人教版高中化学选择性必修1第二章化学反应速率与化学平衡第二节第1课时化学平衡状态学案
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选择性必修1第二章化学反应速率与化学平衡第二节第1课时化学平衡状态学案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 322.6KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-03-13 14:24:45 | ||
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文档简介
第二节 化学平衡
第1课时 化学平衡状态
[课程标准] 1.了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。2.能描述化学平衡状态，能判断化学反应是否达到平衡状态。
任务一 可逆反应的特征及其化学平衡的建立
1.化学平衡研究的对象——可逆反应
(1)定义
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
双向性 指可逆反应分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应
双同性 指正、逆反应是在同一条件下，同时进行
共存性 指反应物的转化率小于100%，反应物与生成物共存
【交流研讨】
碳-14主要应用在以下两个方面：一是在考古学中测定生物死亡年代，即放射性测年法；二是以碳-14标记化合物为示踪剂，探索化学和生命科学中的微观运动。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的粒子有哪些？
提示：14CO2、14CO、14C。可逆反应的正反应和逆反应同时进行。
2.化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度均保持不变，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。
(2)建立过程
反应过程中v正、v逆变化(正反应开始)
以上过程可用v-t图表示为：
(3)特征
1.判断正误，错误的说明其原因。
(1)合成氨反应中，如果N2过量，则可以使H2完全消耗。
________________________________________________________________________
答案：错误；可逆反应不可能进行到底，即使N2过量，也不可能使H2完全消耗。
(2)对于可逆反应，若加入反应物，则反应先向正反应方向进行，停止后再向逆反应方向进行。
________________________________________________________________________
答案：错误；若加入反应物，瞬间反应先向正反应方向进行，当有生成物生成时，正逆反应同时发生，正反应速率减小，逆反应速率增大，直到v正＝v逆≠0。
(3)化学反应达到化学平衡状态时反应物和生成物的浓度相等。
________________________________________________________________________
答案：错误；化学平衡状态时反应物和生成物的浓度不再发生变化，但不一定相等。
(4)化学反应达到化学平衡状态时，反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例。
________________________________________________________________________
答案：错误；化学反应达到化学平衡状态时，反应混合物中各组分的浓度与化学方程式中对应物质的化学计量数之比没有必然联系。
2.一定温度下，在2 L的恒容密闭容器内发生的反应中，M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。
请回答下列问题：
(1)该反应的化学方程式为______________________________________________________。
(2)在t2时刻存在的等量关系是___________________________________________________，
此时反应是否达到化学平衡状态？______(填“是”或“否”)。
(3)在t3时刻v正______(填“＞”、“＜”或“＝”)v逆，理由是_________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)2N??M
(2)n(M)＝n(N) 否
(3)＝ M和N的物质的量不随时间改变发生变化，反应已达到平衡状态，故v正＝v逆
解析：(1)当N减少4 mol时，M增加2 mol，所以化学方程式为2N??M。(2)t2时刻，n(M)＝n(N)＝4 mol，t2时刻后，N物质的量继续减少，M物质的量继续增加，故仍未达到平衡。
任务二 化学平衡状态的判断
德国化学家哈伯(F.Haber)因发明用氮气和氢气合成氨的方法获得1918年诺贝尔化学奖。合成氨技术是人类科学技术领域的重大突破，使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，加速了世界农业的发展。合成氨反应为N2＋3H22NH3。
1.在一定温度下的恒容密闭容器中发生合成氨的反应，当c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2时，能说明该反应达到平衡状态吗？
提示：不能。当c(N2)、c(H2)、c(NH3)不再随时间变化时，说明反应达到平衡状态，平衡时 N2、H2、NH3的物质的量浓度之比不一定等于其化学计量数之比。
2.合成氨反应中若v正(N2)＝v逆(NH3)，此时反应是否达到平衡状态？3v正(N2)＝v正(H2)呢？
提示：第一种情况不是平衡状态。因为对于同一反应用不同反应物表示反应速率时，反应速率与化学方程式中各物质的化学计量数成正比，平衡时应为2v正(N2)＝v逆(NH3)，第二种情况也不是平衡状态。因为N2和H2都是反应物，在反应的任何时刻都会有3v正(N2)＝v正(H2)，若3v正(N2)＝v逆(H2)说明反应达到平衡状态。
1.化学平衡状态的判定标志
2.化学平衡状态的复杂判据
(1)全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。
(2)对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。
(3)对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。
(4)绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。
(5)全部是气体的非等体积反应，恒压条件下，密度不再变化；对于有固体参与或生成的气体平衡体系，密度不再变化。
总之，要抓住变化的量不变可作平衡的标志；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断是否达平衡的标志。
1.判断下列物理量不再变化是否一定达到平衡状态，达到平衡状态的打“√”，不一定达到平衡状态的打“×”。
