第二节 化学平衡
第7课时 化学平衡状态
学习目标 知识网络
1. 认识可逆反应及其限度。2. 知道化学平衡状态的概念和特征。3. 会判断一个可逆反应是否处于化学平衡状态。
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 氢气在氧气中燃烧与电解水互为逆反应( )
(2) 反应达到平衡状态，化学反应并没有停止，即v正＝v逆≠0( )
(3) 反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态时，v逆(SO3)＝2v正(O2)( )
(4) 在恒温恒容的容器中发生反应：C(s)＋2H2O(g) CO2(g)＋2H2(g)，混合气体的密度不变时，说明反应达到平衡状态( )
(5) 在恒温恒容的容器中发生反应：N2O2(g)＋O2(g) 2NO2(g)，颜色不变时，说明反应达到平衡状态( )
可逆反应
1. 可逆反应：在相同条件下，既能向________方向进行，同时又能向________方向进行的反应。
2. 可逆反应与非可逆反应举例
举例
可逆反应 N2＋3H22NH3
非可逆反应 2H2O2H2↑＋O2↑2H2＋O22H2O
①可逆反应的反应条件相同；②若反应条件不同，则两反应不互为可逆反应
3. 可逆反应的特点
(1) 既能正反应方向进行，也能逆反应方向进行。
(2) 正、逆反应是在同一条件下同时进行的。
(3) 反应物和生成物共存。
(4) 任一反应物的转化率都小于100%。
4. 利用可逆反应的能量图计算焓变
(1) 放热反应
ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能<0。
(2) 吸热反应
ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能>0。
化学平衡状态的建立
图像
反应开始 v正最大、v逆＝0 反应物浓度最大，生成物浓度为零
反应过程中 v正逐渐________，v逆逐渐________ 反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大
平衡状态时 v正____v逆≠0 各组分的浓度不再随时间的变化而变化
化学平衡状态的特征
判断可逆反应达到平衡状态的方法
1. 恒温下，反应前后气体分子的化学计量数之和不等的反应
在恒温恒容的密闭容器中，发生可逆反应：A(g)＋2B(g) 2C(g)＋2D(g)。下列能说明该反应达到平衡状态的是______(填序号)。
①C 的生成速率与D的消耗速率相等
②单位时间内消耗a mol A，同时消耗2a mol B
③混合气体的密度不再改变
④A、B、C 的物质的量分数不再改变
⑤混合气体的总压强不再改变
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变
⑦A、B、C 的浓度之比为 1∶3∶2
2. 恒温下，反应前后气体分子的化学计量数之和相等的反应
在一定温度下，反应可逆反应：A(g)＋3B(g) 2C(g)＋2D(g)。下列不能说明该反应达到平衡的是________(填序号)。
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3a mol B
③A、B、C的浓度不再变化
④A、B、C的体积分数不再变化
⑤混合气体的总压强不再变化
⑥混合气体的物质的量不再变化
⑦单位时间内消耗a mol A，同时生成3a mol B
⑧A、B、C、D的分子数之比为1∶3∶2∶2
3. 恒容绝热条件
在恒容绝热的密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0。下列能说明该反应一定达到化学平衡状态的是________(填序号)。
①混合气体的密度不变
②容器温度不变
③2v正(NH3)＝3v逆(H2)
④每3 mol H—H断裂，同时有2 mol N—H断裂
类型1 可逆反应
下列对可逆反应的说法正确的是( )
A. 既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应叫作可逆反应
B. 在可逆反应里正反应的速率是正值，逆反应的速率是负值
C. 可逆反应不能完全进行，存在一定的限度
D. 2H2＋O22H2O与2H2O2H2↑＋O2↑互为逆反应
类型2 化学平衡建立
(2024·肇庆期末)在一恒温恒容密闭容器中发生X、Y两种气体间的转化反应，X、Y物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该反应的化学方程式为2X(g)??5Y(g)
B. t1 min时，该反应的v正＝v逆
C. 4 min时反应达到化学平衡，反应停止
D. 若其他条件不变，缩小容器容积，Y的反应速率增大
类型3 化学平衡状态的判断
在恒容密闭容器中，发生可逆反应：2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)。下列能说明该反应达到平衡状态的是________(填序号)。
