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课时化学平衡状态课件

(共51张PPT)
[学习目标]
1.通过认识化学平衡状态的建立过程，理解化学平衡是一种动态平衡。
2.掌握化学平衡状态的特征，建立化学平衡状态判断的思维模型。
1.可逆反应
(1)概念：在相同条件下，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。
(2)特征
相同
同时
小于
N2与H2反应 NH3的分解反应
N2与H2反应 NH3的分解反应
3.化学平衡状态的含义
在一定条件下的可逆反应体系中，当 时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称之为化学平衡状态，简称化学平衡。
正、逆反应的速率相等
4.化学平衡状态的特征
可逆反应
相等
=
v正=v逆≠0
一定
[自我思考]
提示　存在，化学平衡是动态平衡，加入的18O2会与SO2结合生成含有18O的SO3，同时含有18O的SO3又会分解得到含有18O的SO2，因此SO2中存在18O。
[正误判断] (正确的打“√”，错误的打“×”)。
×
(1)合成氨反应中，如果N2过量，则可以使H2完全消耗( )
(2)在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆( )
(3)化学平衡状态是在一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果( )
(4)化学反应达到化学平衡状态后反应物和生成物的浓度相等( )
(5)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( )
√
×
×
×
1.(2025·甘肃民勤一中高二期中)对于反应 2HI(g) H2(g)＋I2(g)，下列四个图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是(　　)
C
解析　可逆反应中反应物和生成物共存，HI、H2和I2都是双原子分子，则体系中应含有3种双原子分子。图中只含有1种双原子分子，故A不符合题意；图中含有2种双原子分子，故B不符合题意；图中含有3种双原子分子，故C符合题意；图中含有3种双原子分子和2种单原子分子，故D不符合题意。
解析　由图可知，a、b、c点的正反应速率均不等于逆反应速率，都未达到平衡状态；只有d点正、逆反应速率相等，处于化学平衡状态。
A
3.在1 273 K、100 kPa条件下，乙烷生成乙烯的反应C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)达到平衡后，下列说法正确的是(　　)
A.C2H6的浓度保持不变
B.C2H6仍在不断分解，其浓度不断减小
C.C2H6的分解速率大于其生成速率
D.C2H4仍在不断生成，其浓度不断增加
解析　达到平衡后，正、逆反应速率相等，各物质的浓度不再变化，但各物质仍在反应。
A
1.利用“速率相等”判断
以反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)为例：
(1)同种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。
(2)不同物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，即v正(A)∶v逆(B)＝a∶b。
2.利用“变量不变”判断
(1)各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不变。
(2)各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。
(3)反应物的转化率、产物的产率保持不变。
[自我思考]
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。
不一定
不一定
是
是
是
是
不一定
不一定
是
是
[正误判断] (正确的打“√”，错误的打“×”)。
(2)2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，相同时间内，当消耗2 mol SO2同时生成1 mol O2时，说明反应处于平衡状态( )
(3)4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)，断裂1 mol N—H的同时形成1 mol H—O，说明反应达到平衡状态( )
(4)CO(g)＋[Cu(NH3)2]＋(aq)＋NH3(g) [Cu(NH3)3CO]＋(aq)，当[Cu(NH3)2]＋的物质的量浓度不再减小时，反应达到最大限度( )
(5)N2O4(g) 2NO2(g)，恒温恒容条件下，若混合气体的颜色保持不变，则该反应达到平衡状态( )
×
√
×
√
√
1.(2025·河北邯郸高二月考)在100 ℃条件下，发生反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，下列能说明该反应达到平衡状态的是(　　)
A.压强不再变化
B.生成H2O的速率和消耗H2的速率相等
C.混合气体的密度不变
D.H2的质量不再变化
解析　A.该反应前后气体的物质的量不变，压强始终不变，故压强不再变化不一定达到平衡状态；B.生成H2O的速率为逆反应速率，消耗H2的速率也为逆反应速率，故二者速率相等不一定达到平衡状态；C.混合气体的质量、体积都恒定不变，密度始终不变，故密度不变不一定达到平衡状态；D.H2的质量不再变化，能说明该反应达到平衡状态。
D