(1)恒温、恒容下，CaCO3(s)??CO2(g)＋CaO(s)，反应体系中气体的密度保持不变( )
(2)3H2(g)＋N2(g)??2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1( )
(3)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，氨基甲酸铵达到分解平衡：H2NCOONH4(s)??2NH3(g)＋CO2(g)。
①NH3(g)的体积分数保持不变( )
②气体的平均相对分子质量保持不变( )
(4)一定温度下某容积不变的密闭容器中，可逆反应C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)中气体的平均相对分子质量保持不变( )
答案：(1)√ (2)× (3)①× ②× (4)√
解析：(3)①氨基甲酸铵的分解平衡H2NCOONH4(s)??2NH3(g)＋CO2(g)中，NH3(g)与CO2(g)的体积比始终等于2∶1，NH3(g)的体积分数、气体的平均相对分子质量一直保持不变，NH3(g)的体积分数不变不能作为达到平衡状态的判断依据。(4)可逆反应C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)中，随着反应进行，反应前后气体的平均相对分子质量发生变化，气体的平均相对分子质量保持不变可以作为达到平衡状态的判断依据。
2.在一定温度下的恒容密闭容器中，可逆反应达到平衡状态时，一些宏观物理量恒定不变：a.各物质的浓度不变，b.平衡混合物中各组分的物质的量分数或质量分数不变，c.容器内气体压强不变，d.容器内气体密度不变，e.容器内气体颜色不变。
(1)能说明反应①N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)达到平衡状态的有________(填字母，下同)。
(2)能说明反应②H2(g)＋I2(g) ??2HI(g)达到平衡状态的有________。
(3)能说明反应③2NO2(g) ??N2O4(g)达到平衡状态的有________。
答案：(1)abc (2)abe (3)abce
解析：由于在恒容条件下发生反应，反应①②③在反应前后气体的质量不变，因此不能用气体的密度变化来判断反应是否达到化学平衡状态。反应②是一个气体体积不变的反应，反应前后气体的压强保持不变，也不能用压强的变化来判断反应是否达到平衡状态。①中无有色气体，因此不能用气体的颜色变化来判断反应是否达到平衡状态。
1.一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入2 L密闭容器中，在催化剂存在下进行下列反应2SO2＋O2??2SO3，下列说法中正确的是( )
A.达到平衡时，生成2 mol SO3
B.达到平衡时2v正(SO2)＝v逆(O2)
C.达到平衡时SO2、O2、SO3的分子数之比一定为2∶1∶2
D.当SO3物质的量不再改变时达到平衡状态
答案：D
解析：该反应为可逆反应，达平衡时生成SO3的物质的量小于2 mol，故A错误；化学反应速率与化学计量数成正比，则达到平衡时v正(SO2)＝2v逆(O2)，故B错误；达到平衡时SO2、O2、SO3的浓度不再变化，但其分子数之比不一定为2∶1∶2，故C错误；当SO3物质的量不再改变时，表明正、逆反应速率相等，该反应已经达到平衡状态，故D正确。
2.向2 L恒容密闭容器中通入A、B气体各10 mol，在一定温度下进行反应：3A(g)＋B(g) ??2C(g)＋2D(s)，下列说法不正确的是( )
A.①体系气体密度不变；②B的体积分数不变；③2v逆(A)＝3v正(C)，三种现象均可以说明该反应达到平衡状态
B.①增加D的质量；②向体系中充入He；③抽出A，减小体系压强，三种操作都不能增大逆反应速率
C.对于该反应，无论正反应还是逆反应，升高温度，反应速率均增大
D.某时刻四种物质的物质的量均为6 mol，则反应达到其限度时，2 mol·L－1答案：A
解析：该反应是气体质量减小的反应，在恒容密闭容器中混合气体的密度减小，则体系气体密度不变、2v逆(A)＝3v正(C)均说明正、逆反应速率相等，反应均已达到平衡，假设一段时间后B反应了x mol，则有：
3A(g)＋B(g)??2C(g)＋2D(s)
起始/mol 10 10 0 0
转化/mol 3x x 2x 2x
剩余/mol 10－3x 10－x 2x 2x
B的体积分数为＝＝50%，B的体积分数始终不变，故不能确定反应达到平衡，故A错误；固体的浓度为定值，则增加固体D的质量，在恒容密闭容器中充入He，体系中气体物质的浓度不发生变化，化学反应速率不变，抽出气体A，减小体系压强，反应物浓度减小，化学反应速率减小，所以三种操作都不能增大逆反应速率，故B正确；升高温度，正、逆反应速率均增大，故C正确；由题意可知，假设四种物质的物质的量均为6 mol，根据方程式可知，当6 mol A完全反应时，消耗2 mol B，此时剩余4 mol B，B的物质的量浓度最小，c(B)＝＝2 mol·L－1，当6 mol C完全反应时，生成3 mol B，n(B)＝3 mol＋6 mol＝9 mol，此时B的物质的量浓度最大，c(B)＝ ＝4.5 mol·L－1，因为是可逆反应，B不可能完全转化，所以2 mol·L－13.在一定温度下，容积一定的密闭容器中可逆反应：3Fe(s)＋4H2O(g)??Fe3O4(s)＋4H2(g)达到平衡的标志是( )
A.容器内混合气体的密度不再变化
B.断裂2 mol O—H键的同时形成1 mol H—H键
C.容器内混合气体的压强不再变化
D.消耗3 mol Fe的同时生成1 mol Fe3O4
答案：A
解析：反应3Fe(s)＋4H2O(g)??Fe3O4(s)＋4H2(g)是气体质量减少的反应，反应过程中体积不变，则密度一直减小，当容器内混合气体的密度不再变化时，反应达到平衡，故A正确；断裂2 mol O—H键的同时形成1 mol H—H键都表示的是正反应速率，不能说明反应达到平衡，故B错误；反应3Fe(s)＋4H2O(g) ??Fe3O4(s)＋4H2(g)是气体体积不变的反应，反应过程中压强一直不变，容器内混合气体的压强不再变化时不能说明反应达到平衡，故C错误；消耗3 mol Fe的同时生成1 mol Fe3O4都表示的是正反应速率，不能说明反应达到平衡，故D错误。
4.汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，某新型催化剂能促使NO、CO转化为2种无毒气体。T ℃时，将0.8 mol NO和0.6 mol CO充入容积为2 L的密闭容器中，模拟尾气转化，容器中NO物质的量随时间变化如图。
(1)将NO、CO转化为2种无毒气体的化学方程式是___________________________________。
(2)反应开始至10 min，v(NO)＝__________mol/(L·min)。
(3)下列说法正确的是________(填字母，下同)。
a.新型催化剂可以加快NO、CO的转化
b.该反应进行到10 min时达到化学平衡状态
c.平衡时CO的浓度是0.4 mol/L
(4)反应达到平衡状态的依据________。
a.单位时间内消耗1 mol CO，同时生成1 mol NO
b.CO的浓度与NO浓度均不再变化
c.NO的浓度与CO浓度相等
d.总的物质的量不再改变
答案：(1)2NO＋2CON2＋2CO2
