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化学平衡第1课时化学平衡状态课件(共61张PPT)

(共61张PPT)
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　化学平衡状态
【学习目标】　1.知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学反应的平衡状 态。2.认识化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，知道化学平衡常数的含 义并能进行有关计算。3.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小以及与反应方向间的 联系。4.能根据温度、浓度、压强对化学平衡的影响，推测平衡移动的方向。
一、可逆反应
可逆反应
【判断】
×
×
×
√
×
实验编号 实验操作 实验现象
① 滴入KSCN溶液 溶液变红色
② 滴入AgNO3溶液 有黄色沉淀生成
③ 滴入K3[Fe（CN）6]溶液 有蓝色沉淀生成
④ 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色
D
A. ①和②
B. ②和④
C. ③和④
D. ①
题后归纳
实验证明某反应为可逆反应的方法
（1）检验出某种生成物。
（2）检验量少的反应物是否有剩余。
A. SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1
B. SO2为0.25 mol·L－1
C. SO3为0.4 mol·L－1
D. SO2、SO3均为0.15 mol·L－1
B
解析：SO2和O2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，SO2和O2的浓度 变化分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1，需要消耗三氧化硫的浓度为0.2 mol·L－1，由 于该反应为可逆反应，实际变化浓度应小于三氧化硫的原有浓度0.2 mol·L－1，所以 达到平衡时SO2的浓度小于0.4 mol·L－1，O2的浓度小于0.2 mol·L－1，故A错误；SO2 的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若SO3完全反应，则SO2的浓度 变化为0.2 mol·L－1，实际变化为0.05 mol·L－1，故B正确；SO3的浓度增大，说明该 反应向正反应方向进行建立平衡，若二氧化硫和氧气完全反应，SO3的浓度变化为0.2 mol·L－1，实际变化应小于该值，故C错误；反应物、生成物的浓度不可能同时减 小，故D错误。
二、化学平衡状态
1. 化学平衡状态的建立
N2与H2反应
反应开始时
反应物浓度最大，v正最 ，生成物浓度为0，v逆为
大　
0　

反应进行时
反应物浓度逐渐减小→v正逐渐 ，生成物浓度由0逐渐增大→v逆从0逐 渐

达到平衡时
v正＝v逆，反应混合物中各组分的浓度均不再改变
v－t图像
减小　
增大　
N2与H2反应
NH3的分解反应
反应开始时
生成物浓度最大，v逆最 ，反应物浓度为0，v正为

反应进行时
生成物浓度逐渐减小→v逆逐渐 ，反应物浓度由0逐渐增大→v正从0逐 渐

大　
0　
减小　
增大　
达到平衡时
v正＝v逆，反应混合物中各组分的浓度均不再改变
v－t图像
2. 化学平衡状态
（1）化学平衡状态的概念
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 ，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）化学平衡状态的特征
化学平衡状态的特征可以概括为逆、等、动、定、变。
①逆：研究对象是 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，达到化学平衡状态时反应并未停止。
④定：当可逆反应达到平衡时，各组分的含量（或浓度） 。
⑤变：若外界条件改变，化学平衡可能发生 。
相等　
保持不变　
可逆　
相等　
动态　
保持不变　
移动　
【判断】
×
×
√
×
t/s 0 2 4 6 8
n（Cl2）/mol 0 0.30 0.39 0.40 0.40
A. 6 s之后反应达到平衡状态，容器内的压强不再随时间而改变
B. 6 s时，反应停止，不再进行
C. 8 s时，反应容器中各物质的浓度已不再发生变化
D. 生成Cl2的平均反应速率：v（0～2 s）＞v（2～4 s）
B
解析：6 s后氯气的物质的量不再改变，化学反应达到平衡状态，容器内气体总物质的 量保持不变，因而压强不再随时间而改变，A正确；6 s时处于平衡状态，反应不会停 止，仍在进行，B错误；8 s时已是平衡状态，反应容器中各物质的浓度不再发生变 化，C正确；0～2 s生成氯气0.30 mol，2～4 s生成氯气0.09 mol，可知0～2 s内生成 Cl2的平均反应速率大，D正确。
A. t1时刻，反应逆向进行
B. t2时刻，正反应速率大于逆反应速率
C. t3时刻，达到反应进行的限度
D. t4时刻，反应处于平衡状态，反应停止
解析：t1时刻，v（正）＞v（逆），反应正向进行，A错误；t2时刻，v（正）＞v （逆），B正确；t3时刻，v（正）＞v（逆），没有达到反应进行的限度，C错误； t4时刻，v（正）＝v（逆），反应达到平衡状态，但v（正）＝v（逆）≠0，反应没 有停止，D错误。
B
三、化学平衡状态的判断
1. 简单判据
（1）“等”
正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆。
①同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。
②不同的物质：反应速率之比等于化学方程式中各物质的 之比，但必 须是 的速率。
化学计量数　
正、逆反应　
（2）“定”
反应体系中各组分的质量、物质的量、浓度、百分含量（质量分数、物质的量分数、 气体的体积分数等）保持不变。
2. “复杂”判据——“变量不变”时达到平衡
当反应过程中变化的量不再改变时，化学反应达到平衡状态，即反应前后始终不变的 量不能作为判据。
在恒温恒容条件下，下列三个可逆反应的某些“量”不再随时间改变时，判断是否一 定达到了平衡状态。
项目
混合气体的总质量 m总
混合气体的总物质 的量n总
混合气体的密度ρ
体系的压强p

