第1课时 化学平衡状态
学习目标
1.从化学反应存在一定限度的角度，认识化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡。 2.熟知化学平衡状态的特征，建立化学平衡状态判断方法的思维模型，能运用动态平衡的观点分析、判断化学平衡状态。
知识点一 化学平衡状态
1.可逆反应
（1）概念
在 下，既能向 进行，同时又能向 进行的反应。
（2）特点
2.化学平衡状态的建立
在一定条件下的容积不变的密闭容器中，合成氨反应为N2＋3H22NH3。
N2与H2反应 NH3的分解反应
N2和H2的浓度逐渐 ，而NH3的浓度逐渐 。到达t1时刻时，N2、H2、NH3的浓度均 ，即反应达到了 NH3的浓度逐渐 ，而N2和H2的浓度逐渐 ，到达t2时刻时，N2、H2、NH3的浓度均 ，即反应达到了
3.化学平衡状态的概念
在一定条件下的 体系中，当 相等时，反应物和生成物的浓度均 ，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。
【教材挖掘】
教材【方法导引】中指出“在分析化学问题时，常会运用反映相关量变化关系的图像”。请用v-t图像表示化学平衡的建立过程。
4.化学平衡的特征
化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）合成氨反应中，如果N2过量，可以使H2完全反应。（ ）
（2）化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果。（ ）
（3）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。（ ）
（4）反应物与生成物的浓度之比等于化学计量数之比，反应达到平衡状态。（ ）
2.（2025·天津武清高二月考）煤的气化可获得清洁燃料，是实现煤的综合利用的一种重要途径，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。一定条件下，在容积不变的密闭容器中进行如下反应：C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2 （g）。关于该反应达到化学平衡状态的叙述正确的是（ ）
A.H2O完全转化为CO和H2
B.H2的浓度保持不变
C.正、逆反应速率相等且均为零
D.H2O、CO的物质的量之比为1∶1
3.（鲁科版习题）根据你对二氧化硫的催化氧化反应的理解，回答下列问题。
（1）如何从微观的角度描述该可逆反应2SO2＋O22SO3的化学平衡状态？
（2）向一密闭容器中充入SO2与18O2，反应一段时间后，18O可能存在于哪些物质中？
（3）在有催化剂存在和加热条件下，若将一定量的SO3充入一密闭容器中，最终容器中会存在哪些物质？
知识点二 化学平衡状态的判断
1.利用“速率相等”判断
（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。
【思考】 在恒温恒容条件下，下列两个可逆反应的某些“量”不再随时间改变时，判断是否一定达到了平衡状态（填“一定”或“不一定”）。
N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g） H2（g）＋I2（g） 2HI（g）
①混合气体的密度ρ
②体系的压强p
③混合气体的平均摩尔质量
④混合气体的颜色 不一定
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g），每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时，说明该反应达到平衡状态。（ ）
（2）N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），n（NH3）不变时，反应达到平衡状态。（ ）
（3）N2O4（g）（无色） 2NO2（g）（红棕色），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。（ ）
（4）A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g），恒温恒容条件下，气体压强不变，说明反应达到平衡状态。（ ）
2.（2025·浙江强基联盟高二联考）科学家已成功利用二氧化碳合成甲醇，CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH＜0，在绝热恒容的容器中一定能说明达到化学平衡状态的是（ ）
A.3v正（H2）＝v逆（CH3OH）
B.容器中气体的温度保持不变
C.混合气体的密度不变
D.n（CO2）∶n（H2）∶n（CH3OH）∶n（H2O）＝1∶3∶1∶1
3.（2025·眉山高二月考改编）汽车尾气净化的主要原理为2NO（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋N2（g） ΔH＜0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 （填序号）。
易错提醒
不能作为平衡状态“标志”的四种情况
（1）反应各组分的物质的量之比等于化学方程式中相应化学计量数之比。
（2）恒温恒容下的气体体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不随时间而变化，如2HI（g）H2（g）＋I2（g）。
（3）全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不随时间而变化，如2HI（g）H2（g）＋I2（g）。
（4）全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
1.（教材改编题）可逆反应2NO2（g）2NO（g）＋O2（g）在容积不变的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是（ ）
A.单位时间消耗1 mol O2，同时生成2 mol NO
B.混合气体中NO2和NO物质的量浓度相等
C.混合气体的密度不再改变
D.用NO2、NO的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1∶1的状态
2.14CO2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（ ）
A.14CO2 B.14CO2、14CO
C.14CO2、14CO、14C D.14CO
3.（2025·福州八中高二期中）一定温度下，在容积恒定的密闭容器中进行反应A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g），下列叙述可以说明该反应已达到平衡状态的是（ ）
A.A的质量不再变化
B.2v正（B）＝v逆（C）
C.B、D的物质的量之比2∶1
D.混合气体的总压不再变化
4.（2025·上海奉贤中学高二期中）工业上可利用CH4还原NO减少氮氧化物的排放。