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2；
②混合气体的颜色不再改变；
③混合气体的密度不再改变的状态；
④混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态；
⑤混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定。
1. 工业合成氨反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol。向一个密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使其发生反应生成NH3，达到平衡。下列说法正确的是( )
A. H2的转化率为100%
B. 正反应速率和逆反应速率都为零
C. 平衡时转移电子的数目等于6×6.02×1023
D. 单位时间内消耗a mol N2，同时消耗2a mol NH3
2. (2025·广东广雅中学)在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应：X(g)＋Y(g) Z(g)＋M(g)＋N(s)。下列不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. 气体的压强不再变化
C. Z的体积分数不再变化 D. 气体的平均相对分子质量不再变化
3. 在密闭容器中发生反应：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)。已知：X2(g)、Y2(g)、Z(g)的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度(单位mol/L)可能是( )
A. X2为0.2 B. Y2为0.2
C. Z为0.3 D. Z为0.4
配套新练案
第二节 化学平衡
第7课时 化学平衡状态
1. (2025·广州协和学校)已知可逆反应：2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)。在温度和容积不变的条件下，下列能表明该反应达到平衡状态的描述是( )
A. NO2、NO、O2各物质的浓度之比为2∶2∶1
B. 容器内气体颜色不再变化
C. 2v正(NO2)＝v逆(O2)
D. 容器内气体的密度保持不变
2. (2025·广州市实验外语学校)一定温度下，向恒容真空密闭容器中加入一定量的物质A和B，发生的反应为A(s)＋3B(g) 2C(g)＋D(g)。下列能判断该反应已经达到化学平衡的是( )
①3v正(B)＝2v逆(C)
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密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变
⑤密闭容器中C的体积分数不变
⑥保持不变
A. ②③⑤⑥⑦ B. ①③⑤⑥
C. ③④⑤ D. 全部
3. 在恒温恒容密闭容器中，投入一定量X，发生反应：X(g) 2Y(g)＋Z(g)。下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是( )
①单位时间内生成n mol Z的同时消耗2n mol Y
②Y的浓度不再改变
③Y与Z的物质的量之比为2∶1
④2v正(Y)＝v逆(Z)
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变
⑥容器内密度不再改变
A. ①②③ B. ①②⑤
C. ②③⑤ D. ②④⑥
4. 恒容密闭容器中发生反应：N2O4(g) 2NO2(g)。下列不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A. 混合气体的密度不再变化
B. 容器内的压强不再变化
C. 2v正(N2O4)＝v逆(NO2)
D. 混合气体的颜色不再变化
5. 在一定温度下，恒容密闭容器内某一反应中气体M和气体N的物质的量浓度随反应时间变化的曲线如图所示。下列表述错误的是( )
A. 该反应的化学方程式为2NM
B. v(a)>v(b)的速率
C. t2 min时，v(M)＝ mol/(L·min)
D. t3 min时，该反应达到化学平衡状态
6. (2024·广州第三中学)一定温度，向容积固定的密闭容器中通入一定量的N2(g)和H2(g)，进行合成氨反应，反应过程中部分物质的物质的量n随时间t变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. Y表示的物质是H2(g)
B. t1 min时，v正(NH3)＝v逆(NH3)
C. t2 min时，Y的转化率为33.3%
D. a、b两点的正反应速率：a>b