(2)0.02 (3)ab (4)abd
解析：(1)将NO、CO转化为2种无毒气体，可知产物应为氮气和二氧化碳，反应方程式为2NO＋2CON2＋2CO2；(2)反应至10 min时，NO的物质的量由0.8 mol减少至0.4 mol，v(NO)＝＝＝0.02 mol/(L·min)；(3)新型催化剂可以加快NO、CO的反应速率，故a正确；由图像可知该反应进行到10 min时NO的物质的量保持恒定，反应达到化学平衡状态，故b正确；10 min时反应达到平衡状态，NO消耗0.4 mol，结合反应可知CO也消耗0.4 mol，则平衡时CO剩余量为0.2 mol，浓度是0.1 mol/L，故c错误；(4)单位时间内消耗1 mol CO，同时生成1 mol NO，可知正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，故a正确；各组分浓度不再变化是平衡的特征，故b正确；NO的浓度与CO浓度相等，并不能说明各组分浓度不变或者正逆反应速率相等，不能判断反应是否达到平衡状态，故c错误；反应前后气体分子数不相等，当总的物质的量不再改变时反应达到平衡状态，故d正确。
课时测评7 化学平衡状态
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
题点一 可逆反应概念的理解
1.下列反应中，属于可逆反应的是( )
①N2＋3H22NH3，2NH33H2＋N2②2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，
Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3
③CH3CH2OHCH2== CH2↑＋H2O， CH2== CH2＋H2OCH3 CH2＋OH
④2Na＋Cl22NaCl，2NaCl2Na＋Cl2↑
A.① B.①②③
C.①②③④ D.①③④
答案：A
解析：可逆反应是指在同一条件下既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应，符合此条件的只有①。
2.一定条件下，对于反应X(g)＋3Y(g)??2Z(g)，若起始时X、Y、Z的浓度分别为c1 mol·L－1、c2 mol·L－1、c3 mol·L－1(均不为零)。达平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1和0.08 mol·L－1，则下列判断错误的是( )
A.c1∶c2＝1∶3
B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C.平衡时消耗的X和Z的物质的量之比为1∶2
D.c1的取值范围为0答案：B
解析：反应化学方程式中反应物X、Y的化学计量数之比为1∶3，所以反应中X和Y必然以物质的量之比为1∶3消耗，因为达平衡时X和Y的浓度之比为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A项正确；平衡时Y和Z的生成速率之比和化学方程式中二者的化学计量数之比相等，故Y和Z的生成速率之比为3∶2，B项错误；平衡时消耗的X和Z的物质的量之比和化学方程式中二者的化学计量数之比相等，故平衡时消耗的X和Z的物质的量之比为1∶2，C项正确；运用极限法，假设起始时Z的浓度为0 mol·L－1，则c1的最大值为0.14，而c1>0，反应又是可逆的，D项正确。
题点二 化学平衡状态的含义
3.(2023·浙江湖州高二期末)下列对化学反应限度的叙述中，不正确的是( )
A.任何可逆反应在给定的条件下的进程都有一定的限度，不同反应的限度不同
B.可逆反应的最大转化率不能达到100%，所以可逆反应不容易发生
C.化学反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度均不再改变，但物质间的转化仍在进行
D.改变反应条件，化学反应限度可能改变
答案：B
解析：任何可逆反应都有一定的限度，但化学反应不同，限度不同，A正确；可逆反应不可能完全转化，反应物的转化率不可能达到100%，但有些可逆反应容易发生，如氨气溶于水与水反应就是容易发生的可逆反应，B错误；当化学反应达到反应限度时，正、逆反应速率相等，但反应没有停止，生成与消耗的同种物质的物质的量相等，C正确；化学反应限度是在一定条件下的平衡状态，当外界条件发生改变时，正、逆反应速率可能不相等，则平衡可能发生移动，即化学反应的限度可以通过改变条件而改变，D正确。
4.100 ℃时，把0.5 mol N2O4通入体积为5 L的真空密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 mol·L－1。60 s时，体系已达到平衡状态，此时容器内的压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是( )
A.0～2 s内用N2O4的浓度变化表示的反应速率为0.01 mol·L－1·s－1
B.在2 s时容器内的压强为开始时的1.1倍
C.平衡时，n(N2O4)＝0.25 mol
D.平衡时，c(NO2)＝0.6 mol·L－1
答案：B
解析：速率之比等于化学计量数之比，v(N2O4)＝＝＝0.005 mol·L－1·s－1，A项错误；2 s时气体总的物质的量为0.5 mol－0.05 mol＋0.02 mol·L－1×5 L＝0.55 mol，则2 s时容器内的压强与开始时容器内的压强之比为P2s∶P始＝0.55∶0.5＝11∶10，B项正确；达到平衡状态时，设有x mol N2O4参与反应，则
N2O4(g)??2NO2(g)
起始量(mol) 0.5 0
变化量(mol) x 2x
2 s时量(mol) 0.5－x 2x
达到平衡状态时，气体总的物质的量为0.5 mol－x mol＋2x mol＝(0.5＋x)mol，则＝1.6，解得x＝0.3，平衡体系中含0.2 mol N2O4，C项错误；平衡时，c(NO2)＝＝0.12 mol·L－1，D项错误。
5.T ℃，在容积不变的密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，实验测得SO2(g)的物质的量浓度c(SO2)(单位：mol·L－1)随反应时间t(单位：min)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.t1～t2时间内用SO2表示的平均反应速率v(SO2)＝ mol·L－1·min－1
B.a点与b点的正反应速率：v正(a)＜v正(b)
C.d点的反应速率：v正＞v逆
D.c点对应的容器中：c(SO2)一定等于c(SO3)
答案：A
解析：由图像可知t1～t2时间内SO2的浓度从x降低为y，反应在t3时达到平衡，各种组分的含量不再改变。由图像可知t1～t2时间内SO2的浓度从a降低为b，即浓度减小了(x－y)mol/L，故平均反应速率v(SO2)＝ mol·L－1·min－1，故A正确；反应从正反应方向建立平衡，正反应速率逐渐减小，故v正(a)＞v正(b)，故B错误；d点达到了化学平衡，故v正＝v逆，故C错误；不知道平衡时反应物的转化率，无法计算反应物和生成物的浓度是否相等，故D错误。
题点三 化学平衡状态的判断
6.一定温度下，0.1 mol N2和0.3 mol H2在恒容的密闭容器中发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH<0，下列说法不正确的是( )
