化学人教版（2019）必修第二册 化学反应的速率与限度2 课件

(共126张PPT)
化学反应的速率与限度
第1课时　化学反应的速率
一、化学反应速率的含义及表示方法：
【微思考】
（1）在反应C（s）+CO2（g） 2CO（g）中，能否用C来表示该反应的速率？
提示：不能。反应前后固体或纯液体的浓度几乎不发生变化，故不能用于表示化学反应速率。
△
====
（2）化学反应速率能否表示某反应瞬间的速率？
提示：化学反应速率是一段时间内的平均速率，而不是瞬间速率。
二、 影响化学反应速率的因素：
1．内因：影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。
【想一想】
形状大小相同的铁块和铝块分别与等浓度的盐酸反应，生成氢气的速率哪个快？
提示：铝。决定反应速率快慢的主要因素是反应物本身的性质。
2．外因：
（1）实验探究：
①催化剂的影响：
实验操作
实验现象 _______________________________ _____
实验结论 _______________________
加入FeCl3溶液产生气泡的速率明显
加快
催化剂可以加快反应速率
②温度的影响：
实验操作
实验现象 _______________________________ ___________________________
实验结论 _________________
浸在热水里的试管中产生气泡的速
率明显快于浸在冷水中的试管
温度越高速率越快
③浓度的影响：
实验操作
实验现象 _________________________________
实验结论 _____________________
不加水的试管中产生气泡的速率更快
浓度越大反应速率越快
（2）外界因素对速率的影响：
其他条件不变时，改变某一条件：
影响因素 速率变化
催化剂 _____
温度 升高 _____
降低 _____
浓度 增大 _____
减小 _____
加快
加快
降低
加快
降低
影响因素 速率变化
压强（对有气体 参加的反应） 增大 （缩小容器体积） _____
减小 （增大容器体积） _____
加快
降低
【情境·思考】
古代皇室专用版冰箱——“冰鉴”
　　在周朝的时候，古人就发明了一种东西，专门用来保存“冰”。最开始的时候，冰鉴只是用来保存冰，让皇帝解暑用的，而到了后面，有个御膳房的厨师发现：在北方，冬天下雪的时候，寒气可以让食物“更长久”的保鲜，而冰也是一种寒气，所以就发明了用冰鉴进行保鲜。
（1）古代的“冰鉴”和现代的冰箱能够较长时间保存食物的原理是什么？
提示：通过降低温度，降低化学反应的速率，起到延长食品保存时间的作用。
（2）生活中用煤粉代替煤块并向炉膛鼓风，可以使炉火更旺，原理是什么？
提示：增大煤与空气的接触面积，加快反应速率。
知识点一　化学反应速率的正确理解与比较
【重点释疑】
1．正确理解化学反应速率
2．化学反应速率的比较方法：
（1）归一法：
（2）比值法：
比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应
aA+bB cC，要比较v（A）与v（B）的相对大小：
若 →v（A）>v（B）。
3．化学反应速率的计算：
（1）公式法。
v（A）=
（2）“三段式”法。
①写出有关反应的化学方程式。
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
③根据已知条件列方程式计算。
例如，反应　　　mA　+　　nB　　 　　pC
t0 s/mol·L-1 a b 0
转化/mol·L-1 x
t1 s/mol·L-1 a-x
则：v（A）= mol·L-1·s-1、
v（B）= mol·L-1·s-1、
v（C）= mol·L-1·s-1。
【思考·讨论】
（1）锌与稀硫酸反应制取氢气反应中，哪些物质可以表示该反应的速率？
提示：硫酸、硫酸锌。硫酸、硫酸锌溶解于水中，浓度可以表示；锌是固体，浓度几乎不变；由于氢气脱离了溶液，故其浓度无法表示。
（2）对于反应3A（g）+B（g）====2C（g）+2D（g），在不同条件下，用A、B表示的反应速率分别为条件①v（A）=0.6 mol·L-1·min-1；条件②v（B）=0.45 mol·L-1·min-1；则该反应在条件①的速率比条件②的速率快吗？
提示：同一个化学反应，用不同物质表示其反应速率时，数值可能不同，所以比较同一个化学反应的反应速率的相对大小时，不能直接比较数值大小，应先转化为同一物质、同一单位，然后再比较其数值大小，数值越大表明反应越快。将条件①的速率换算成用B表示的速率为v（B）=0.2 mol·L-1·min-1，即条件②的速率比条件①的速率快。
【案例示范】
【典例】（2019·成都高一检测）1 L的密闭容器中，
发生反应4A（s）+3B（g）====2C（g）+D（g），经2 min后B的浓度减少0．6 mol·L-1。对此反应速率的正确表示是（　　）