7. (2024·广州真光中学)将气体A、B置于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g) 2C(g)＋2D(g)，反应进行到10 s末，达到平衡状态，测得A的物质的量为1.8 mol，B的物质的量为0.6 mol，C的物质的量为0.8 mol。下列说法错误的是( )
A. 当v正(A)＝3v逆(B)时，反应达到平衡状态
B. 用B表示10 s内反应的平均反应速率为0.03 mol/(L·s)
C. A与B的平衡状态转化率之比为1∶1
D. 反应过程中容器内气体的平均相对分子质量不变
8. (2023·广东汕头期末)某温度下，在2 L的恒容密闭容器中充入CO2与H2的混合气体发生反应：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)，n(CO2)与n(CH4)随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 0～5 min内，用H2表示该反应的平均反应速率v(H2)＝0.16 mol/(L·min)
B. 容器中混合气体的平均相对分子质量不再发生改变时，该反应达到平衡状态
C. 2 min时，v正＝v逆
D. CO2的转化率：x点>y点
9. (2024·东莞中学)一定条件下，铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. t1 min时，该化学反应达到平衡状态
B. 在4 min时：v正>v逆
C. 4 min内，CO2的转化率约为71.4%
D. 4 min内，用CO表示的平均反应速率v(CO)＝0.25 mol/(L·min)
10. 在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g) 2Z(g)，其中X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.4 mol/L、0.2 mol/L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是( )
A. c(Z)＝0.4 mol/L
B. c(Y2)＝0.1 mol/L
C. c(X2)＝0.2 mol/L
D. c(X2)＝0.05 mol/L且c(Z)＝0.3 mol/L
11. (2025·深圳市龙华中学)在一定温度下，向2.0 L固定容积的密闭容器中充入2 mol H2和1 mol CO，经过一段时间后，反应4H2(g)＋2CO(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表：
时间/min 0 20 40 80 100
n(H2)/mol 2.0 1.4 0.85 0.4 —
n(CO)/mol 1.0 — 0.425 0.2 0.2
n(CH3OCH3)/mol 0 0.15 — — 0.4
n(H2O)/mol 0 0.15 0.287 5 0.4 0.4
(1) 0～20 min的平均反应速率v(CO)＝________mol/(L·min)。
(2) 达到平衡时，H2的转化率为________。
(3) 下列能表明该反应达到平衡状态的是______(填字母)。
A. 容器中二甲醚的浓度不变
B. 混合气体的平均相对分子质量不变
C. v(CO)与v(H2)的比值不变
D. 混合气体的密度不变
12. (2024·江门第一中学)甲烷和甲醇(CH3OH)既是重要的化工原料，又是未来重要的能源物质。
(1) 通过CO(g)和H2(g)化合可制得甲醇。反应为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，反应过程中能量变化如图所示。1 mol CO(g)和2 mol H2(g)的总能量________(填“>”“<”或“＝”)1 mol CH3OH(g)的能量。
(2) 将2.0 mol CH4(g)和3.0 mol H2O(g)通入容积为V的恒容密闭容器中，恒温条件下发生反应：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)。测得在10 min时反应达到平衡状态，此时CH4的物质的量为1.6 mol，CO的物质的量浓度为0.2 mol/L，则0～10 min内，用CO表示该反应的平均反应速率v(CO)＝______mol/(L·min)，V＝______L；下列描述能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母)。
A. 断裂3 mol H—H时，生成2 mol H—O
B. 容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
C. 容器内混合气体的压强保持不变
D. 容器内CO与H2的体积之比保持不变
(3) 在容积为1 L的恒容密闭容器中投入等物质的量的CO2(g)和H2(g)，进行反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)。CO2(g)、CH3OH(g)的物质的量随时间变化关系如图所示：
