高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第二节 化学平衡第1课时导学案

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第1课时 化学平衡状态及其判断
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01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
一、可逆反应
1.可逆反应的概念：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化学反应。
2.表示方法：可逆反应在写化学方程式时不用“”而用“”。如工业制硫酸时，SO2与O2的反应是可逆反应，化学方程式为。
3.可逆反应的特点：
①双向：向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行。
②双同：由正反应和逆反应2个反应组成，分别用v(正)和v(逆)来衡量各自反应进行的快慢，并同时进行。
③共存：反应不能进行到底，反应物和生成物同时存在。
④相反：正反应和逆反应的热效应相反。
⑤限度：若条件保持一定，最终都会建立一个化学平衡状态，即可逆反应在一定条件下有限度，任一组分的转化率都小于100%，即不能全部转化。
【特别提醒】①不管反应方程式如何书写，向右方向进行的反应叫正反应，向左方向进行的反应叫逆反应。一个可逆反应是2个反应组成的体系，含有2个反应速率：v(正)和v(逆)来表示各相应反应的快慢程度，v(正)与v(逆)既相互联系又各自独立。
②可逆反应的概念中的关键词是同一条件，条件不同的两个反应不可能互为可逆反应。
③可逆反应的核心是不能进行到底。
二、化学平衡状态
1.概念：在一定条件下的可逆反应中，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度保持不变的状态。
2.建立：
（1）对于只加入反应物从正向建立的平衡：
（2）对于只加入生成物从逆向建立的平衡：
【名师点拨】化学平衡状态既可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立，或者同时从正、逆两方向建立。
3.化学平衡的特征
（1）逆:可逆反应；
（2）动:化学平衡是一种动态平衡，v（正）=v（逆）≠0；
（3）等:正反应速率=逆反应速率；
（4）定:反应物和生成物的质量或浓度保持不变；
（5）变:条件改变，平衡状态可能改变，新条件下建立新的化学平衡。
4、化学平衡的标志
1）动态（速率）标志（本质标志）：v正＝v逆≠0
（1）同一组分的生成速率和消耗速率相等
（2）不同物质，必须标明是“异向”的反应速率关系，正逆反应速率比等于化学计量数之比
2）宏观（静态）标志：某些量开始变化，后来不变，即变量不变。
（1）一定达到平衡的情况
①某组分的质量、物质的量、浓度、颜色不再变化
②反应物的转化率不再变化
（2）特殊情形
①绝热容器：容器的温度不变时，一定达到平衡状态
②可逆电池：电流或电压等于零时，一定达到平衡状态
（3）判断化学平衡状态的常用公式
①混合气体的密度：ρ＝＝
②混合气体的平均摩尔质量：＝＝
③气体状态方程：PV＝nRT
3）限度标志
（1）反应物的转化率最小，百分含量最小
（2）生成物的产率最小，百分含量最小

（3）图像获取
①前提：在少个相同的容器中，加入相同量的反应物
②过程：测相同时间内，不同条件下相关量，描点绘出图像
（4）图像解读
①极限点：刚好达到平衡
②极限点前：非平衡点，受速率控制，加催化剂，反应物的转化率变小
③极限点后：新平衡点，受平衡控制，加催化剂，反应物的转化率不变
4）几种特殊反应的平衡依据
（1）量比不变型
①反应物或生成物量的比不变，不一定达到平衡状态
②反应物和生成物量的比不变，一定达到平衡状态
（2）量相等型
①反应物和生成物的量相等，不一定达平衡状态
②反应物和反应物的量相等，不一定达平衡状态
③量不变≠ 量相等≠ 量或量的比等于某一具体的数
（3）等体反应型：3A（g）2B（g）+C（g）
①恒温恒压：混合气体的体积不变，一定达到平衡状态
②恒温恒容：混合气体的压强不变，不一定达到平衡状态
（4）固液参与型：2A（g）2B（g）+C（s）
①混合气体的密度不变，一定达到平衡状态（恒T、V）
②混合气体的平均摩尔质量不变，一定达到平衡状态
（5）固液分解型：2A（s）2B（g）+C（g）
①混合气体的密度不变，一定达到平衡状态（恒T、V）
②混合气体的平均摩尔质量不变，不一定达到平衡状态
③某种气体组分的物质的量分数不变，不一定达到平衡状态
5）注意平衡标志和平衡特征的区别
（1）平衡标志：能够说明反应达到平衡状态的某些事实
（2）平衡特征：平衡时存在的某些事实，但不一定能用于判断是否达到平衡
【易错归纳】下列标志不能判断化学反应是否达到平衡
①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