A．用A表示的反应速率是0.4 mol·L-1·min-1
B．用B、C、D分别表示反应的速率，其比值是3∶2∶1
C．在2 min末的反应速率用B表示是0.3 mol·L-1·min-1
D．在这2 min内用B表示的速率的值逐渐减小，用C表示
的速率的值逐渐增大
【解题指南】解答本题要注意以下3点：
（1）同一个反应用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比。
（2）化学反应速率是某物质在单位时间内浓度的变化值，属于平均速率。
（3）不用固体和纯液体表示反应速率。
【解析】选B。A为固体，一般不用固体表示反应速率，所以A项错误；同一反应中，用不同物质表示的速率与方程式中各物质的计量数成正比，B项正确；反应速率为平均值，并非2 min末的速率，所以C项错误；同一时间段内，用反应物、生成物表示的速率的意义是相同的，变化趋势也是一样的，D项错误。
【母题追问】（1）上题2 min内用C表示的速率为________。
提示：0.2 mol·L-1·min-1。v（B）=0.6 mol·L-1 ÷
2 min =0.3 mol·L-1·min-1，则v（C）=v（B）÷3×2
=0.2 mol·L-1·min-1。
（2）上题2 min内减少的A的物质的量为________。
提示：0.8 mol。2 min内减少的n（B）=0.6 mol·L-1
×1 L=0.6 mol，则n（A）=n（B）÷3×4=0.8 mol。
【迁移·应用】
1．（2019·滁州高一检测）一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，下列对该反应的推断合理的是（　　）
A．该反应的化学方程式为3B+4D 6A+2C
B．反应进行到1 s时，v（A）=v（D）
C．反应进行到6 s时，B的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1
D．反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等
【解析】选C。Δn（A）∶Δn（B）∶Δn（C）∶Δn（D）=（1.2-0） mol∶（1.0-0.4） mol∶（1.0-0.2） mol
∶（0.4-0） mol=6∶3∶4∶2，所以化学方程式为
3B+4C 6A+2D，A错误；不论在什么时刻，用各物质表示的速率之比等于化学计量数之比，B、D错误。
2．在2A+B====3C+4D反应中，表示该反应速率最快的是（　　）
A．v（A）=0．5 mol·L-1·s-1　
B．v（B）=0．3 mol·L-1·s-1
C．v（C）=0．8 mol·L-1·s-1
D．v（D）=1 mol·L-1·s-1
【解析】选B。用反应速率判断反应快慢的方法，首先把各物质的反应速率除以其化学方程式中的化学计量数：A选项 =0.25 mol·L-1·s-1，B选项 =0.3 mol·L-1·s-1，C选项 mol·L-1·s-1，D选项 =0.25 mol·L-1·s-1；然后比较大小，B选项最大。
【补偿训练】
（2019·聊城高一检测）反应A（g）+3B（g）====2C（g）+2D（g）在四种不同情况下的反应速率分别为①v（A）=0.45 mol·L-1·min-1　②v（B）=0.6 mol·L-1·s-1　③v（C）=0.4 mol·L-1·s-1　④v（D）=0.45 mol·L-1·s-1，该反应进行的快慢顺序为（　　）
A．④>③=②>①　　　　　B．④<③=②<①
C．①>②>③>④　　　　　D．④>③>②>①
【解析】选A。若将各反应速率均转化为以B表示的
反应速率，且以mol·L-1·s-1为单位，①、②、③、④表示的速率分别是0.022 5 mol·L-1·s-1、0.6 mol·L-1·s-1、0.6 mol·L-1·s-1、0.675 mol·L-1·s-1，故A正确。
知识点二　化学反应速率的影响因素
【重点释疑】
1．内因：
2．外因：
在其他条件相同时，改变某一条件：
影响因素 影响结果
浓度 增大反应物的浓度，速率加快；
减小反应物的浓度，速率减慢
温度 升高温度，速率加快；
降低温度，速率减慢
压强 增大气态反应物的压强，速率加快；
减小气态反应物的压强，速率减慢
影响因素 影响结果
催化剂 使用催化剂能极大地加快反应速率
固体反应物 的表面积 增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快；减小固体反应物的表面积，化学反应速率减慢
其他 形成原电池、使用合适的溶剂等也影响化学反应速率
【易错提醒】（1）由于增大反应物浓度造成的反应速率减慢，此时要考虑常温下铁和铝在浓硫酸和浓硝酸中的钝化。例如，铁和稀硫酸生成氢气的反应，若将稀硫酸换成浓硫酸，发生钝化，反应不进行。