混合气体的颜色
不一定
不一定
是
是
不一定
是
不一定
不一定
是
是
不一定
是
是
不一定
是
是
【思考交流】
化学反应 是否平衡（填“平衡”或 “不一定平衡”）
混合物体
系中各成
分的含量 各物质的物质的量或物质的量分数一定
各物质的质量或质量分数一定
各气体的体积或体积分数一定
总体积、总压强、总物质的量一定
正、逆反
应速率之
间的关系 单位时间内消耗了m mol A，同时也生成了 m mol A
平衡
平衡
平衡
不一定平衡
平衡
化学反应 是否平衡（填“平衡”或 “不一定平衡”）
正、逆反
应速率之
间的关系 单位时间内消耗了n mol B，同时也消耗了p mol C
v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝ m∶n∶p∶q
单位时间内生成了n mol B，同时也消耗了q mol D
压强 其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p ＋q
平衡
不一定平衡
不一定平衡
平衡
化学反应 是否平衡（填“平衡”或 “不一定平衡”）
压强 其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q
混合气体的平均相对分子质量 平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q
平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q
温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当绝热 体系温度一定时
气体
密度（ρ） 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
平衡
不一定平衡
平衡
不一定平衡
化学反应 是否平衡（填“平衡”或 “不一定平衡”）
气体
密度（ρ） m＋n≠p＋q时，密度保持不变（恒压容 器中）
m＋n＝p＋q时，密度保持不变（恒压容 器中）
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
不一定平衡
平衡
B
A. ③④⑤ B. ②③④
C. ①②③④ D. ①②③④⑤
解析：如果该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应，则体系的压强始终不 变，所以不能根据压强不再变化判断反应是否达到平衡状态，故①错误；D是固体， 反应前后混合气体的质量不等，容器的容积不变，若体系的密度不变，说明混合气体 的总质量不再变化，此时反应达到平衡状态，故②正确；各组分的物质的量浓度不再 改变，该反应达到平衡状态，故③正确；反应到达平衡状态时各组分的物质的量不再 改变，各组分的质量分数不再改变，此时反应达到平衡状态，故④正确；物质的量之 比n（A）∶n（B）∶n（C）∶n（D）＝m∶n∶p∶q，无法确定v正＝v逆，故不 能判断是否达到平衡状态，故⑤错误。故选B。
题后归纳
化学平衡状态判断要注意“两个关注”
（1）关注化学反应
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. 有下列两个可逆反应：
以上两个反应过程中，有下列情况：
①同一物质正反应速率等于逆反应速率　②混合气体的颜色不再改变　③混合气体的 密度不再改变　④混合气体的压强不再改变　⑤混合气体的平均相对分子质量不再改 变　⑥对于反应1，单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2　⑦对于反应2， 用H2、I2和HI表示的反应速率之比为1∶1∶2
（1）上述情况中，能作为反应1达到平衡状态标志的是 。
①②④⑤⑥　
（2）上述情况中，能作为反应2达到平衡状态标志的是 。
①②　
题后归纳
几种特殊反应的平衡依据
（1）量比不变型
①反应物或生成物的量比不变，不一定达到平衡状态。
②反应物和生成物的量比不变，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≠量或量比等于某一具体的数。
课时作业（八）　化学平衡状态
[对点训练]
题组一　可逆反应及特征
A. ①③ B. ②④ C. ① D. ②③
C
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A. c1∶c2＝3∶1
B. 平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C. X、Y的转化率不相等
D. 0＜c1＜0.14 mol·L－1
解析：X、Y的平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比也为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，X、 Y的转化率相等，A、C不正确；平衡时v生成（Y）表示逆反应速率，v生成（Z）表示 正反应速率，v生成（Y）∶v生成（Z）＝3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0＜ c1＜0.14 mol·L－1，D正确。
D
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题组二　平衡状态的建立及特征
A. 达到平衡状态时，正、逆反应速率相等
B. 达到平衡状态时，SO2和O2的浓度都为0
C. 若起始时加入2 mol SO2和1 mol O2，则达平衡时放出的热量为196.6 kJ
D. 若反应达到平衡状态后，2 min时生成a mol SO3，则4 min时生成2a mol SO3
A
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解析：该反应为可逆反应，达到平衡状态时，反应物不能完全转化为生成物，所以 SO2和O2的浓度不等于0，B错误；因为该反应是可逆反应，所以消耗的SO2的物质的 量小于2 mol、消耗O2的物质的量小于1 mol，放出的热量小于196.6 kJ，C错误；反应 达到平衡状态时，各物质的物质的量不变，2～4 min三氧化硫的物质的量不变，为a mol，D错误。
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A. 正反应速率a点比b点小
B. t0 min时该反应停止
C. t0 min时，c（Z）＝0.75 mol·L－1
D. 当密闭容器中的压强不再变化时，该可逆反应达到了化 学平衡状态
C
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A. 容器内的压强不再变化
