④
【答案】C
【解析】①由于改变固体的量不能使化学平衡发生移动，故改变固体NH4HS的量，不能使化学平衡移动，①满足题意；
②容积一定时，充入少量氨气，即增大氨气的浓度，平衡向逆反应方向移动，②不满足题意；
③容积、温度一定，充入氦气，体系的总压强增大，但NH3和H2S的浓度并未改变，所以平衡不移动，③满足题意；
④温度、容积一定，充入SO2气体，由于发生反应SO2 +2H2S=3S↓+2H2O，H2S的浓度减小，所以平衡将向生成H2S的方向移动，即向正反应方向移动，④不满足题意；
符合题意的是①③；
故选C。
7．（2022秋·贵州·高二校联考期中）下列不能用勒夏特列原理解释的是
A．溶液中加入固体后颜色变深
B．使用新型催化剂可使氮气与氢气在常温常压下合成氨气
C．石灰石与稀盐酸在密闭瓶中反应结束后，打开瓶塞，溶液中有气泡产生
D．平衡混合气加压后颜色先变深后变浅
【答案】B
【解析】勒夏特列原理是：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动；勒夏特列原理适用的对象应存在可逆过程，若与可逆过程无关，与平衡移动无关，则不能用勒夏特列原理解释。
A．溶液中加入固体KSCN，c[]增大，平衡正向移动，颜色加深，能用勒夏特列原理解释，故A不符合题意；
B．催化剂只改变化学反应速率，不影响平衡移动，所以不能用勒夏特列原理解释，故B符合题意；
C．石灰石和稀盐酸在密闭瓶中反应结束后，打开瓶塞，压强减小，导致正向移动，所以溶液中有气泡产生，能用勒夏特列原理解释，故C不符合题意；
D．存在，加压平衡正向移动，二氧化氮浓度减少，焰色变浅，所以能用勒夏特利原理解释，故D不符合题意；
故答案选B。
8．（2022秋·海南三亚）如图是可逆反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述不正确的是
A．t1时，v正>v逆B．t2时，反应到达限度
C．t2-t3，反应停止D．t2-t3，各物质的浓度不再发生变化
【答案】C
【解析】A．根据图可知t1时，反应未达平衡，正反应速率大于逆反应速率，故A正确；
B．根据图可知t2时，正逆反应速率相等，反应处于平衡状态，即达到该条件下的最大反应限度，故B正确；
C．在t2−t3，反应处于平衡状态，正逆反应速率相等，反应仍在发生，反应处于平衡状态为动态平衡，故C错误；
D．化学反应到达平衡时，正逆反应速率相等，各物质的物质的量浓度不再发生变化，t2−t3，反应处于平衡状态，各物质的浓度不变，故D正确；
答案选C。
9．（2022秋·广东茂名）某温度下，某气相反应达到化学平衡，平衡常数，且正反应为吸热反应。下列说法正确的是
A．增大，则和增大
B．减小压强，平衡向生成的方向移动
C．降低温度，平衡向生成的方向移动，逆反应速率增大
D．该反应的化学方程式为
【答案】D
【解析】根据平衡常数表达式，该反应的化学方程式为。
A．增大，平衡往逆向移动，减小，K只受温度影响，不变，故A错误；
B．该反应左右两边气体分子数相等，减小压强，平衡不移动，故B错误；
C．该反应为吸热反应，降低温度，平衡往逆向移动，即生成的方向移动，但是正逆反应速率均减小，故C错误；
D．根据分析，该反应的化学方程式为，故D正确；
故选D。
10．（2022秋·山西阳泉·高二统考期末）下列关于化学平衡常数的说法正确的是
A．在任何条件下，化学平衡常数都不变
B．当改变反应物的浓度时，化学平衡常数会发生改变
C．由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度
D．化学平衡常数K与温度、反应物浓度以及体系的压强有关
【答案】C
【解析】A．化学平衡常数受温度的影响而发生变化，A错误；
B．化学平衡常数只与温度有关，与反应的浓度无关，B错误；
C．平衡常数越大，说明该可逆反应进行的程度越大，即由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度，C正确；
D．化学平衡常数K只与温度有关，与反应物浓度以及体系的压强无关，D错误；
故选C。
11．（2022秋·湖南株洲·高二校考期末）一定温度下，某气态平衡体系的平衡常数表达式为，有关该平衡体系的说法正确的是
A．升高温度，平衡常数一定增大
B．增大浓度，平衡向正反应方向移动
C．增大压强，C体积分数增加
D．升高温度，若的百分含量减少，则正反应是放热反应
【答案】D
【解析】A．升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，如果正反应是放热反应，则化学平衡常数减小，故A错误；