（2）中学阶段一般只讨论其他条件相同时，改变一个条件对化学反应速率的影响。
【知识拓展】压强对反应速率的影响
有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变。
（1）压缩体积或充入反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率。
（2）体积不变，充入不参与反应的气体。虽然总的压强增大，但反应物浓度不发生变化，故化学反应速率不变。
【思考·讨论】
（1）实验室常用30%左右的硫酸与足量的锌粒反应制取H2，当反应一段时间后，气泡变得稀少了，如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又会重新增多起来，原因是什么？
提示：反应的离子方程式为Zn+2H+====Zn2++ H2↑。c（H+）的大小影响着该反应的反应速率。气泡变稀少了，是因为c（H+）减小了，反应速率减慢。添加一些适当浓度的硫酸溶液，由于溶液中c（H+）又迅速增大，因而反应速率加快，产生气泡的速率又加快了。
（2）在恒压条件下，发生反应N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），向容器中通入氦气，化学反应速率如何变化？
提示：减小。总压强不变，通入氦气体积增大，反应物的浓度减小，反应速率减小。
（3）在恒容条件下，发生反应N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），向容器中通入氦气，化学反应速率如何变化？
提示：不变。容器体积不变，通入氦气，反应物的浓度不变，反应速率不变。
【案例示范】
【典例】（2019·黄冈高一检测）下列条件下的反应，放出氢气最快的是（　　）
金属（相同粉末状） 和物质的量（mol） 酸的浓度 和体积（mL） 反应
温度
A Fe 0.1 3 mol·L-1 HCl 10 20℃
B Al 0.1 3 mol·L-1 HCl 10 20℃
C Cu 0.1 4 mol·L-1 H2SO4 10 20℃
D Mg 0.1 6 mol·L-1 HNO3（稀） 10 20℃
【思维建模】分析影响化学反应速率因素的一般步骤
【解析】选B。因决定化学反应速率的因素是反应物本身的性质，在上述金属中镁的活泼性最强，但硝酸与金属反应得不到氢气，4 mol·L-1 H2SO4中氢离子的浓度为8 mol·L-1，但Cu不与稀硫酸反应，金属与酸反应的本质是与氢离子反应，3 mol·L-1 HCl中氢离子的浓度为3 mol·L-1，Al比Fe活泼，所以放出氢气最快的是Al。
【方法规律】 分析判断反应速率大小时应遵循的思路
【迁移·应用】
1．（2019·邯郸高一检测）下列条件一定能使化学反应速率增大的是（　　）
①增加反应物的物质的量 　 ②升高温度　
③缩小反应容器的体积　 ④加入生成物
A．只有②　 B．②③
C．①② D．全部
【解析】选A。增加反应物的物质的量不一定改变反应物的浓度。反应物、生成物为固态或纯液态时增加反应物的物质的量，都不影响反应速率，①④错误；缩小反应容器的体积可以增大有气体参与的反应的化学反应速率，对没有气体参与的反应的反应速率无影响。
2．（2019·淄博高一检测）下列有关反应速率的说法正确的是（　　）
A．用铁片和稀硫酸反应制氢气时，改用98%的硫酸可以加快反应速率
B．100 mL 2 mol·L-1的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变
C．SO2的催化氧化反应是一个放热的反应，所以升高温度，反应速率变慢
D．汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强反应速率变慢
【解析】选D。铁和浓硫酸钝化，所以错误，不选A；加入氯化钠溶液，盐酸的浓度减小，所以速率减慢，不选B；升温，反应速率加快，错误，不选C；减小压强，反应速率减慢，正确，选D。
【补偿训练】
1．对于硫酸工业中SO2的催化氧化反应2SO2+O2
2SO3，下列说法错误的是（　　）
A．使用催化剂能加快化学反应速率
B．增大压强对反应速率无影响
C．降低反应温度，化学反应速率减慢
D．增大O2浓度，化学反应速率增大
【解析】选B。使用催化剂，加快反应速率，A项正确；该反应为气相反应，增大压强可增大反应物的浓度，则反应速率增大，B项错误；降低温度，化学反应速率降低，C项正确；增大O2浓度，化学反应速率增大，D项正确。
2．（2019·潍坊高一检测）下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是（　　）
A．抗氧化剂　　　 B．调味剂
C．着色剂 D．增稠剂