根据图示可知，表示正反应速率与逆反应速率相等的点是________(填“a”“b”“c”或“d”)；用同一物质表示反应速率时，a、c两点的正反应速率：va____(填“>”“<”或“＝”)vc。
13. 雾霾的形成与工业和机动车尾气排放的氮氧化物(NOx)直接相关，某课题研究小组利用活性炭处理氮氧化物，发生反应：C(s)＋2NO(g) N2(g)＋CO2(g)。
(1) 为了提高上述反应的速率，可以采取的措施是____________________________(写出一条即可)。
(2) 一定温度下，在容积固定的密闭容器中发生上述反应。下列可以表明反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。
a. 2v正(NO)＝v逆(N2)
b. N2与CO2的物质的量之比为1∶1
c. NO的体积分数不再改变
d. 容器内气体总压强不再改变
e. 容器内气体密度不再改变
(3) 该小组在两个2 L的密闭容器中分别加入活性炭(足量)和1.0 mol NO，测得两容器中在不同温度下NO的物质的量变化如下表：
时间/min 容器1(T1/℃) 容器2(T2/℃)
0 5 9 10 12 0 5 9 10
n(NO)/mol 1.0 0.58 0.42 0.40 0.40 1.0 0.50 0.34 0.34
①T1时，NO的平衡转化率为________。
②T2时，0～5 min内，化学反应速率v(N2)＝________mol/(L·min)。
③两容器内温度的关系为T1________(填“>”“<”或“＝”)T2。
第二节 化学平衡
第7课时 化学平衡状态
基础辨析
(1) × (2) √ (3) √ (4) √ (5) √
核心笔记
重难点1 1. 正反应 逆反应
重难点2 减小 增大 ＝
重难点4 1. ①④⑤⑥ 2. ②⑤⑥⑧ 3. ②
分类举题
例1 C 【解析】可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，A错误；在可逆反应里正反应的速率、逆反应的速率都取正值，B错误；可逆反应的特点是不能完全进行到底，存在一定的限度，C正确；两反应的反应条件不同，不互为逆反应，D错误。
例2 D 【解析】4 min时，Δn(X)＝Δn(Y)＝0.5 mol，该反应的化学方程式为X(g)??Y(g)，A错误；t1 min时，反应没有达到平衡，还在正向进行中，该反应的v正>v逆，B错误；4 min时反应达到化学平衡，反应没有停止，化学平衡是动态平衡，C错误；若其他条件不变，缩小容器容积，物质的浓度增大，反应速率增大，D正确。
例3 ①②④ 【解析】③化学反应前后质量守恒，容器容积一定，混合气体的密度始终不变，故不能说明；⑤如果反应开始只加入NO2，混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定，不能作为平衡的判断标志，故不能说明。
质量评价
1. D 【解析】可逆反应不能进行到底，反应物的转化率均小于100%，A错误；达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，但不为零，B错误；转化率未知，反应的量不确定，故转移电子数无法计算，C错误；达到平衡时，单位时间内消耗a mol N2、生成2a mol NH3的同时，又消耗2a mol NH3，D正确。
2. B 【解析】N是固体，反应前后气体的质量改变，容器的容积不变，反应过程中气体的密度变化，当混合气体的密度发生不再变化时，能判断该反应达到平衡，A不符合题意；该反应前后气体的分子数不变，容积不变，故容器内气体的总压强一直不变，不能作为判断该反应达到平衡的标志，B符合题意；反应容器中Z的体积分数不变，说明其他物质的浓度也不再改变，可说明反应达到平衡，C不符合题意；反应前后气体的质量改变，但反应前后气体的物质的量不变，故在反应过程中，气体的平均相对分子质量会发生变化，当容器内气体的平均相对分子质量不变时，能判断反应达到平衡，D不符合题意。
3. C 【解析】若反应向正反应方向进行达到平衡，X2、Y2的浓度最小，Z的浓度最大，假定完全反应，则：
X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)
起始/(mol/L) 0.1 0.3 0.2
转化/(mol/L) 0.1 0.1 0.2
平衡/(mol/L) 0 0.2 0.4
若反应向逆反应方向进行达到平衡，X2、Y2的浓度最大，Z的浓度最小，假定完全反应，则：
X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)
起始/(mol/L) 0.1 0.3 0.2
转化/(mol/L) 0.1 0.1 0.2
平衡/(mol/L) 0.2 0.4 0
由于为可逆反应，物质不能完全转化，故平衡时浓度范围为0＜c(X2)＜0.2 mol/L,0.2 mol/L＜c(Y2)＜0.4 mol/L,0＜c(Z)＜0.4 mol/L，故选C。
配套新练案
第二节 化学平衡
第7课时 化学平衡状态