B．增大浓度，平衡向逆反应方向移动，故B错误；
C．该反应正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，所以C的体积分数减少，故C错误；
D．升高温度，平衡向吸热反应方向移动，若的百分含量减少，说明平衡向逆反应方向移动，所以逆反应为吸热反应，正反应是放热反应，故D正确；
答案选D。
12．（2022秋·云南楚雄·高二校考阶段练习）O3也是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生反应如下：
反应①O3O2+[O] ΔH1＞0，平衡常数为K1
反应②[O]+O32O2 ΔH2＜0，平衡常数为K2
总反应：2O33O2 ΔH＜0，平衡常数为K
下列叙述正确的是
A．压强增大，K2减小B．总反应中当2v正(O2)=3v逆(O3)时，反应达到平衡
C．[O]为催化剂D．K=K1+K2
【答案】B
【解析】A．平衡常数只受温度变化的影响，压强增大，温度不变，则平衡常数K2不变，A错误；
B．总反应为2O33O2，当2v正(O2)=3v逆(O3)时，正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，则反应达到平衡，B正确；
C．从题干可以看出，[O]为反应①的产物，对总反应来说，仅属于反应的中间产物，所以[O]不是该反应的催化剂，C错误；
D．总反应=反应①+反应②，则K=K1∙K2，D错误；
故选B。
二、填空题
13．（2023春·上海徐汇·高二上海市徐汇中学校考阶段练习）我国在汽车尾气和燃煤尾气的净化方面取得了一定成效。汽车尾气净化的主要原理为。在密闭容器中发生该反应时，随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如图所示。
(1)温度下，内的平均反应速率 。
(2)当固体催化剂的质量一定时，将催化剂磨成粉末，则反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”，下同)，转化率 。
(3)若在绝热、恒容的密闭体系中充入一定量的和气体进行该反应，下列示意图正确且能说明反应在进行到时刻达到平衡状态的是 (填序号)。
a． b． c． d．
【答案】(1)0.05ml/(L•s)
(2) 增大 不变
(3)bd
【解析】（1）由图得出v(CO2)= =0.1ml/(L•s)，依据速率比等于物质计量数之比，得出v(N2)=0.05ml/(L•s)。
（2）将催化剂磨成粉末，可增大催化剂与反应物的接触面积，增大反应速率；催化剂不会影响平衡移动，只会改变反应速率，所以反应速率增大CO的转化率不变。
（3）a．由于0时刻无产物，所以v逆起点为0，故a错误；
b．因为在绝热容器中进行，该反应放热，导致体系温度升高，平衡常数减小，除非达到平衡，体系温度才不会发生变化，从而化学平衡常数K不变，故b正确；
c．n(CO2)与n(NO)相等，物质之间量的关系不能表示其浓度不变，不能作为达到平衡状态的依据，故c错误；
d．NO质量分数不变，符合化学平衡状态的定义，故d正确；
故答案为：bd。
14．（2022秋·广东深圳）完成下列问题
(1)一定条件下，在体积为5L的密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量n(ml)随时间t(min)的变化如图1所示。已知达到平衡后，降低温度，A的体积分数将减小。
①此反应平衡常数表达式为K= 。
②该反应的△H 0(填“>”“＜”或“=”)。
③该反应的反应速率v随时间t的变化关系如图2所示，根据图2判断，在t3时刻改变的外界条件是 。
在恒温恒容密闭容器中发生该反应，下列能作为达到平衡状态的判断依据是 (填标号)。
a．体系压强不变
b．气体的平均摩尔质量保持不变
c．气体的密度保持不变
d．A的消耗速率等于B的生成速率
(2)习近平主席在《中央城镇化工作会议》发出号召：“让居民望得见山、看得见水、记得住乡愁”。消除含氮、硫、氯等化合物对大气和水体的污染对建设美丽家乡，打造宜居环境具有重要意义。 NO2和CO是常见的环境污染气体，汽车尾气中C、NO2在一定条件下可以发生反应：4CO(g) + 2NO2(g)4CO2(g) + N2(g) ΔH=-1200kJ/ml，在一定温度下，向容积固定为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和NO2，NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