【解析】选A。抗氧化剂能阻止或延缓食品的氧化变质，与反应速率有关，故A正确；调味剂是为了增加食品的味道，与反应速率无关，故B错误；着色剂是为了给食品添加某种颜色，与反应速率无关，故C错误；增稠剂可以提高食品的黏稠度，使食品加工体系更趋于稳定状态，与反应速率无关，故D错误。
【素养提升】
2019年7月1日，《上海市生活垃圾管理条例》正式施行，上海开启了生活垃圾分类 “强制时代”。按照总体部署，继上海之后，全国另外45座城市也将跟进实施生活垃圾强制分类。
生活中有很多资源容易被浪费，如废铁、旧塑料等。为了变废为宝，某同学利用废铁片与盐酸的反应制备氢气时，经过测定产生H2的速率随时间的变化如图所示。
（1）对于该反应，影响反应速率的因素有哪些？
提示：这是固体与水溶液之间进行的反应，影响反应速率的因素有盐酸的浓度、温度和铁片的表面积。
（2）分析O～a段产生氢气速率几乎为零的原因？
提示：废铁片的表面有铁锈，开始阶段盐酸先与铁的氧化物反应，无氢气产生。
（3）随着反应的进行盐酸的浓度逐渐减小，但a～b段产生氢气的速率却逐渐增大的原因是什么？
提示：铁与盐酸的反应是放热反应，放出的热量使溶液的温度升高，使反应速率增大，且增大的程度大于盐酸浓度减小使速率减小的程度，故速率逐渐增大。
（4）b～c段产生氢气的速率逐渐减小的原因是什么？
提示：随着反应进行到最后阶段，发生反应的反应物的量减小，放出的热量减小，盐酸浓度减小使速率减小起到了主要作用，故速率逐渐减小。
（5）还可以采取什么措施加快该反应的速率？
提示：将铁片粉碎、滴入几滴硫酸铜溶液等。
【课堂回眸】
第2课时　
化学反应的限度　
化学反应条件的控制
一、 化学反应限度
1．可逆反应：
【想一想】
什么是可逆反应？它有什么特点？
提示：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应叫可逆反应。特点如下：
2．化学平衡的建立：
（1）化学平衡建立的分析：
①浓度对速率的影响的角度：
在一定条件下，向反应容器中加入N2和H2发生反应：
N2+3H2 2NH3。
浓度 速率变化 v正、v逆关系
开始 反应物浓度_____ v正_____ v正__v逆
生成物浓度_____ v逆_____
变化 反应物浓度_____ v正_____ v正__v逆
生成物浓度_____ v逆_____
平衡 反应物浓度_____ v正_____ v正__v逆
生成物浓度_____ v逆_____
最大
最大
最小
最小
＞
减小
减小
增大
增大
＞
不变
不变
不变
不变
=
②利用速率—时间（v-t）图象分析：
（2）化学平衡状态的概念：在一定条件下，可逆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都_________，达到一种表面静止的状态。
不再改变
【想一想】
在已达到平衡的可逆反应2SO2+O2 2SO3中，由18O2代替等物质的量的O2。一段时间后，18O存在于哪些物质中？
提示：化学平衡是动态平衡，18O2代替等物质的量的O2后，18O2与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3分解，使SO2、O2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。
（3）化学反应的限度：
①化学平衡状态是可逆反应达到给定条件下所能达到的_________。
②任何可逆反应在给定条件下的进行程度都有一定的限度。
③改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，即改变该反应的化学平衡。
最大程度
【巧判断】
（1）一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应所能达到的最大限度。（　　）
提示：×。化学平衡状态是可逆反应达到给定条件下所能达到的最大程度，条件改变限度可能改变。
（2）化学反应达到平衡状态时，该反应停止了。（　　）
提示：×。可逆反应是动态平衡。
（3）可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等。（　　）
提示：×。可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度不再改变，并非相等。
二、化学反应条件的控制
1．目的：
2．化工生产中反应条件的调控：
（1）考虑因素：
化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件
的_____和___________。
成本
实际可能性
（2）实例——合成氨生产条件的选择：
【情境·思考】
生活中有很多现象都存在化学知识，如炉火越扇越旺，但蜡烛的火焰一扇就灭。
（1）同样是扇风结果为什么不同，试解释其中的原因？
提示：“炉火越扇越旺”是扇风为燃烧提供了足量的氧气促进燃烧；“蜡烛的火焰一扇就灭”是由于空气流动带走大量的热量，使温度降低，低于了蜡烛的着火点。