②恒温恒容下的气体体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2OI(g)O2(g)＋I2(g)。
③全是气体参加的气体体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2OI(g)O2(g)＋I2(g)。
④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√ ”)
（1）可逆反应中反应物与产物共存。( )
（2）和反应生成与分解生成和互为可逆反应。( )
（3）可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应。( )
（4）化学平衡状态时，反应物与生成物的浓度/含量保持不变。( )
（5）一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。( )
（6）所有的化学反应都存在化学平衡状态。( )
（7）当一个可逆反应达到平衡状态时，体系中只存在生成物。( )
（8）化学平衡状态时，所有物质的速率都相等。( )
(9)平衡状态是一种静止的状态，反应物和生成物的浓度已经不再改变。( )
(10)对于反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)和I2(g)+O2(g)⇌2OI（g），在恒温恒容条件下，当压强或密度保持不变时，均能说明上述反应达到化学平衡状态。( )
2.一定温度下，在容积为的密闭容器内，通入一定量的和空气，在给定条件下发生反应生成的物质的量浓度变化如下图所示：
（1）不能说明反应已达平衡状态的是___________。
A．B．压强不变
C．浓度不再发生变化D．密度不变
（2）根据图上信息，从反应开始到第一次达到平衡状态时，的平均反应速率为 。
（3）在时，可能改变的条件是___________。
A．降低温度B．增加浓度C．减小压强D．增加浓度
（4）对于该反应，能否通过改变条件使完全转化为？ (选填“能”或“不能”，原因是 。
►问题一 可逆反应及其特点
【典例1】在一定量的密闭容器中进行反应：。已知反应过程中某一时刻N2、O2、NO3的浓度分别为、、。当反应达到平衡时，可能存在的数据是
A．N2为，O2为
B．N2为
C．N2、O2均为
D．NO3为
【解题必备】1.概念：在同一条件下，既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
2.特点：三同一小
①相同条件下；
②同时进行；
③反应物与生成物同时存在；
④任一组分的转化率均小于100%，即不能全部转化。
3.表示：在方程式中用“”表示，而不用“”表示。
4.极端假设法确定各物质浓度范围
可逆反应的平衡物理量一定在最小值和最小值之间，但起始物理量可以为最小值或最小值。
【变式1-1】在下列反应CO+O2OCO2+O2中，加入后，则存在于
A．只存在于CO和中B．只中存在于中
C．只存在于CO中D．存在于CO、、
【变式1-2】在一个密闭容器中发生如下反应：，反应过程中基一时刻测得、、的浓度分别为、、，当反应达到平衡时，可出现的数据是
A．
B．，
C．
D．
►问题二 化学平衡状态的判断
【典例2】氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。已知某温度下，往一恒容密闭容器中加入发生反应。在时达到平衡。可判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是
A．氨基甲酸铵的浓度不再发生变化B．气体的体积分数不再改变
C．气体的平均摩尔质量不再改变D．气体的密度不再改变
【解题必备】化学平衡状态的判断
（1）判断方法分析
（2）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＋bBcC＋dD，eq \f(v正A,v逆B)＝eq \f(a,b)时，反应达到平衡状态。
（3）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、质量分数等)不变。
③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。
④绝热容器中温度不变。
⑤密度eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ρ＝\f(m,V)))不变(注意容器中的气体质量或体积变化)。
⑥平均相对分子质量eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(M＝\f(m,n)))不变(注意气体质量或气体物质的量变化)。
总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。
【变式2-1】在一定温度下，可逆反应 A(g)+B(g)C(g)+D(g) 达到平衡的标志是
A．反应混合物中A、B、C、D 的质量分数都不再变化
B．反应混合物中A、B、C、D 的分子数相同