1. B 【解析】可逆反应达到平衡时，各物质的浓度不变，但不一定是化学计量数之比，A错误；容器内气体颜色不再变化，说明NO2的浓度不再发生改变，即消耗和生成NO2的速率相等，反应达到平衡，B正确；达到平衡时，用NO2表示的正反应速率以及和用O2表示的逆反应速率应为v正(NO2)===2v逆(O2)，C错误；容器不变，气体的质量不变，则容器内气体的密度一直不变，不能判断是否已经达到平衡，D错误。
2. C 【解析】2v正(B)＝3v逆(C)时，可说明反应达到平衡，①错误；该反应属于反应前后气体分子数不变的反应，恒温恒容条件下气压一直不变，故密闭容器中总压强不变不能说明反应达到平衡，②错误；气体质量逐渐增加，故恒容条件下气体密度递增直至不变，可以说明反应达到平衡，③正确；气体总质量逐渐增加，气体的物质的量保持不变，故密闭容器中混合气体的平均相对分子质量递增，若不变可说明反应达到平衡，④正确；混合气体总的物质的量不变，C的物质的量递增，故C的体积分数递增，其体积分数保持不变，可说明反应达到平衡，⑤正确；恒为2∶1，故该值保持不变，不能说明反应达到平衡，⑥错误。故选C。
3. B 【解析】单位时间内生成n mol Z的同时消耗2n mol Y，即正、逆反应速率相等，说明反应已达平衡，①符合题意；Y的浓度不再改变，说明正、逆反应速率相等，反应已达平衡，②符合题意；反应开始后Y与Z的物质的量之比一直为2∶1，所以Y与Z的物质的量之比为2∶1不能说明反应是否达到平衡，③不符合题意；v正(Y)＝2v逆(Z)才能说明反应达到平衡状态，④不符合题意；该反应前后为气体分子数改变的反应，因此混合气体的平均相对分子质量不再改变说明反应已达平衡，⑤符合题意；气体总质量不变，体积不变，容器内密度始终不变，因此容器内密度不再改变，不能说明反应已达平衡，⑥不符合题意。故选B。
4. A 【解析】混合气体总质量不变，容器为恒容，则混合气体密度始终不变，不能作为反应达平衡的标志，A符合题意；该反应前后的气体分子数减少，随着反应的进行容器内压强会减小，达到平衡时压强不再变化，所以容器内的压强不再变化可以作为平衡的标志，B不符合题意；当2v正(N2O4)＝v逆(NO2)时，反应达到化学平衡状态，C不符合题意；混合气体的颜色与c(NO2)相关，颜色不再改变，说明c(NO2)不再改变，说明反应达到平衡状态，D不符合题意。
5. C 【解析】由图可知，0～t3 min时，Δc(N)∶Δc(M)＝(8－2)mol/L∶(5－3)mol/L＝2∶1，t3 min后，反应达平衡，反应的化学方程式为2N??M，A正确、D正确；反应达到平衡之前，正反应速率一直在减小，故v(a)>v(b)，B正确；t2 min时，v(M)＝ mol/(L·min)，C错误。
6. D 【解析】由图可知，0～t2 min时，Δn(Y)∶Δn(X)＝(1－0.5) mol∶1 mol＝1∶2，合成氨反应中，Δn(N2)∶Δn(NH3)＝1∶2，故Y表示的物质是N2，A错误；t1 min时，反应未平衡，v正(NH3)≠v逆(NH3)，B错误；由图可知，t2 min时，Y从1 mol 降低到0.5 mol，转化率为50%，C错误；反应达到平衡之前，正反应速率一直在减小，故a、b两点的正反应速率：a>b，D正确。
7. B 【解析】反应进行到10 s末，C的物质的量为0.8 mol，v(B)＝v(C)＝×＝0.02 mol/(L·s)，B错误；10 s末，n(A)∶n(B)＝1.8 mol∶0.6 mol＝3∶1，说明初始时A、B是按化学计量比投料的，故A与B的平衡转化率之比为1∶1，C正确；反应前后气体总质量、总物质的量均不变，故反应过程中容器内气体的平均相对分子质量不变，D正确。
8. B 【解析】由图可知，0～5 min内，v(H2)＝4v(CH4)＝4× mol/(L·min)＝0.32 mol/(L·min)，A错误；混合气体的质量不变，但气体总物质的量随着反应的进行而改变，故当平均相对分子质量不变时，反应达到平衡状态，B正确；2 min时，反应还在正向进行中，反应达到平衡之前，始终存在v正>v逆，C错误；y点反应的CO2的量更多，故CO2的转化率：x点9. C 【解析】t1 min后，CO、CO2的浓度继续改变，故t1 min时该化学反应没有达到平衡状态，A错误；4 min时，反应达到平衡状态，v正＝v逆，B错误；4 min时，CO2的转化率＝×100%≈71.4%，C正确；4 min内，v(CO)＝＝0.125 mol/(L·min)，D错误。
10. D 【解析】利用极值法进行解题。若反应正向进行，假定完全反应，可列出三段式：
X2(g)＋3Y2(g) 2Z(g)
起始/(mol/L) 0.1 0.4 0.2
转化/(mol/L) 0.1 0.3 0.2
平衡/(mol/L) 0 0.1 0.4
若反应逆向进行，假定完全反应，可列出三段式：
X2(g)＋3Y2(g) 2Z(g)
起始/(mol/L) 0.1 0.4 0.2
转化/(mol/L) 0.1 0.3 0.2
平衡/(mol/L) 0.2 0.7 0
由于为可逆反应，各物质不能完全转化，则平衡时浓度范围为0＜c(X2)＜0.2 mol/L,0.1 mol/L＜c(Y2)＜0.7 mol/L,0＜c(Z)＜0.4 mol/L，A、B、C错误，D正确。