（2）为了提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？
提示：①燃料与空气或氧气接触，且空气要适当过量。②尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。③尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热量，提高热能的利用率。
知识点　化学反应（限度）平衡状态的理解和判断
【重点释疑】
1．化学平衡状态的特征——“五字诀”：
2．化学平衡状态判断“三关注”“一等一不变”
（1）三关注：
①关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；
②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；
③关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
（2）一等一不变：
【易错提醒】（1）化学平衡的实质是同种物质的正、逆反应速率相等。用不同物质的正、逆反应速率判断是否达到化学平衡状态时，要根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，转化为同种物质的速率进行比较。
（2）利用v（正）=v（逆）>0判断平衡状态时注意：反应速率必须是一正一逆，不能都是v（正）或都是v（逆）。
【思考·讨论】
某恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2A（g）+B（g） 3C（g）+D（s），混合气体的压强不再改变能否表明该反应已达到平衡状态？
提示：不能。D是固体，反应前后气体的物质的量不变，由于容器的体积不变，故气体的压强始终不变，因此压强不再改变，不能表明该反应已达到平衡状态。
【案例示范】
【典例】在一个体积固定的密闭容器中，进行的可逆
反应A（s）+3B（g） 3C （g）。下列叙述中表明可逆反应一定达到平衡状态的（　　）
①C的生成速率与C的分解速率相等；②单位时间内生成a mol A，同时生成3 a mol B；③B的浓度不再变化；④混合气体总的物质的量不再发生变化；⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶3；⑥混合气体的密度不再变化
A．①②③　　 B．①③④⑥　　
C．①③⑥　　 D．①③④
【思维建模】解答有关化学平衡标志的思维流程如下：
【解析】选C。①C的生成速率与C的分解速率相等，说明正逆反应速率相等，故①正确；②化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，都存在单位时间内生成a mol A，同时生成3 a mol B，故②错误；③当反应达到化学平衡状态时，各物质的浓度不变，故③正确；④气体反应物与气体生成物的化学计量数之和相等，无论是否达到平衡状态，混合
混合气体总的物质的量都不变，故④错误；⑤平衡时各物质的物质的量取决于起始配料比以及转化的程度，不能作为判断是否达到平衡状态的依据，故⑤错误；⑥A为固体，当气体的总质量不变时，反应达到平衡状态，故⑥正确。
【母题追问】（1）混合气体的平均相对分子质量不变能否说明该反应达到平衡？
提示：能。根据M= ，A是固体，反应前后气体的物质的量不变，但质量是改变的，因此当平均相对分子质量不再改变时，说明达到平衡。
（2）若A为气体，①～⑥中能够说明反应达到平衡状态的有哪些？
提示：①③④。A为气体，则反应前后气体的总物质的量不相等，则④能够说明达到平衡；气体的质量和体积都不变，则密度始终不变，不能说明达到平衡。其他与原题一致。
【迁移·应用】
　（2019·淮北高一检测）在恒温下的密闭容器中，有可逆反应：2NO+O2 2NO2（正反应为放热反应），不能说明已经达到平衡状态的是（　　）
A．正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等
B．反应容器中压强不变
C．混合气体颜色深浅保持不变
D．混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化
【解析】选A。该反应是一个反应前后气体物质的量不相等的反应，因此混合气体的平均相对分子质量、压强以及颜色保持不变，即说明达到平衡。A中表示的速率虽然方向相反 ，但速率之比不等于化学计量数之比，即应该是正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率的2倍相等，故A错。
【补偿训练】