C．反应混合物的压强保持不变
D．单位时间内生成 a ml C，同时生成a ml D
【变式2-2】一定温度下，在恒容、密闭容器中发生反应：。当反应达到化学平衡状态时，下列说法正确的是
A．全部转化为B．和的浓度一定相等
C．正、逆反应速率相等且等于零D．的浓度不再发生变化
1．一定条件下的密闭容器中，可逆反应达到平衡时，下列说法正确的是
A．正反应速率为0
B．、、的百分含量相等
C．的浓度不再随时间的变化而变化
D．、、的物质的量之比为1∶3∶2
2．在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和，在一定条件下发生反应：。下列不能说明该反应已达到平衡状态的是
A．反应速率
B．容器内压强不再随时间变化而发生变化
C．容器内气体的平均相对分子质量不再改变
D．容器内
3．利用合成甲醇也是有效利用资源的重要途径。将原料气充入某一恒容密闭容器中，只发生，在不同催化剂作用下，反应min时的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A．使用催化剂Ⅰ时，d点未达到平衡
B．c点转化率比a点低的原因一定是催化剂活性降低
C．温度下的反应速率小于温度下的反应速率
D．若a点时，，则此条件下反应已达到最小限度
4．在一定温度下，某反应⇌体系中，随反应时间的变化如下表：
该反应处于平衡状态的时间区域为
A．B．C．D．
5．煤的气化可获得清洁燃料，是实现煤的综合利用的一种重要途径，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。一定条件下，在容积不变的密闭容器中进行如下反应：C(s)+O2O(g)CO(g)+O2 (g)。关于该反应达到化学平衡状态的叙述正确的是
A．O2O完全转化为CO和O2B．O2的浓度保持不变
C．正、逆反应速率相等且均为零D．O2O、CO的物质的量之比为1∶1
6.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 O-S的同时，也断裂1 ml O-O
C．体系的温度不再改变
D．
7．可逆反应：在恒容密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是
①单位时间内生成的同时生成
②单位时间内生成的同时生成
③用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
8．Ⅰ.恒温恒容下，将2ml气体A和2ml气体B通入体积为2L的密闭容器中，发生如下反应：2A(g)+B(g) xC(g)+2D(s)，2min后反应达到平衡状态，此时剩余1.2mlB，并测得C的浓度为1.2ml/L。
（1）从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为 。
（2）x= 。
（3）下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志是________(填字母)。
A．压强不再变化
B．气体密度不再变化
C．气体平均相对分子质量不再变化
D．A的消耗速率与B的消耗速率之比为2：1
Ⅱ.在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mlCO2和3mlO2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3O2(g)CO3OO(g)+O2O(g)△O=-49.0kJ/ml。测得CO2和CO3OO(g)的浓度随时间变化如图所示。
（4）氢气的转化率= 。
1．一定温度下的密闭容器中发生可逆反应，一定能说明该反应已达到平衡状态的是
A．3v逆(O2) = 2v正(NO3)B．容器中气体的密度不发生变化
C．n(NO3)：n(O2) = 2：3D．生成1mlN2的同时生成2mlNO3
2．工业制硫酸中的一步重要反应是：。在一定条件下的密闭容器中进行反应，下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是
A．的质量保持不变B．的含量保持不变
C．正反应和逆反应的速率相等D．和的物质的量之比
3．已知 。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1ml 与1ml ，下列说法正确的是
A．充分反应后，放出热量为a kJ
B．当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达平衡
C．当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为l∶2
D．若增小Y的浓度，正反应速率增小，逆反应速率减小
4．在一定温度下的恒容密闭容器中，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。
其中能说明反应NO2COONO4(s)2NO3(g)+CO2(g)达到平衡状态的有几项