2.工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应为3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g) Si3N4(s)＋12HCl(g)　ΔH<0。一定条件下，在恒容密闭容器中发生上述反应，能说明反应达到化学平衡状态的是(　　)
A.3v正(N2)＝v正(H2) B.v正(HCl)＝4v正(SiCl4)
C.混合气体的密度保持不变 D.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6
解析　3v正(N2)＝v正(H2)，v正(HCl)＝4v正(SiCl4)，两个等式两边都表示正反应速率，反应过程中始终成立，不能说明反应达到化学平衡状态，故A、B错误；该反应有固体生成，反应前后气体的质量发生变化，恒容密闭容器中，混合气体的密度保持不变，说明混合气体的总质量不变，反应达到平衡状态，故C正确；某时刻各物质浓度关系与其起始浓度和转化率有关，与反应是否达到平衡状态无关，不能说明反应达到平衡状态，故D错误。
C
3.一定条件下，NO2和SO2反应生成SO3和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO2和SO2气体置于密闭容器中发生上述反应，下列不能说明该反应达到平衡状态的是
(　　)
A.混合气体的颜色保持不变
B.体系的平均相对分子质量保持不变
C.NO2和SO2的体积比保持不变
D.每消耗1 mol SO2的同时生成1 mol NO2
B
1.下列反应属于可逆反应的是(　　)
A.二氧化碳与水反应
B.铜与浓硫酸共热
C.盐酸与氢氧化钠反应
D.氢气在氯气中燃烧
A
2.(2025·江苏宿迁高二月考)一定条件下，密闭容器中进行合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。当正、逆反应速率相等且不等于零时，下列说法中，错误的是
(　　)
A.反应已达平衡状态
B.N2、H2、NH3 三者共存
C.N2、H2、NH3 的浓度不再变化
D.N2、H2、NH3 的浓度之比为1∶3∶2
解析　正、逆反应速率相等，反应已达平衡状态，故A正确；可逆反应不能进行到底，N2、H2、NH3 三者共存，故B正确；正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，N2、H2、NH3 的浓度不再变化，故C正确；正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，N2、H2、NH3 的浓度不再变化，但N2、H2、NH3 的浓度之比不一定为 1∶3∶2，故D错误。
D
3.在一定条件下的恒容密闭容器中发生可逆反应2X(g) Y(g)＋Z(s)，下列不能说明该反应达到平衡状态的是(　 )
A.2v正(X)＝v逆(Y)
B.反应容器中Y的质量分数不变
C.体系压强不再变化
D.混合气体的密度不再变化
解析　平衡时存在v正(X)＝2v逆(Y)，故A符合题意；反应容器中Y的质量分数不变，说明各气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，故B不符合题意；体系压强不再变化，说明气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C不符合题意；混合气体的密度不再变化，说明气体的质量不变，反应达到平衡状态，故D不符合题意。
A
4.在一定容积的密闭容器中进行反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.2 mol·L-1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　)
A.N2为0.2 mol·L-1，H2为0.6 mol·L-1
B.N2为0.15 mol·L-1
C.N2、H2均为0.18 mol·L-1
D.NH3为0.4 mol·L-1
解析　该反应为可逆反应，反应体系中任何一种物质的转化率都小于100%，故A、D错误；从题给量的关系知无论反应进行到什么程度，都有c(N2)∶c(H2)＝1∶3，因此二者不可能同时均为0.18 mol·L-1，故C错误。
B
5.一定温度下，在2 L的密闭容器中，M、N两种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示。
(1)反应的化学方程式为_________。
(2)反应达到最大限度的时间是________min，
该时间内的平均反应速率v(N)＝________________。
(3)反应达到平衡状态时，放出6Q kJ的热量，当容器中充
入1 mol N时，反应放出的热量为________(填字母)。
A.等于Q kJ B.小于Q kJ
C.大于Q kJ D.等于2Q kJ
2N M
6
0.5 mol·L-1·min-1
B
(4)判断该反应达到平衡状态的依据是______(填序号)。
①该条件下，正、逆反应速率都为零
②该条件下，混合气体的密度不再发生变化
③该条件下，混合气体的压强不再发生变化
④该条件下，单位时间内消耗2 mol N的同时，生成1 mol M
③
放出6Q kJ的热量，当容器中充入1 mol N，若N完全反应，则放出Q kJ的热量，但该反应是可逆反应，反应不能进行到底，所以反应放出的热量小于Q kJ。(4)①达到平衡状态时，正、逆反应速率相等但不为零，①不选；②反应过程中气体的质量和容器的容积始终不变，故混合气体的密度始终不变，因此该条件下，混合气体的密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，②不选；③该反应为反应前后气体物质的量不相等的可逆反应，该条件下，混合气体的压强不再发生变化能说明反应达到平衡状态，③选；④该条件下，单位时间内消耗2 mol N的同时，生成1 mol M，均表示正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，④不选。