①从反应开始到10 min的平衡状态，N2的平均反应速率为 。从11 min起，其他条件不变，压缩容器的容积为1 L，则n(NO2)的变化曲线可能为图中的 (填abcd字母)。
②对于该反应，温度不同(T2 > T1)、其他条件相同时，下列图像表示正确的是 (填序号)。
【答案】(1) K= ＜ 升高温度 ab
(2) 0.0075ml/(L·min) d 乙
【解析】（1）根据图1可知，该反应的反应物是A和B，生成物是C，变化的物质的量之比等于方程式的系数比，所以该反应的化学方程式为：A(g)+2B(g)2C(g)。
①化学平衡常数用平衡时生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积表示，则该反应的平衡常数表达式为K=。
②根据图1可知，A是反应物，达到平衡后，降低温度，A的体积分数减小，即平衡正向移动，所以该反应的正反应是放热的，即△H＜0。
③根据图2判断，在t3时正逆反应速率都增大，且平衡逆向移动，所以改变的条件是升高温度，该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，且升高温度，可以加快反应速率。
a．在恒温恒容容器中发生该反应，该反应前后气体系数之和不相等，所以在未平衡前压强一直在降低，当体系压强不变时，反应达到平衡，故体系压强不变可以作为达到平衡状态的判断依据，故a选；
b．该反应的反应物和生成物均为气体，气体总质量恒定，反应前后气体系数之和不相等，所以气体总物质的量是变量，即气体的平均摩尔质量是变化的，当气体的平均摩尔质量不变时，反应达到平衡状态，所以气体的平均摩尔质量保持不变可以作为达到平衡状态的判断依据，故b选；
c．该反应进行过程中，气体总质量恒定，容器体积也恒定，所以气体密度是不变的，所以气体的密度保持不变不可以作为达到平衡状态的判断依据，故c不选；
d．A和B的系数不相等，A的消耗速率等于B的生成速率时，正逆反应速率不相等，所以A的消耗速率等于B的生成速率不能作为达到平衡状态的判断依据，故d不选；
故选ab。
（2）①从反应开始到10 min的平衡状态，NO2的物质的量减少了0.3ml，根据反应方程式可知，N2的物质的量增加了0.15ml，浓度变化了0.15ml÷2L=0.075ml/L，则N2的平均反应速率为0.075ml/L÷10min=0.0075ml/(L▪min)。从11 min起，其他条件不变，压缩容器的容积为1 L，增大压强，平衡正向移动，NO2的物质的量从原平衡态开始减小，则n(NO2)的变化曲线为d。
②该反应是反应后气体体积减小的放热反应。升高温度，正逆反应速率都增大，故甲错误；升高温度，平衡逆向移动，NO2的转化率降低，且温度越高，反应速率越快，越先达到平衡，故乙正确；压强不变时，升高温度，平衡逆向移动，CO的体积分数增大，而图丙表示不正确，且温度不变时，增大压强，平衡正向移动，CO的体积分数降低，图丙对于压强和CO体积分数的表示也错误，故丙错误；故选乙。
15．（2022秋·高二课时练习）25 ℃，101 k Pa时，已知下列可逆反应的焓变和化学平衡常数分别为：
①A(g)＋2B(g) 2C(g)＋2D(l) ΔH1=-250.kJ·ml-1K1=0.2
②E(s)＋B(g)C(g) ΔH2=-310kJ·ml-1K2=2
③F(g)＋B(g)D(l) ΔH3=-200kJ·ml-1K3=0.8
(1)写出反应①的平衡常数表达式K1= ，升高反应①的温度，反应①的平衡常数 ，增大压强，反应①的平衡常数 (填“增大”或“减小”或“不变”)
(2)反应2F(g)＋B(g)2D(l) ΔH= ，反应②的逆反应的平衡常数K4=
(3)反应2E(s)＋2F(g)＋B(g)A(g)的ΔH= ，K=
【答案】(1) 减小 不变
(2) -400kJ·ml-1 0.5/
(3) -770kJ/ml 12.8
【解析】（1）①的平衡常数表达式K1=，该反应为ΔH1<0，升高温度，平衡左移，平衡常数减少；增大压强，平衡左移，但是温度不变，平衡常数不变；
（2）F(g)＋B(g)D(l) ΔH3=-200 kJ·ml-1；2F(g)＋B(g)2D(l) ΔH=-400 kJ·ml-1；E(s)＋B(g)C(g)；K2=2；逆反应的平衡常数为正反应的倒数，K4=；
（3）依据盖斯定律，①②③三个反应进行处理，得出2E(s)＋2F(g)＋B(g)A(g)的ΔH=-770kJ/ml，K1=； K2=；K3= ；K= ， 三个反应方程式中K1 、K2、K3进行乘除处理，得出K，带入数值，得出K= 12.8；