B. 混合气体总的物质的量不再变化
C. Z的生成速率与Z的分解速率相等
D. 单位时间内消耗a mol X，同时生成3a mol Z
C
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解析：由于该反应前后气体的物质的量保持不变，故容器内的压强不再变化不能说明 反应达到化学平衡状态，A、B不符合题意；Z的生成速率与Z的分解速率相等，即 正、逆反应速率相等，达到化学平衡状态，C符合题意；单位时间内消耗a mol X，同 时生成3a mol Z，都表示正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，D不符合题意。
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A. ①② B. ②④ C. ③④ D. ①④
D
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解析：反应混合物的质量始终保持不变，恒压条件下，容积会发生变化，气体密度保 持不变时，说明达到平衡状态，①正确；ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标 志，②错误；该反应是充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线 趋势不正确，③错误；N2O4的转化率先增大，后保持不变，说明达到平衡状态，④正 确；故选D。
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①混合气体的密度不变 ②容器内气体的压强不变
③混合气体的平均摩尔质量不变
④B的物质的量浓度不变 ⑤v正（C）＝v逆（D）
⑥2v正（B）＝v逆（D）
A. ①③④⑤ B. ①④⑤⑥
C. ①②③④⑤ D. ④⑤
A
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解析：容积恒定条件下：气体质量为变量，混合气体的密度不变，说明反应达 平衡状态，故①正确；反应前后气体分子总数相等，容器内气体的压强始终不 变，容器内压强不变不能说明反应已达平衡，故②错误；气体质量、混合气体 的平均摩尔质量会随着反应而变，混合气体的平均相对分子质量不变，说明反 应已达平衡，故③正确；B的物质的量浓度不变，说明B的物质的量不变，达平 衡状态，故④正确；v正（C）＝v逆（D）能表示正、逆方向反应速率，且速率比 等于化学计量数之比，说明正反应和逆反应速率相等，反应达平衡状态，故⑤ 正确；2v正（B）＝v逆（D），未达平衡状态，当v正（B）＝2v逆（D）时，能表 示正、逆方向反应速率，且速率之比等于化学计量数之比，才说明正反应和逆 反应速率相等，反应达平衡状态，故⑥错误；故选A。
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[综合强化]
D
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反应时间/s 0 60 70 80 90 100 110
CO2浓度
（mol/L） 0.00 0.20 0.26 0.30 0.32 0.33 0.33
A. 90 s时，反应的速率：v（正）＞v（逆）
B. 用v（CO2）表示的速率：60～70 s＞70～80 s
C. 100 s时，反应速率：2v正（NO）＝v逆（CO2）
D. 混合气体的压强不再变化，该反应一定达到了平衡状态
C
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解析：从90 s到100 s，CO2的浓度继续增大，说明90 s时反应未达到平衡状态，反应仍 向正向进行，则v（正）＞v（逆），A项正确；在60～70 s内，Δc（CO2）＝0.06 mol·L－1，在70～80 s内，Δc（CO2）＝0.04 mol·L－1，说明在相同时间内，反应速率 逐渐减小，B项正确；在100 s时反应达到平衡状态，则v正（NO）＝2v逆（CO2），C 项错误；因为容器为绝热恒容密闭容器，虽然反应前后气体的物质的量相等，但随着 反应的进行，温度改变，压强仍是变量，当混合气体的压强不再随时间变化而变化， 该反应达到了平衡状态，D项正确。
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10. （2025·湖北黄冈中学高二调研）在1 L恒温恒容的密闭容器中投入一定量N2O5， 发生反应：
A. ①②③⑤ B. ②③④⑥
C. ①③⑤⑥ D. ②③④⑤
B
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11. 在化学反应的研究和实际应用中，人们除了选择合适的化学反应以实现新期待的 物质转化或能量转化，还要关注化学反应进行的快慢和程度，以提高生产效率。
时间/s 0 1 2 3 4 5
c（NO）/（10－4 mol·L－1） 10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00
c（CO）/（10－3 mol·L－1） 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70
前2 s内的平均反应速率v（N2）＝ ，从表格看，已达化 学平衡的时间段为 。
1.875×10－4 mol·L－1·s－1　
4～5 s　
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a.t1时，反应未达到平衡，NO2的浓度在减小
b.t2时，反应达到平衡，反应不再进行
c.t2～t3，各物质的浓度不再变化
d.t2～t3，各物质的浓度相等
aceg　
e.0～t2，N2O4的浓度增大
f.反应过程中气体的颜色不变
g.建立平衡过程中，混合气体的平均相对分子质量增大
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A. 3v正（N2）＝v正（H2）
B. v正（N2）＝v逆（NH3）
C. 2v正（H2）＝3v逆（NH3）
D. v正（N2）＝3v逆（H2）
正反应速率与逆反
应速率相等　
C　
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（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
abc　
abe　
abce　
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