A.达到平衡状态时，v正(NH3)∶v逆(N2)＝2∶1
B.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2时，说明反应已达到平衡状态
C.容器内的压强不再变化时，说明反应已达到平衡状态
D.升高温度时，v正(NH3)增大，v逆(NH3)也增大
答案：B
解析：达到平衡时，v正(NH3)向正反应方向进行，v逆(N2)向逆反应方向进行，且＝，故A说法正确；浓度的比值等于化学计量数的比值，不能说明反应是否达到平衡，故B说法错误；容器为恒容状态，压强之比等于物质的量之比，反应前后气体化学计量数之和不相等，压强不再改变时，说明反应达到平衡，故C说法正确；升高温度，正逆反应速率都增大，故D说法正确。
7.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的真空密闭容器中(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：NH2COONH4(s)??2NH3(g)＋CO2(g)，下列不能判断该分解反应已经达到平衡状态的是( )
A.v正(NH3)＝2v逆(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中氨气的体积分数不变
D.密闭容器中混合气体的密度不变
答案：C
解析：该反应为反应前后气体体积不等的可逆反应，当密闭容器中总压强不变时，可以说明该反应已达到平衡状态，B不符合题意；反应物不是气体，在密闭容器中只有生成物氨气和二氧化碳是气体，且是按比例生成的，因此它们的体积分数在任何时候都是不变的，所以氨气的体积分数不变不能说明反应达到平衡状态，C符合题意；在恒容密闭容器中，若此反应未达到平衡，则混合气体的密度发生改变，当混合气体的密度不变时，反应达到平衡状态，D不符合题意。
8.在一定温度下，在恒定容积的密闭容器中进行的可逆反应A2(g)＋B2(g)??2AB(g)达到化学平衡的标志是( )
A.容器内的总压强不随时间而变化
B.反应速率v(A2)＝v(B2)＝v(AB)
C.单位时间内有n mol A2生成的同时就有2n mol AB生成
D.容器内混合气体的密度不随时间而变化
答案：C
解析：该反应反应前后气体的化学计量数之和相等，因此压强不是变量，根据分析，压强不变不能判断反应是否达到平衡状态，A不符合题意；化学反应中，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，因此v(A2)∶v(B2)∶v(AB)＝1∶1∶2，v(A2)＝v(B2)＝v(AB)，与反应是否平衡无关，B不符合题意；单位时间内生成n mol A2同时生成2n mol AB，说明＝，可以判定反应达到平衡状态，C符合题意；反应前后质量守恒，因此m不变，容积恒定，因此V不变，根据ρ＝，ρ为定值，不能判定反应是否平衡，D不符合题意；故选C。
9.一定条件下，0.3 mol X(g)与0.3 mol Y(g)在容积固定的密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)??2Z(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，下列说法正确的是( )
A.反应一段时间后，X与Y的物质的量之比仍为1∶1
B.达到平衡时，反应放出0.1a kJ的热量
C.达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，Z的正反应速率将不发生变化
D.X的体积分数保持不变，说明反应已达到平衡
答案：C
解析：A项，反应过程中X与Y的变化量之比是1∶3，则反应一段时间后，X与Y的物质的量之比不可能仍为1∶1，错误；B项，达到平衡时，因可逆反应不能反应完全，则反应的X小于0.1 mol，反应放出的热量小于0.1a kJ，错误；C项，恒容条件下，达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，不影响反应物和生成物的浓度，反应速率不变，正确；D项，
X(g) ＋ 3Y(g) ?? 2Z(g)
起始/mol 0.3 0.3 0
变化/mol x 3x 2x
变后/mol 0.3－x 0.3－3x 2x
X的体积分数为×100%＝50%，X的体积分数始终保持不变，不能说明反应已达到平衡，错误。
10.乙酸和乙醇可以发生酯化反应：CH3COOH＋HOC2H5CH3COOC2H5＋H2O。
(1) 对于上述可逆反应，若乙酸分子中的氧都是18O，乙醇分子中的氧都是16O，一段时间后，分子中含有18O的物质有________(填字母，下同)。
A.1种 B.2种
C.3种 D.4种
(2)在上述条件下，生成物中水的相对分子质量为________。
A.16 B.18
C.20 D.22
(3)下列描述能说明乙酸和乙醇的酯化反应已达到平衡状态的有________(填序号)。
①单位时间内，生成1 mol 乙酸乙酯，同时生成1 mol 水
②单位时间内，生成1 mol 乙酸乙酯，同时生成1 mol 乙酸
③单位时间内，消耗1 mol 乙醇，同时消耗1 mol 乙酸
④正反应速率与逆反应速率相等
⑤混合物中各物质的浓度不再变化
答案：(1)C (2)C (3)②④⑤
解析：(1)反应CH3C18O18OH＋H16OC2H5CH3C18O16OC2H5＋HO为可逆反应，含有18O的物质有乙酸、乙酸乙酯和水3种；(2)生成的水的相对分子质量为20；(3)达到平衡状态时，v正＝v逆，各物质的浓度不再变化，②④⑤的描述能说明反应已达平衡。
11.一定温度下，在10 L密闭容器中加入5 mol SO2和3 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，10 min时，反应达到平衡状态，此时有3 mol SO2发生了反应。
(1)反应生成了______ mol SO3，v(SO2)＝______。
(2)平衡时SO3的浓度是________，SO2的转化率是________。
(3)平衡时容器内气体的总物质的量为______ mol。
(4)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡，下列还可以说明该反应已达平衡的是________(填序号)。
①体系内压强不再改变
②容器内气体的密度不再改变
③混合气体的平均相对分子质量不再改变
④v正(SO3)＝2v逆(O2)
⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)＝2∶1∶2
答案：(1)3 0.03 mol·L－1·min－1
(2)0.3 mol·L－1 60% (3)6.5 (4)①③④
解析：(1)v(SO2)＝＝0.03 mol·L－1·min－1。
(2) 2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)
开始量/mol 5 3 0
变化量/mol 3 1.5 3
平衡量/mol 2 1.5 3