1．（2019·宿州高一检测）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 A2同时生成n mol 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 AB同时生成n mol B2
D．单位时间内生成n mol A2同时生成n mol B2
【解析】选C。在一定条件下，判断一个反应是否达到平衡，主要看正逆反应速率是否相等，体系中各组分的浓度（或含量）是否保持不变。A项中，生成A2是逆反应，生成AB是正反应。显然v（正）的量保持不变，在其他条件一定时，反应从开始至反应达到平衡压强就一直保持不变，故压强不变不能说明反应是否达到平衡状态；C项中，表明v（正）=v（逆），反应已达到平衡状态；D项中，只说明了逆反应速率，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应在进行，生成A2和B2的物质的量之比始终为1∶1。
2．相同温度和压强下，在容积为2 L的密闭容器中发生反应：2HI H2+I2（g），达到平衡状态的标志是（　　）
A．c（H2）保持不变
B．c（H2）=c（I2）
C．2v正（HI）=v逆（I2）
D．拆开2 mol H—I共价键，同时生成1 mol H—H共价键
【解析】选A。在一定条件下的可逆反应中，如果正、逆反应速率相等，各组分的百分含量保持不变，则达到化学平衡状态。A项，c（H2）保持不变，符合要求；B项，c（H2）=c（I2），不一定是保持不变，不符合要求；C项，应为v正（HI）=2v逆（I2），错误；D项，拆开2 mol H—I共价键是正反应，同时生成1 mol H—H共价键，也是正反应，错误。
3．（2019·青岛高一检测）N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）在体积不变的密闭容器中反应，下列叙述表示处于化学平衡状态的是（　　）
A．N2、H2、NH3的浓度比为1∶3∶2的状态
B．混合气体的密度不随时间而变化
C．当有1 mol N≡N键断裂时，有6 mol N—H键断裂
D．单位时间内消耗a mol N2的同时，消耗3a mol的H2的状态
【解析】选C。A中，N2、H2、NH3的浓度比等于化学计量数之比时，不能确定是否处于平衡状态，因为无法以v正=v逆和浓度是否不变进行判断。B中，因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变，则无论平衡与否，混合气体的密度均不变化。C中，当有1 mol N≡N键断裂时，相当于生成2 mol NH3（1 mol NH3中含有3 mol N—H键），即生成6 mol N—H，与有6 mol
N—H键断裂符合v（NH3）正=v（NH3）逆，故处于化学平衡状态。D中，消耗a mol N2的同时消耗3a mol H2是同向的，不管平衡与否，只要N2和H2反应就一定符合该比例。
【素养提升】
化学平衡是一个相对静止的状态，是可逆反应在一定条件下达到的最大限度。回答有关硫酸制备中重要反应2SO2+O2 2SO3的有关问题：
（1）对于该反应的下列判断正确的有哪些？
①2 mol SO2和足量的O2反应，必生成2 mol SO3
②平衡时SO2、O2、SO3的分子数之比为2∶1∶2
③平衡时SO2的消耗速率必定等于O2的生成速率的2倍
④平衡时SO2的浓度必为O2浓度的2倍
提示：③。由于该反应是可逆反应，反应不可能完全进行，所以2 mol SO2和足量的O2反应，产生的SO3的物质的量必然小于2 mol，①错误；在反应过程中，SO2、O2、SO3这几种物质的分子数之比为2∶1∶2，但是平衡时不一定是这种关系，②错误；因为在平衡时任何物质的消耗速率与产生速率相同，在任何时刻SO2的消耗速率必定等于O2的消耗速率的2倍，当SO2
的消耗速率等于O2生成速率的2倍时，则说明O2的消耗速率等于O2生成速率，因此反应达到平衡状态，③正确；如果起始加入的SO2、O2的比例不是2∶1，则达到平衡时SO2的浓度不是O2浓度的2倍，④错误。
（2）加快该反应速率的因素有哪些？
提示：使用催化剂、升高温度、增大反应物浓度、增大压强等。
（3）以下是该反应在不同条件下达到平衡状态时SO2的转化率。
　　 压强 温度 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 10MPa
400℃ 99.2% 99.6% 99.7% 99.9%
500℃ 93.5% 96.9% 97.8% 99.3%
600℃ 73.7% 85.8% 89.5% 96.4%
从以上数据分析，最好选择的反应条件是什么？选择时考虑的因素有哪些？
提示：选择400℃、0.1MPa。选择适宜的反应条件，既可以增大反应速率，缩短生产周期，又可以达到较大的反应限度，从而获得较大的产率。
【课堂回眸】
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