11. (1) 0.007 5 (2) 80% (3) AB
【解析】(1) 0～20 min内v(H2)＝＝＝＝0.015 mol/(L·min)，v(CO)＝v(H2)＝0.5×0.015 mol/(L·min)＝0.007 5 mol/(L·min)。(2) 由表格中数据可知，平衡时氢气的物质的量为0.4 mol，转化了(2.0－0.4)mol＝1.6 mol，所以转化率为×100%＝80%。(3) 容器中二甲醚的浓度不变，说明消耗的量等于生成的量，反应达到平衡，A正确；由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，该反应是气体体积减小的反应，反应中混合气体的平均相对分子质量增大，则混合气体的平均相对分子质量不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，B正确；v(CO)与v(H2)的比值不变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，C错误；反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，D错误。
12. (1) > (2) 0.02 2 BC (3) d > >
【解析】(2) 0～10 min内，v(CO)＝＝0.02 mol/(L·min)，则v(CH4)＝0.02 mol/(L·min)，Δn(CH4)＝0.4 mol，则V＝＝2 L。断裂H—H、生成H—O均表示逆反应，不能作为判断平衡状态的标志，A不符合题意；容器内CO与H2的体积之比始终不变，不能作为判断平衡状态的标志，D不符合题意。(3) 由图可知，a、b、c点化学反应均正向进行，d点的正反应速率等于逆反应速率；用同一物质表示反应速率时，反应达到平衡之前，正反应速率一直在减小，则a、c两点的正反应速率：va>vc。
13. (1) 升温(或加入催化剂等) (2) ce (3) ①60% ②0.025 ③＜
【解析】(2) 2v正(NO)＝v逆(N2)，正、逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，a错误；N2和CO2的物质的量之比为1∶1，无法说明反应达到平衡状态，b错误；气体总压强始终不变，无法说明反应达到平衡状态，d错误。(3) ①T1温度下，平衡时消耗0.6 mol NO，NO的平衡转化率＝×100%＝60%。②T2时，0～5 min内，消耗0.5 mol NO，生成0.25 mol N2，v(N2)＝＝0.025 mol/(L·min)。③由表中数据可知，T2温度下，NO的浓度下降更快，且更快达到平衡状态，说明反应温度：T1第二章
化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第7课时 化学平衡状态
目 标 导 航
学习目标 知识网络
1. 认识可逆反应及其限度。 2. 知道化学平衡状态的概念和特征。 3. 会判断一个可逆反应是否处于化学平衡状态。
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 氢气在氧气中燃烧与电解水互为可逆反应( )
(2) 反应达到平衡状态，化学反应并没有停止，即v正＝v逆≠0( )
基 础 辨 析
×
√
√
√
√
核心笔记
1. 可逆反应：在相同条件下，既能向_______方向进行，同时又能向________方向进行的反应。
2. 可逆反应与非可逆反应举例
可逆反应
1
正反应
逆反应
3. 可逆反应的特点
(1) 既能正反应方向进行，也能逆反应方向进行。
(2) 正、逆反应是在同一条件下同时进行的。
(3) 反应物和生成物共存。
(4) 任一反应物的转化率都小于100%。
4. 利用可逆反应的能量图计算焓变
(1) 放热反应
ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能<0。
(2) 吸热反应
ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能>0。
化学平衡状态的建立
2
减小
增大
＝
化学平衡状态的特征
3
判断可逆反应达到平衡状态的方法
4
1. 恒温下，反应前后气体分子的化学计量数之和不等的反应
①C 的生成速率与D的消耗速率相等
②单位时间内消耗a mol A，同时消耗2a mol B
③混合气体的密度不再改变
④A、B、C 的物质的量分数不再改变
⑤混合气体的总压强不再改变
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变
⑦A、B、C 的浓度之比为 1∶3∶2
①④⑤⑥
2. 恒温下，反应前后气体分子的化学计量数之和相等的反应
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3a mol B
③A、B、C的浓度不再变化