16．（2022秋·福建泉州·高二福建省惠安第一中学校联考期中）25℃时，在体积为2L的密闭容器中，气态物质A、B、C的物质的量n随时间t的变化如图所示，已知达平衡后，降低温度，A的转化率将增大。
(1)根据图中数据，写出该反应的化学方程式 ；此反应的平衡常数表达式K= 。
(2)0~3min，
(3)在5~7min内，若K值不变，则此处曲线变化的原因是 。
(4)如图表示此反应的反应速率v和时间t的关系图，各阶段的平衡常数如下表所示：
、、、由大到小的排序为 ；A的转化率最大的一段时间是 。
【答案】(1) A+2B⇌2C
(2)0.1
(3)增大体系的压强(或缩小容器体积)
(4) K1＞K2=K3=K4 t2-t3
【解析】（1）由图1可知，A、B为反应物，C为生产物，且最后A、B的物质的量不为0，说明该反应为可逆反应。3min时△n(A)：△n(B)：△n(C)=(1-0.7)ml：(1-0.4)ml：0.6ml=1：2：2，物质的量之比等于化学计量数之比，所以反应方程式为A+2B⇌2C；
化学平衡常数为可逆反应达到化学平衡时生成物浓度幂之积与各反应物浓度幂之积的比值，所以K=；
（2）0~3min，=0.1；
（3）化学平衡常数只与温度有关，K值不变，说明反应温度不变。由图可知：5min时各组分的物质的量不变，后A、B的物质的量减少，C的物质的量增加，则A的转化率增大，化学平衡向正反应移动，由于温度不变，说明改变的条件只能是改变压强。由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以要使平衡正向移动，应该是增大体系的压强；
（4）t3时刻，正、逆反应速率都增大，且逆反应速率变化大，化学平衡向逆反应移动，因此改变的条件应为升高温度，则化学平衡常数K1＞K2。t6时刻，正、逆反应速率都减小，且正反应速率变化大，化学平衡向逆反应移动，改变的条件应为降低压强，所以化学平衡常数K3=K4；t5~t6时正、逆反应速率都增大，化学平衡不移动，改变的条件应是使用催化剂；K不变，所以K2=K3，故化学平衡常数关系为：K1＞K2=K3=K4；t2-t3段反应正向进行的程度最大，则该阶段A的转化率最高。
课程标准
学习目标
1.通过化学平衡的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态。
2．认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义。
3．了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的关系。
1.能运用动态平衡的观点分析、判断化学平衡状态，能运用对立统一思想和定性定量结合的方式揭示化学平衡状态的本质特征。
2．能通过定性分析和定量计算，理解化学平衡常数模型的构建，能进行有关化学平衡常数的相关计算和判断，运用模型解释或解决复杂的化学问题。
举例
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
状态
混合物体系中各成分的含量
各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
各气体的体积或体积分数一定
平衡
总压强、总体积、总物质的量一定
不一定平衡
正、逆
反应速
率的关系
在单位时间内消耗了m ml A，同时生成m ml A，即v正＝v逆
平衡
在单位时间内消耗了n ml B，同时生成p ml C
不一定平衡
vA∶vB∶vC∶vD＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆
不一定平衡
在单位时间内生成了n ml B，同时消耗了q ml D
不一定平衡
压强
m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定)
平衡
m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定)
不一定平衡
混合气体
的(eq \x\t(M)r)
eq \x\t(M)r一定，当m＋n≠p＋q时
平衡
eq \x\t(M)r一定，当m＋n＝p＋q时
不一定平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量的变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定
平衡
密度
密度一定
不一定平衡
颜色
含有有色物质的体系颜色不再变化
平衡
t/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6