则平衡时SO3的浓度为＝0.3 mol·L－1，SO2的转化率为×100%＝60%。(3)平衡时混合气体的总物质的量为2 mol＋1.5 mol＋3 mol＝6.5 mol。(4)根据反应的化学方程式知：①体系压强不变，说明反应已达平衡状态；②容器的体积不变，混合气体的质量不变，则反应过程中密度始终不变，所以密度不变不能说明反应已达平衡状态；③混合气体的总质量不变，但反应过程中混合气体的总物质的量改变，平均相对分子质量不变，说明反应已达平衡状态；④表示v正＝v逆，说明反应已达平衡状态；⑤三者的物质的量之比等于化学计量数之比，不能说明反应已达平衡状态。
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第1课时 化学平衡状态
[课程标准] 1.了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。2.能描述化学平衡状态，能判断化学反应是否达到平衡状态。
任务一 可逆反应的特征及其化学平衡的建立
1.化学平衡研究的对象——可逆反应
(1)定义
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
双向性 指可逆反应分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应
双同性 指正、逆反应是在同一条件下，同时进行
共存性 指反应物的转化率小于100%，反应物与生成物共存
【交流研讨】
碳-14主要应用在以下两个方面：一是在考古学中测定生物死亡年代，即放射性测年法；二是以碳-14标记化合物为示踪剂，探索化学和生命科学中的微观运动。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的粒子有哪些？
提示：14CO2、14CO、14C。可逆反应的正反应和逆反应同时进行。
2.化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度均保持不变，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。
(2)建立过程
反应过程中v正、v逆变化(正反应开始)
以上过程可用v-t图表示为：
(3)特征
1.判断正误，错误的说明其原因。
(1)合成氨反应中，如果N2过量，则可以使H2完全消耗。
________________________________________________________________________
答案：错误；可逆反应不可能进行到底，即使N2过量，也不可能使H2完全消耗。
(2)对于可逆反应，若加入反应物，则反应先向正反应方向进行，停止后再向逆反应方向进行。
________________________________________________________________________
答案：错误；若加入反应物，瞬间反应先向正反应方向进行，当有生成物生成时，正逆反应同时发生，正反应速率减小，逆反应速率增大，直到v正＝v逆≠0。
(3)化学反应达到化学平衡状态时反应物和生成物的浓度相等。
________________________________________________________________________
答案：错误；化学平衡状态时反应物和生成物的浓度不再发生变化，但不一定相等。
(4)化学反应达到化学平衡状态时，反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例。
________________________________________________________________________
答案：错误；化学反应达到化学平衡状态时，反应混合物中各组分的浓度与化学方程式中对应物质的化学计量数之比没有必然联系。
2.一定温度下，在2 L的恒容密闭容器内发生的反应中，M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。
请回答下列问题：
(1)该反应的化学方程式为______________________________________________________。
(2)在t2时刻存在的等量关系是___________________________________________________，
此时反应是否达到化学平衡状态？______(填“是”或“否”)。
(3)在t3时刻v正______(填“＞”、“＜”或“＝”)v逆，理由是_________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)2N??M
(2)n(M)＝n(N) 否
(3)＝ M和N的物质的量不随时间改变发生变化，反应已达到平衡状态，故v正＝v逆
解析：(1)当N减少4 mol时，M增加2 mol，所以化学方程式为2N??M。(2)t2时刻，n(M)＝n(N)＝4 mol，t2时刻后，N物质的量继续减少，M物质的量继续增加，故仍未达到平衡。
任务二 化学平衡状态的判断
德国化学家哈伯(F.Haber)因发明用氮气和氢气合成氨的方法获得1918年诺贝尔化学奖。合成氨技术是人类科学技术领域的重大突破，使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，加速了世界农业的发展。合成氨反应为N2＋3H22NH3。
1.在一定温度下的恒容密闭容器中发生合成氨的反应，当c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2时，能说明该反应达到平衡状态吗？
提示：不能。当c(N2)、c(H2)、c(NH3)不再随时间变化时，说明反应达到平衡状态，平衡时 N2、H2、NH3的物质的量浓度之比不一定等于其化学计量数之比。
2.合成氨反应中若v正(N2)＝v逆(NH3)，此时反应是否达到平衡状态？3v正(N2)＝v正(H2)呢？
提示：第一种情况不是平衡状态。因为对于同一反应用不同反应物表示反应速率时，反应速率与化学方程式中各物质的化学计量数成正比，平衡时应为2v正(N2)＝v逆(NH3)，第二种情况也不是平衡状态。因为N2和H2都是反应物，在反应的任何时刻都会有3v正(N2)＝v正(H2)，若3v正(N2)＝v逆(H2)说明反应达到平衡状态。
1.化学平衡状态的判定标志
2.化学平衡状态的复杂判据
(1)全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。
(2)对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。
(3)对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。
(4)绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。
(5)全部是气体的非等体积反应，恒压条件下，密度不再变化；对于有固体参与或生成的气体平衡体系，密度不再变化。
总之，要抓住变化的量不变可作平衡的标志；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断是否达平衡的标志。
1.判断下列物理量不再变化是否一定达到平衡状态，达到平衡状态的打“√”，不一定达到平衡状态的打“×”。
(1)恒温、恒容下，CaCO3(s)??CO2(g)＋CaO(s)，反应体系中气体的密度保持不变( )
(2)3H2(g)＋N2(g)??2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1( )