④A、B、C的体积分数不再变化
⑤混合气体的总压强不再变化
⑥混合气体的物质的量不再变化
⑦单位时间内消耗a mol A，同时生成3a mol B
⑧A、B、C、D的分子数之比为1∶3∶2∶2
②⑤⑥⑧
3. 恒容绝热条件
①混合气体的密度不变
②容器温度不变
③2v正(NH3)＝3v逆(H2)
④每3 mol H—H断裂，同时有2 mol N—H断裂
②
分类举题
类型1 可逆反应
下列对可逆反应的说法正确的是( )
A. 既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应叫作可逆反应
B. 在可逆反应里正反应的速率是正值，逆反应的速率是负值
C. 可逆反应不能完全进行，存在一定的限度
1
【解析】 可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，A错误；在可逆反应里正反应的速率、逆反应的速率都取正值，B错误；可逆反应的特点是不能完全进行到底，存在一定的限度，C正确；两反应的反应条件不同，不互为逆反应，D错误。
C
类型2 化学平衡建立
(2024·肇庆期末)在一恒温恒容密闭容器中发生X、Y两种气体间的转化反应，X、Y物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
B. t1 min时，该反应的v正＝v逆
C. 4 min时反应达到化学平衡，反应停止
D. 若其他条件不变，缩小容器容积，Y的反应速率增大
2
D
类型3 化学平衡状态的判断
3
【解析】 ③化学反应前后质量守恒，容器容积一定，混合气体的密度始终不变，故不能说明；⑤如果反应开始只加入NO2，混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定，不能作为平衡的判断标志，故不能说明。
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2；
②混合气体的颜色不再改变；
③混合气体的密度不再改变的状态；
④混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态；
⑤混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定。
①②④
质量评价
A. H2的转化率为100%
B. 正反应速率和逆反应速率都为零
C. 平衡时转移电子的数目等于6×6.02×1023
D. 单位时间内消耗a mol N2，同时消耗2a mol NH3
【解析】 可逆反应不能进行到底，反应物的转化率均小于100%，A错误；达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，但不为零，B错误；转化率未知，反应的量不确定，故转移电子数无法计算，C错误；达到平衡时，单位时间内消耗a mol N2、生成2a mol NH3的同时，又消耗2a mol NH3，D正确。
D
A. 混合气体的密度不再变化
B. 气体的压强不再变化
C. Z的体积分数不再变化
D. 气体的平均相对分子质量不再变化
B
【解析】 N是固体，反应前后气体的质量改变，容器的容积不变，反应过程中气体的密度变化，当混合气体的密度发生不再变化时，能判断该反应达到平衡，A不符合题意；该反应前后气体的分子数不变，容积不变，故容器内气体的总压强一直不变，不能作为判断该反应达到平衡的标志，B符合题意；反应容器中Z的体积分数不变，说明其他物质的浓度也不再改变，可说明反应达到平衡，C不符合题意；反应前后气体的质量改变，但反应前后气体的物质的量不变，故在反应过程中，气体的平均相对分子质量会发生变化，当容器内气体的平均相对分子质量不变时，能判断反应达到平衡，D不符合题意。
A. X2为0.2 B. Y2为0.2
C. Z为0.3 D. Z为0.4
C
配套新练案
A. NO2、NO、O2各物质的浓度之比为2∶2∶1
B. 容器内气体颜色不再变化
C. 2v正(NO2)＝v逆(O2)
D. 容器内气体的密度保持不变
B
【解析】 可逆反应达到平衡时，各物质的浓度不变，但不一定是化学计量数之比，A错误；容器内气体颜色不再变化，说明NO2的浓度不再发生改变，即消耗和生成NO2的速率相等，反应达到平衡，B正确；达到平衡时，用NO2表示的正反应速率以及和用O2表示的逆反应速率应为v正(NO2)=====2v逆(O2)，C错误；容器不变，气体的质量不变，则容器内气体的密度一直不变，不能判断是否已经达到平衡，D错误。
C
①单位时间内生成n mol Z的同时消耗2n mol Y
②Y的浓度不再改变
③Y与Z的物质的量之比为2∶1
④2v正(Y)＝v逆(Z)
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变
⑥容器内密度不再改变
A. ①②③ B. ①②⑤
C. ②③⑤ D. ②④⑥
B