1.下列反应不属于可逆反应的是(　　)
A.SO2溶于水生成H2SO3和H2SO3分解
B.H2跟I2化合成HI和HI分解
C.SO2跟 O2化合成SO3和SO3分解
D.NH3和HCl化合生成NH4Cl和NH4Cl分解
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2.在一定条件下，气体参与的某正反应方向ΔH＜0的可逆反应达到化学平衡时，下列说法不正确的是(　　)
A.反应物的浓度一定等于生成物的浓度
B.反应体系中压强恒定
C.反应体系中混合物的组成保持不变
D.反应体系中温度不变
解析　对于放热的可逆反应，达到平衡时，反应物与生成物的浓度不一定相等，A项错误；可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，气体分子数保持不变，反应体系中压强恒定，混合物的组成保持不变，反应体系中温度不变，B、C、D项正确。
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3.一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)＋Cl2(g) 2HCl(g)＋I2(s)。下列事实不能说明该反应达到平衡状态的是(　　)
A.容器内气体压强不再改变
B.容器内气体密度不再改变
C.容器内气体颜色不再改变
D.断裂1 mol Cl—Cl的同时断裂1 mol H—Cl
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析　反应过程中压强为变量，压强不再改变说明反应达到平衡状态；反应过程中气体质量为变量，气体体积不变，所以气体密度是变量，容器内气体密度不再改变说明反应达到平衡状态；容器内气体颜色不再改变，说明氯气的浓度不变，反应达到平衡状态；平衡时断裂1 mol Cl—Cl的同时断裂2 mol H—Cl，因此D项不能说明该反应达到平衡状态。
4.(2025·江西南昌高二月考)在673 K、30 MPa下，合成氨反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)中n(NH3)和n(H2)随时间变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A.点d和点e处的n(N2)不同
B.点c处反应达到化学平衡状态
C.点a的正反应速率比点b的大
D.点e反应达到化学平衡状态，反应停止
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析　点d和点e各物质的物质的量已经不再发生变化，化学反应达到平衡状态，两点对应的n(N2)相同，故A错误；化学反应达到平衡状态时，各物质的物质的量将不再发生变化，而点c之后氨和氢气的物质的量仍在变化，则点c处反应未达到平衡状态，故B错误；曲线斜率表示化学反应速率，点a处比点b处曲线斜率大，则点a的正反应速率比点b的大，故C正确；化学平衡是一种动态平衡，正、逆反应速率相等，反应仍在进行，故D错误。
5.恒温时向2 L密闭容器中通入一定量的气体X和Y，发生反应：2X(g)＋Y(g) 3Z(g)，Y的物质的量n(Y)随时间t变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

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，该可逆反应达到了化学平衡状态
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
7.(2025·河北石家庄高二质检)已知：K3[Fe(CN)6]溶液是检验Fe2+的试剂，若溶液中存在Fe2+，将产生蓝色沉淀。将0.2 mol·L-1 KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合液分别完成下列实验，能说明下列溶液中存在化学平衡2Fe3+＋2I－ 2Fe2+＋I2的是(　　)
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A.① B.②和④
C.③和④ D.①和③
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析　将0.2 mol·L-1 KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，I－过量，若该反应不是可逆反应，Fe3+全部转化为Fe2+，则溶液中无Fe3+，故只需要证明溶液中含Fe3+，即能证明此反应为可逆反应，能建立化学平衡。向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红，说明溶液中有Fe3+，故①正确；向溶液中滴入AgNO3溶液，有黄色沉淀生成，溶液中I－过量，无论是否存在化学平衡，都会有黄色沉淀生成，故②错误；无论反应是否存在平衡，溶液中均存在Fe2+，滴入K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀生成，故③错误；无论反应是否存在平衡，溶液中均有I2，滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色，故④错误。
8.在4 L恒温密闭容器中充入6 mol A气体和 5 mol B气体，在一定条件下发生反应：3A(g)＋B(g) 2C(g)＋xD(g)，达到平衡时，生成了2 mol C，经测定D的浓度为0.5 mol·L-1。下列判断不正确的是(　　)
A.x＝2
B.容器内压强保持不变，说明该反应达到平衡状态
C.B的浓度不变，说明该反应达到平衡状态
D.该反应达到平衡状态时，2v正(A)＝3v逆(C)