(3)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，氨基甲酸铵达到分解平衡：H2NCOONH4(s)??2NH3(g)＋CO2(g)。
①NH3(g)的体积分数保持不变( )
②气体的平均相对分子质量保持不变( )
(4)一定温度下某容积不变的密闭容器中，可逆反应C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)中气体的平均相对分子质量保持不变( )
答案：(1)√ (2)× (3)①× ②× (4)√
解析：(3)①氨基甲酸铵的分解平衡H2NCOONH4(s)??2NH3(g)＋CO2(g)中，NH3(g)与CO2(g)的体积比始终等于2∶1，NH3(g)的体积分数、气体的平均相对分子质量一直保持不变，NH3(g)的体积分数不变不能作为达到平衡状态的判断依据。(4)可逆反应C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)中，随着反应进行，反应前后气体的平均相对分子质量发生变化，气体的平均相对分子质量保持不变可以作为达到平衡状态的判断依据。
2.在一定温度下的恒容密闭容器中，可逆反应达到平衡状态时，一些宏观物理量恒定不变：a.各物质的浓度不变，b.平衡混合物中各组分的物质的量分数或质量分数不变，c.容器内气体压强不变，d.容器内气体密度不变，e.容器内气体颜色不变。
(1)能说明反应①N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)达到平衡状态的有________(填字母，下同)。
(2)能说明反应②H2(g)＋I2(g) ??2HI(g)达到平衡状态的有________。
(3)能说明反应③2NO2(g) ??N2O4(g)达到平衡状态的有________。
答案：(1)abc (2)abe (3)abce
解析：由于在恒容条件下发生反应，反应①②③在反应前后气体的质量不变，因此不能用气体的密度变化来判断反应是否达到化学平衡状态。反应②是一个气体体积不变的反应，反应前后气体的压强保持不变，也不能用压强的变化来判断反应是否达到平衡状态。①中无有色气体，因此不能用气体的颜色变化来判断反应是否达到平衡状态。
1.一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入2 L密闭容器中，在催化剂存在下进行下列反应2SO2＋O2??2SO3，下列说法中正确的是( )
A.达到平衡时，生成2 mol SO3
B.达到平衡时2v正(SO2)＝v逆(O2)
C.达到平衡时SO2、O2、SO3的分子数之比一定为2∶1∶2
D.当SO3物质的量不再改变时达到平衡状态
答案：D
解析：该反应为可逆反应，达平衡时生成SO3的物质的量小于2 mol，故A错误；化学反应速率与化学计量数成正比，则达到平衡时v正(SO2)＝2v逆(O2)，故B错误；达到平衡时SO2、O2、SO3的浓度不再变化，但其分子数之比不一定为2∶1∶2，故C错误；当SO3物质的量不再改变时，表明正、逆反应速率相等，该反应已经达到平衡状态，故D正确。
2.向2 L恒容密闭容器中通入A、B气体各10 mol，在一定温度下进行反应：3A(g)＋B(g) ??2C(g)＋2D(s)，下列说法不正确的是( )
A.①体系气体密度不变；②B的体积分数不变；③2v逆(A)＝3v正(C)，三种现象均可以说明该反应达到平衡状态
B.①增加D的质量；②向体系中充入He；③抽出A，减小体系压强，三种操作都不能增大逆反应速率
C.对于该反应，无论正反应还是逆反应，升高温度，反应速率均增大
D.某时刻四种物质的物质的量均为6 mol，则反应达到其限度时，2 mol·L－1
解析：该反应是气体质量减小的反应，在恒容密闭容器中混合气体的密度减小，则体系气体密度不变、2v逆(A)＝3v正(C)均说明正、逆反应速率相等，反应均已达到平衡，假设一段时间后B反应了x mol，则有：
3A(g)＋B(g)??2C(g)＋2D(s)
起始/mol 10 10 0 0
转化/mol 3x x 2x 2x
剩余/mol 10－3x 10－x 2x 2x
B的体积分数为＝＝50%，B的体积分数始终不变，故不能确定反应达到平衡，故A错误；固体的浓度为定值，则增加固体D的质量，在恒容密闭容器中充入He，体系中气体物质的浓度不发生变化，化学反应速率不变，抽出气体A，减小体系压强，反应物浓度减小，化学反应速率减小，所以三种操作都不能增大逆反应速率，故B正确；升高温度，正、逆反应速率均增大，故C正确；由题意可知，假设四种物质的物质的量均为6 mol，根据方程式可知，当6 mol A完全反应时，消耗2 mol B，此时剩余4 mol B，B的物质的量浓度最小，c(B)＝＝2 mol·L－1，当6 mol C完全反应时，生成3 mol B，n(B)＝3 mol＋6 mol＝9 mol，此时B的物质的量浓度最大，c(B)＝ ＝4.5 mol·L－1，因为是可逆反应，B不可能完全转化，所以2 mol·L－1
A.容器内混合气体的密度不再变化
B.断裂2 mol O—H键的同时形成1 mol H—H键
C.容器内混合气体的压强不再变化
D.消耗3 mol Fe的同时生成1 mol Fe3O4
答案：A
解析：反应3Fe(s)＋4H2O(g)??Fe3O4(s)＋4H2(g)是气体质量减少的反应，反应过程中体积不变，则密度一直减小，当容器内混合气体的密度不再变化时，反应达到平衡，故A正确；断裂2 mol O—H键的同时形成1 mol H—H键都表示的是正反应速率，不能说明反应达到平衡，故B错误；反应3Fe(s)＋4H2O(g) ??Fe3O4(s)＋4H2(g)是气体体积不变的反应，反应过程中压强一直不变，容器内混合气体的压强不再变化时不能说明反应达到平衡，故C错误；消耗3 mol Fe的同时生成1 mol Fe3O4都表示的是正反应速率，不能说明反应达到平衡，故D错误。
4.汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，某新型催化剂能促使NO、CO转化为2种无毒气体。T ℃时，将0.8 mol NO和0.6 mol CO充入容积为2 L的密闭容器中，模拟尾气转化，容器中NO物质的量随时间变化如图。
(1)将NO、CO转化为2种无毒气体的化学方程式是___________________________________。
(2)反应开始至10 min，v(NO)＝__________mol/(L·min)。
(3)下列说法正确的是________(填字母，下同)。
a.新型催化剂可以加快NO、CO的转化
b.该反应进行到10 min时达到化学平衡状态
c.平衡时CO的浓度是0.4 mol/L
(4)反应达到平衡状态的依据________。
a.单位时间内消耗1 mol CO，同时生成1 mol NO
b.CO的浓度与NO浓度均不再变化
c.NO的浓度与CO浓度相等
d.总的物质的量不再改变
答案：(1)2NO＋2CON2＋2CO2
(2)0.02 (3)ab (4)abd