【解析】 单位时间内生成n mol Z的同时消耗2n mol Y，即正、逆反应速率相等，说明反应已达平衡，①符合题意；Y的浓度不再改变，说明正、逆反应速率相等，反应已达平衡，②符合题意；反应开始后Y与Z的物质的量之比一直为2∶1，所以Y与Z的物质的量之比为2∶1不能说明反应是否达到平衡，③不符合题意； v正(Y)＝2v逆(Z)才能说明反应达到平衡状态，④不符合题意；该反应前后为气体分子数改变的反应，因此混合气体的平均相对分子质量不再改变说明反应已达平衡，⑤符合题意；气体总质量不变，体积不变，容器内密度始终不变，因此容器内密度不再改变，不能说明反应已达平衡，⑥不符合题意。故选B。
A. 混合气体的密度不再变化 B. 容器内的压强不再变化
C. 2v正(N2O4)＝v逆(NO2) D. 混合气体的颜色不再变化
【解析】 混合气体总质量不变，容器为恒容，则混合气体密度始终不变，不能作为反应达平衡的标志，A符合题意；该反应前后的气体分子数减少，随着反应的进行容器内压强会减小，达到平衡时压强不再变化，所以容器内的压强不再变化可以作为平衡的标志，B不符合题意；当2v正(N2O4)＝v逆(NO2)时，反应达到化学平衡状态，C不符合题意；混合气体的颜色与c(NO2)相关，颜色不再改变，说明c(NO2)不再改变，说明反应达到平衡状态，D不符合题意。
A
5. 在一定温度下，恒容密闭容器内某一反应中气体M和气体N的物质的量浓度随反应时间变化的曲线如图所示。下列表述错误的是( )
C
6. (2024·广州第三中学)一定温度，向容积固定的密闭容器中通入一定量的N2(g)和H2(g)，进行合成氨反应，反应过程中部分物质的物质的量n随时间t变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. Y表示的物质是H2(g)
B. t1 min时，v正(NH3)＝v逆(NH3)
C. t2 min时，Y的转化率为33.3%
D. a、b两点的正反应速率：a>b
D
【解析】 由图可知，0～t2 min时，Δn(Y)∶Δn(X)＝(1－0.5) mol∶1 mol＝1∶2，合成氨反应中，Δn(N2)∶Δn(NH3)＝1∶2，故Y表示的物质是N2，A错误； t1 min时，反应未平衡，v正(NH3)≠v逆(NH3)，B错误；由图可知，t2 min时，Y从 1 mol 降低到0.5 mol，转化率为50%，C错误；反应达到平衡之前，正反应速率一直在减小，故a、b两点的正反应速率：a>b，D正确。
B
A. 0～5 min内，用H2表示该反应的平均反应速率v(H2)＝0.16 mol/(L·min)
B. 容器中混合气体的平均相对分子质量不再发生改变时，该反应达到平衡状态
C. 2 min时，v正＝v逆
D. CO2的转化率：x点>y点
B
A. t1 min时，该化学反应达到平衡状态
B. 在4 min时：v正>v逆
C. 4 min内，CO2的转化率约为71.4%
D. 4 min内，用CO表示的平均反应速率v(CO)＝0.25 mol/(L·min)
C
A. c(Z)＝0.4 mol/L
B. c(Y2)＝0.1 mol/L
C. c(X2)＝0.2 mol/L
D. c(X2)＝0.05 mol/L且c(Z)＝0.3 mol/L
D
(1) 0～20 min的平均反应速率v(CO)＝___________mol/(L·min)。
(2) 达到平衡时，H2的转化率为________。
(3) 下列能表明该反应达到平衡状态的是______(填字母)。
A. 容器中二甲醚的浓度不变
B. 混合气体的平均相对分子质量不变
C. v(CO)与v(H2)的比值不变
D. 混合气体的密度不变
0.007 5
80%
AB
12. (2024·江门第一中学)甲烷和甲醇(CH3OH)既是重要的化工原料，又是未来重要的能源物质。
>
A. 断裂3 mol H—H时，生成2 mol H—O
B. 容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
C. 容器内混合气体的压强保持不变
D. 容器内CO与H2的体积之比保持不变
0.02
2
BC
根据图示可知，表示正反应速率与逆反应速率相等的点是____(填“a”“b”“c”或“d”)；用同一物质表示反应速率时，a、c两点的正反应速率：va____(填“>”“<”或“＝”)vc。
d
>
(1) 为了提高上述反应的速率，可以采取的措施是______________________(写出一条即可)。
(2) 一定温度下，在容积固定的密闭容器中发生上述反应。下列可以表明反应达到化学平衡状态的是____(填字母)。
a. 2v正(NO)＝v逆(N2) b. N2与CO2的物质的量之比为1∶1
c. NO的体积分数不再改变 d. 容器内气体总压强不再改变
e. 容器内气体密度不再改变
升温(或加入催化剂等)
ce
(3) 该小组在两个2 L的密闭容器中分别加入活性炭(足量)和1.0 mol NO，测得两容器中在不同温度下NO的物质的量变化如下表：
①T1时，NO的平衡转化率为______。
②T2时，0～5 min内，化学反应速率v(N2)＝__________ mol/(L·min)。
③两容器内温度的关系为T1_____(填“>”“<”或“＝”)T2。
60%
0.025
<
谢谢观赏