解析　平衡时c(C)＝c(D)＝0.5 mol·L-1，故x＝2，A正确；该反应前后气体分子数相等，压强始终不变，不能根据压强保持不变判断反应是否达到平衡状态，B错误；B的浓度不变、2v正(A)＝3v逆(C)，均说明反应达到平衡状态，C、D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
B
9.在T ℃下，某容积为2 L的密闭容器内，有A、B、C、D、E五种物质参与同一个化学反应，其中A、B、C、D(A、B、C为气体)四种物质的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，E为该反应的一种气体生成物，且生成物E在化学方程式中的化学计量数与B的相同。请回答下列问题：
(1)该反应的反应物为________。
(2)在0～2 min内，v(C)＝______mol·L-1·min-1，
v(E)＝________mol·L-1·min-1。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A和B
0.5
0.25
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
(3)该反应达到平衡状态的时刻是t＝______min时；达到平衡状态的标志有________(填字母)。
a.A和C的物质的量相等
b.B的物质的量不变
c.A的正反应速率与B 的逆反应速率之比为2∶1
d.压强不变
(4)物质D在反应中的作用是____________。
2
bc
作催化剂
解析　由题图可知从t＝2 min时刻开始各物质的物质的量不再发生改变，说明反应达到平衡状态。由题图可知A、B的物质的量减少，为反应物，C的物质的量增加，则C为生成物，E为该反应的一种气体生成物，且生成物E在化学方程式中的化学计量数与B的相同，由化学方程式中的化学计量数与其反应速率成正比，可写出化学方程式为2A(g)＋B(g) 2C(g)＋E(g)。(1)由分析可知，该反应的反应物为A和B。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
10.(2025·山东滨州高二质检)一定温度下，在恒容密闭容器中充入CO和H2，发生反应：2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)　ΔH<0。下列图像符合实际且t0时达到平衡状态的是(　　)
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析　A项，该反应中气体总质量、容器容积均为定值，则气体密度始终不变，图示曲线不符合实际；B项，初始时CH3OH(g)的体积分数应该为0，图示曲线不符合实际；C项，该反应为气体分子数减小的反应，混合气体的总质量为定值，则建立平衡过程中，混合气体的平均摩尔质量逐渐增大，图示曲线不符合实际；D项，该反应为气体分子数减小的反应，反应过程中压强逐渐减小，当压强不再变化时，反应达到平衡状态，图示曲线符合实际且t0时达到平衡状态。
11.一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1，则下列判断正确的是(　　)
A.c1∶c2＝3∶1
B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为3∶2
C.c2的取值范围为0＜c2＜0.4 mol·L-1
D.c1的取值范围为0＜c1＜0.1 mol·L-1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
B
解析　由于X、Y的平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A不正确；平衡时，vY(生成)∶vZ(生成)＝3∶2，B正确；由可逆反应的特点可知，0＜c1＜0.14 mol·L-1、0＜c2＜0.42 mol·L-1，C、D不正确。
12.在体积为2 L的恒温密闭容器中，充入 1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(1)前10 min，v(CO2)＝_______mol·L-1·min-1。
(2)能说明上述反应达到平衡状态的是_____(填字母)。
a.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1
(即图中交叉点)
b.混合气体的压强不随时间的变化而变化
c.单位时间内生成1 mol H2O，同时生成1 mol CH3OH
d.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
e.混合气体的密度不随时间的变化而变化
f.CO2和CH3OH的反应速率之比为1∶1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0.037 5
bd
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
学平衡，c不符合题意；由化学方程式CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)可知，反应前后气体的物质的量发生改变，气体的总质量不变，即混合气体的平均相对分子质量是变量，故混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化时，说明反应达到化学平衡，d符合题意；由题干信息可知，反应过程中气体总质量保持不变，容器的体积保持不变，即混合气体的密度一直保持不变，则混合气体的密度不随时间的变化而变化不能说明反应达到化学平衡，e不符合题意；化学平衡的本质特征是正、逆反应速率相等，CO2和CH3OH的反应速率之比为1∶1，未告知正、逆反应速率，故不能说明反应达到化学平衡，f不符合题意。