解析：(1)将NO、CO转化为2种无毒气体，可知产物应为氮气和二氧化碳，反应方程式为2NO＋2CON2＋2CO2；(2)反应至10 min时，NO的物质的量由0.8 mol减少至0.4 mol，v(NO)＝＝＝0.02 mol/(L·min)；(3)新型催化剂可以加快NO、CO的反应速率，故a正确；由图像可知该反应进行到10 min时NO的物质的量保持恒定，反应达到化学平衡状态，故b正确；10 min时反应达到平衡状态，NO消耗0.4 mol，结合反应可知CO也消耗0.4 mol，则平衡时CO剩余量为0.2 mol，浓度是0.1 mol/L，故c错误；(4)单位时间内消耗1 mol CO，同时生成1 mol NO，可知正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，故a正确；各组分浓度不再变化是平衡的特征，故b正确；NO的浓度与CO浓度相等，并不能说明各组分浓度不变或者正逆反应速率相等，不能判断反应是否达到平衡状态，故c错误；反应前后气体分子数不相等，当总的物质的量不再改变时反应达到平衡状态，故d正确。
课时测评7 化学平衡状态
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
题点一 可逆反应概念的理解
1.下列反应中，属于可逆反应的是( )
①N2＋3H22NH3，2NH33H2＋N2②2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，
Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3
③CH3CH2OHCH2== CH2↑＋H2O， CH2== CH2＋H2OCH3 CH2＋OH
④2Na＋Cl22NaCl，2NaCl2Na＋Cl2↑
A.① B.①②③
C.①②③④ D.①③④
答案：A
解析：可逆反应是指在同一条件下既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应，符合此条件的只有①。
2.一定条件下，对于反应X(g)＋3Y(g)??2Z(g)，若起始时X、Y、Z的浓度分别为c1 mol·L－1、c2 mol·L－1、c3 mol·L－1(均不为零)。达平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1和0.08 mol·L－1，则下列判断错误的是( )
A.c1∶c2＝1∶3
B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C.平衡时消耗的X和Z的物质的量之比为1∶2
D.c1的取值范围为0
解析：反应化学方程式中反应物X、Y的化学计量数之比为1∶3，所以反应中X和Y必然以物质的量之比为1∶3消耗，因为达平衡时X和Y的浓度之比为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A项正确；平衡时Y和Z的生成速率之比和化学方程式中二者的化学计量数之比相等，故Y和Z的生成速率之比为3∶2，B项错误；平衡时消耗的X和Z的物质的量之比和化学方程式中二者的化学计量数之比相等，故平衡时消耗的X和Z的物质的量之比为1∶2，C项正确；运用极限法，假设起始时Z的浓度为0 mol·L－1，则c1的最大值为0.14，而c1>0，反应又是可逆的，D项正确。
题点二 化学平衡状态的含义
3.(2023·浙江湖州高二期末)下列对化学反应限度的叙述中，不正确的是( )
A.任何可逆反应在给定的条件下的进程都有一定的限度，不同反应的限度不同
B.可逆反应的最大转化率不能达到100%，所以可逆反应不容易发生
C.化学反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度均不再改变，但物质间的转化仍在进行
D.改变反应条件，化学反应限度可能改变
答案：B
解析：任何可逆反应都有一定的限度，但化学反应不同，限度不同，A正确；可逆反应不可能完全转化，反应物的转化率不可能达到100%，但有些可逆反应容易发生，如氨气溶于水与水反应就是容易发生的可逆反应，B错误；当化学反应达到反应限度时，正、逆反应速率相等，但反应没有停止，生成与消耗的同种物质的物质的量相等，C正确；化学反应限度是在一定条件下的平衡状态，当外界条件发生改变时，正、逆反应速率可能不相等，则平衡可能发生移动，即化学反应的限度可以通过改变条件而改变，D正确。
4.100 ℃时，把0.5 mol N2O4通入体积为5 L的真空密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 mol·L－1。60 s时，体系已达到平衡状态，此时容器内的压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是( )
A.0～2 s内用N2O4的浓度变化表示的反应速率为0.01 mol·L－1·s－1
B.在2 s时容器内的压强为开始时的1.1倍
C.平衡时，n(N2O4)＝0.25 mol
D.平衡时，c(NO2)＝0.6 mol·L－1
答案：B
解析：速率之比等于化学计量数之比，v(N2O4)＝＝＝0.005 mol·L－1·s－1，A项错误；2 s时气体总的物质的量为0.5 mol－0.05 mol＋0.02 mol·L－1×5 L＝0.55 mol，则2 s时容器内的压强与开始时容器内的压强之比为P2s∶P始＝0.55∶0.5＝11∶10，B项正确；达到平衡状态时，设有x mol N2O4参与反应，则
N2O4(g)??2NO2(g)
起始量(mol) 0.5 0
变化量(mol) x 2x
2 s时量(mol) 0.5－x 2x
达到平衡状态时，气体总的物质的量为0.5 mol－x mol＋2x mol＝(0.5＋x)mol，则＝1.6，解得x＝0.3，平衡体系中含0.2 mol N2O4，C项错误；平衡时，c(NO2)＝＝0.12 mol·L－1，D项错误。
5.T ℃，在容积不变的密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，实验测得SO2(g)的物质的量浓度c(SO2)(单位：mol·L－1)随反应时间t(单位：min)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.t1～t2时间内用SO2表示的平均反应速率v(SO2)＝ mol·L－1·min－1
B.a点与b点的正反应速率：v正(a)＜v正(b)
C.d点的反应速率：v正＞v逆
D.c点对应的容器中：c(SO2)一定等于c(SO3)
答案：A
解析：由图像可知t1～t2时间内SO2的浓度从x降低为y，反应在t3时达到平衡，各种组分的含量不再改变。由图像可知t1～t2时间内SO2的浓度从a降低为b，即浓度减小了(x－y)mol/L，故平均反应速率v(SO2)＝ mol·L－1·min－1，故A正确；反应从正反应方向建立平衡，正反应速率逐渐减小，故v正(a)＞v正(b)，故B错误；d点达到了化学平衡，故v正＝v逆，故C错误；不知道平衡时反应物的转化率，无法计算反应物和生成物的浓度是否相等，故D错误。
题点三 化学平衡状态的判断
6.一定温度下，0.1 mol N2和0.3 mol H2在恒容的密闭容器中发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH<0，下列说法不正确的是( )
A.达到平衡状态时，v正(NH3)∶v逆(N2)＝2∶1
B.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2时，说明反应已达到平衡状态
C.容器内的压强不再变化时，说明反应已达到平衡状态
D.升高温度时，v正(NH3)增大，v逆(NH3)也增大
答案：B