A．2B．3C．4D．5
5．通过热分解O2S可获得氢气和单质硫，反应为。在一定温度下，向恒容密闭容器中充入一定量的O2S进行上述反应，下列表述能判断该反应达到化学平衡状态的是
A．
B．容器中混合气体的平均密度不再变化
C．容器中混合气体总压强不再发生变化
D．单位时间内，消耗1mlO2S同时生成1mlO2
6．可逆反应，在容积恒定的密闭容器中反应，下列说法能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是
①单位时间内生成n ml的同时生成2n ml
②单位时间内生成n ml的同时生成2n ml
③用、、表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④各气体的浓度不再改变的状态
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．①③④⑤B．②③⑤⑦C．①④⑥⑦D．①②③④⑤⑥⑦
7．在一定温度下，容积一定的密闭容器中发生反应，当下列物理量不再发生变化时，不能表明反应已达平衡的是
A．混合气体的密度B．混合气体的压强
C．的体积分数D．的分解速率与生成速率相等
8．某可逆反应在体积为5L的密闭容器中进行，0~3min内各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)：
（1）该反应的化学方程式为 。
（2）反应开始至2min时，B的平均反应速率为 。
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是 (填标号)。
a．v(A)=2v(B)
b．容器内压强保持不变
c．2v逆(A)=v正(B)
d．容器内混合气体的密度保持不变
e．c(A)∶c(B)∶c(C)=2∶1∶2
f．混合气体的平均相对分子质量保持不变
（4）在密闭容器里，通入a mlA(g)、b mlB(g)、c mlC(g)，发生上述反应，当改变下列条件时，反应速率会减小的是___________(填标号)。
A．降低温度B．加入催化剂
C．增小容器体积D．恒容下，充入Oe
1．掌握可逆反应的概念，了解可逆反应的特点。
2．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。
重点:可逆反应及化学平衡状态的判断。
难点:化学平衡状态的理解。
过程
正、逆反应速率
反应物、生成物的浓度
反应开始
v（正）最小
v（逆）＝0
反应物浓度最小，生成物浓度为零
反应过程中
v（正）逐渐减小，
v（逆）逐渐增小
反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增小
平衡状态时
v（正）= v（逆）
各组分的浓度不再随时间的变化而变化
过程
正、逆反应速率
反应物、生成物的浓度
反应开始
v（逆）最小
v（正）＝0
生成物浓度最小，反应物浓度为零
反应过程中
v（逆）逐渐减小，
v（正）逐渐增小
生成物浓度逐渐减小，反应物浓度逐渐增小
平衡状态时
v（正）=v（逆）
各组分的浓度不再随时间的变化而变化
化学反应
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
是否平衡
混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或物质的量分数一定
平衡
②各物质的质量或质量分数一定
平衡
③各气体的体积或体积分数一定
平衡
④总体积、总压强、总物质的量一定
不一定平衡
正、逆反
应速率之
间的关系
①单位时间内消耗了m ml A，同时也生成了m ml A
平衡
②单位时间内消耗了n ml B，同时也消耗了p ml C
平衡
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q
不一定平衡
④单位时间内生成了n ml B，同时也消耗了q ml D
不一定平衡
压强
①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q
平衡
②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q
不一定平衡
混合气体的平均相对分子质量
①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q
平衡
②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q
不一定平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时
平衡
气体密度(ρ)
①只有气体参加的反应，密度保持不变(恒容密闭容器中)
不一定平衡
②m＋n≠p＋q时，密度保持不变(恒压容器中)
平衡
③m＋n＝p＋q时，密度保持不变(恒压容器中)
不一定平衡
颜色
反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变)
平衡