解析：达到平衡时，v正(NH3)向正反应方向进行，v逆(N2)向逆反应方向进行，且＝，故A说法正确；浓度的比值等于化学计量数的比值，不能说明反应是否达到平衡，故B说法错误；容器为恒容状态，压强之比等于物质的量之比，反应前后气体化学计量数之和不相等，压强不再改变时，说明反应达到平衡，故C说法正确；升高温度，正逆反应速率都增大，故D说法正确。
7.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的真空密闭容器中(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：NH2COONH4(s)??2NH3(g)＋CO2(g)，下列不能判断该分解反应已经达到平衡状态的是( )
A.v正(NH3)＝2v逆(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中氨气的体积分数不变
D.密闭容器中混合气体的密度不变
答案：C
解析：该反应为反应前后气体体积不等的可逆反应，当密闭容器中总压强不变时，可以说明该反应已达到平衡状态，B不符合题意；反应物不是气体，在密闭容器中只有生成物氨气和二氧化碳是气体，且是按比例生成的，因此它们的体积分数在任何时候都是不变的，所以氨气的体积分数不变不能说明反应达到平衡状态，C符合题意；在恒容密闭容器中，若此反应未达到平衡，则混合气体的密度发生改变，当混合气体的密度不变时，反应达到平衡状态，D不符合题意。
8.在一定温度下，在恒定容积的密闭容器中进行的可逆反应A2(g)＋B2(g)??2AB(g)达到化学平衡的标志是( )
A.容器内的总压强不随时间而变化
B.反应速率v(A2)＝v(B2)＝v(AB)
C.单位时间内有n mol A2生成的同时就有2n mol AB生成
D.容器内混合气体的密度不随时间而变化
答案：C
解析：该反应反应前后气体的化学计量数之和相等，因此压强不是变量，根据分析，压强不变不能判断反应是否达到平衡状态，A不符合题意；化学反应中，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，因此v(A2)∶v(B2)∶v(AB)＝1∶1∶2，v(A2)＝v(B2)＝v(AB)，与反应是否平衡无关，B不符合题意；单位时间内生成n mol A2同时生成2n mol AB，说明＝，可以判定反应达到平衡状态，C符合题意；反应前后质量守恒，因此m不变，容积恒定，因此V不变，根据ρ＝，ρ为定值，不能判定反应是否平衡，D不符合题意；故选C。
9.一定条件下，0.3 mol X(g)与0.3 mol Y(g)在容积固定的密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)??2Z(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，下列说法正确的是( )
A.反应一段时间后，X与Y的物质的量之比仍为1∶1
B.达到平衡时，反应放出0.1a kJ的热量
C.达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，Z的正反应速率将不发生变化
D.X的体积分数保持不变，说明反应已达到平衡
答案：C
解析：A项，反应过程中X与Y的变化量之比是1∶3，则反应一段时间后，X与Y的物质的量之比不可能仍为1∶1，错误；B项，达到平衡时，因可逆反应不能反应完全，则反应的X小于0.1 mol，反应放出的热量小于0.1a kJ，错误；C项，恒容条件下，达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，不影响反应物和生成物的浓度，反应速率不变，正确；D项，
X(g) ＋ 3Y(g) ?? 2Z(g)
起始/mol 0.3 0.3 0
变化/mol x 3x 2x
变后/mol 0.3－x 0.3－3x 2x
X的体积分数为×100%＝50%，X的体积分数始终保持不变，不能说明反应已达到平衡，错误。
10.乙酸和乙醇可以发生酯化反应：CH3COOH＋HOC2H5CH3COOC2H5＋H2O。
(1) 对于上述可逆反应，若乙酸分子中的氧都是18O，乙醇分子中的氧都是16O，一段时间后，分子中含有18O的物质有________(填字母，下同)。
A.1种 B.2种
C.3种 D.4种
(2)在上述条件下，生成物中水的相对分子质量为________。
A.16 B.18
C.20 D.22
(3)下列描述能说明乙酸和乙醇的酯化反应已达到平衡状态的有________(填序号)。
①单位时间内，生成1 mol 乙酸乙酯，同时生成1 mol 水
②单位时间内，生成1 mol 乙酸乙酯，同时生成1 mol 乙酸
③单位时间内，消耗1 mol 乙醇，同时消耗1 mol 乙酸
④正反应速率与逆反应速率相等
⑤混合物中各物质的浓度不再变化
答案：(1)C (2)C (3)②④⑤
解析：(1)反应CH3C18O18OH＋H16OC2H5CH3C18O16OC2H5＋HO为可逆反应，含有18O的物质有乙酸、乙酸乙酯和水3种；(2)生成的水的相对分子质量为20；(3)达到平衡状态时，v正＝v逆，各物质的浓度不再变化，②④⑤的描述能说明反应已达平衡。
11.一定温度下，在10 L密闭容器中加入5 mol SO2和3 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，10 min时，反应达到平衡状态，此时有3 mol SO2发生了反应。
(1)反应生成了______ mol SO3，v(SO2)＝______。
(2)平衡时SO3的浓度是________，SO2的转化率是________。
(3)平衡时容器内气体的总物质的量为______ mol。
(4)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡，下列还可以说明该反应已达平衡的是________(填序号)。
①体系内压强不再改变
②容器内气体的密度不再改变
③混合气体的平均相对分子质量不再改变
④v正(SO3)＝2v逆(O2)
⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)＝2∶1∶2
答案：(1)3 0.03 mol·L－1·min－1
(2)0.3 mol·L－1 60% (3)6.5 (4)①③④
解析：(1)v(SO2)＝＝0.03 mol·L－1·min－1。
(2) 2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)
开始量/mol 5 3 0
变化量/mol 3 1.5 3
平衡量/mol 2 1.5 3
则平衡时SO3的浓度为＝0.3 mol·L－1，SO2的转化率为×100%＝60%。(3)平衡时混合气体的总物质的量为2 mol＋1.5 mol＋3 mol＝6.5 mol。(4)根据反应的化学方程式知：①体系压强不变，说明反应已达平衡状态；②容器的体积不变，混合气体的质量不变，则反应过程中密度始终不变，所以密度不变不能说明反应已达平衡状态；③混合气体的总质量不变，但反应过程中混合气体的总物质的量改变，平均相对分子质量不变，说明反应已达平衡状态；④表示v正＝v逆，说明反应已达平衡状态；⑤三者的物质的量之比等于化学计量数之比，不能说明反应已达平衡状态。
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