向2 L恒容密闭容器中通入2 mol CH4（g）、4 mol NO（g），发生反应CH4（g）＋4NO（g）2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（l），
测得CH4的物质的量随时间变化如表所示。
时间/min 0 10 20 30 40 50
n（CH4）/mol 2 1.7 1.5 1.35 1.25 1.25
（1）30 min时，CO2的物质的量浓度为 mol·L－1。
（2）一定温度下，能说明该反应达到化学平衡状态的是 。
A.容器内颜色不再变化
B.c（N2）∶c（NO）＝1∶2
C.n（H2O）不随时间变化
D.容器内压强不再变化
提示：完成课后作业 第二章 第二节 第1课时
3 / 4第1课时 化学平衡状态
学习目标
1.从化学反应存在一定限度的角度，认识化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡。 2.熟知化学平衡状态的特征，建立化学平衡状态判断方法的思维模型，能运用动态平衡的观点分析、判断化学平衡状态。
知识点一 化学平衡状态
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）特点
2.化学平衡状态的建立
在一定条件下的容积不变的密闭容器中，合成氨反应为N2＋3H22NH3。
N2与H2反应 NH3的分解反应
N2和H2的浓度逐渐 减小 ，而NH3的浓度逐渐 增大 。到达t1时刻时，N2、H2、NH3的浓度均 不再改变 ，即反应达到了 化学平衡状态 NH3的浓度逐渐 减小 ，而N2和H2的浓度逐渐 增大 ，到达t2时刻时，N2、H2、NH3的浓度均 不再改变 ，即反应达到了 化学平衡状态
3.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、逆反应速率 相等时，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。
【教材挖掘】
教材【方法导引】中指出“在分析化学问题时，常会运用反映相关量变化关系的图像”。请用v-t图像表示化学平衡的建立过程。
提示：
4.化学平衡的特征
化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）合成氨反应中，如果N2过量，可以使H2完全反应。（ × ）
（2）化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果。（ √ ）
（3）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。（ × ）
（4）反应物与生成物的浓度之比等于化学计量数之比，反应达到平衡状态。（ × ）
2.（2025·天津武清高二月考）煤的气化可获得清洁燃料，是实现煤的综合利用的一种重要途径，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。一定条件下，在容积不变的密闭容器中进行如下反应：C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2 （g）。关于该反应达到化学平衡状态的叙述正确的是（ ）
A.H2O完全转化为CO和H2
B.H2的浓度保持不变
C.正、逆反应速率相等且均为零
D.H2O、CO的物质的量之比为1∶1
解析：B 可逆反应中，H2O不能完全转化为CO和H2，A错误；反应在容积不变的密闭容器中进行，H2浓度保持不变，说明已经平衡，B正确；化学反应达到平衡时，反应仍在进行，故正、逆反应速率相等但不为零，C错误；H2O、CO的物质的量由各成分的起始量决定，H2O、CO的物质的量之比为1∶1难以判断是否处于平衡状态，D错误。
3.（鲁科版习题）根据你对二氧化硫的催化氧化反应的理解，回答下列问题。
（1）如何从微观的角度描述该可逆反应2SO2＋O22SO3的化学平衡状态？
（2）向一密闭容器中充入SO2与18O2，反应一段时间后，18O可能存在于哪些物质中？
（3）在有催化剂存在和加热条件下，若将一定量的SO3充入一密闭容器中，最终容器中会存在哪些物质？
答案：（1）相同时间内SO2和O2反应生成的SO3分子数和SO3变成SO2和O2的分子数相同。（2）SO2、SO3、O2。（3）SO2、SO3、O2。
解析：（1）反应达到平衡状态时，反应物消耗的速率与其生成的速率相等，各物质的浓度保持不变，对于反应：2SO2＋O22SO3，在相同时间内，SO2和O2反应生成的SO3分子数和SO3变成SO2和O2的分子数相同。（2）SO2和O2反应生成SO3，18O会进入SO3中，同时SO3分解生成SO2和O2，18O又会进入SO2，最终三种物质中均有18O。（3）把一定量的SO3充入一密闭容器中，SO3分解生成SO2和O2，最终反应达到平衡状态，各物质共存。
知识点二 化学平衡状态的判断
1.利用“速率相等”判断
（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。
【思考】 在恒温恒容条件下，下列两个可逆反应的某些“量”不再随时间改变时，判断是否一定达到了平衡状态（填“一定”或“不一定”）。
N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g） H2（g）＋I2（g） 2HI（g）
①混合气体的密度ρ 不一定 不一定
②体系的压强p 一定 不一定
③混合气体的平均摩尔质量 一定 不一定
④混合气体的颜色 不一定 一定
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g），每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时，说明该反应达到平衡状态。（ × ）
（2）N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），n（NH3）不变时，反应达到平衡状态。（ √ ）
（3）N2O4（g）（无色） 2NO2（g）（红棕色），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。（ √ ）
（4）A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g），恒温恒容条件下，气体压强不变，说明反应达到平衡状态。（ × ）
2.（2025·浙江强基联盟高二联考）科学家已成功利用二氧化碳合成甲醇，CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH＜0，在绝热恒容的容器中一定能说明达到化学平衡状态的是（ ）
A.3v正（H2）＝v逆（CH3OH）
B.容器中气体的温度保持不变
C.混合气体的密度不变
D.n（CO2）∶n（H2）∶n（CH3OH）∶n（H2O）＝1∶3∶1∶1
解析：B 根据反应可知，当v正（H2）＝3v逆（CH3OH）时反应达到平衡；由题干可知，该反应的正反应为放热反应，恒容绝热条件下，随反应进行容器内气体温度升高，当容器内气体温度保持不变时，“变量”不变，反应达到平衡，B符合题意；在恒容容器中，气体的质量和体积一定，则气体密度始终不变，故气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态；物质的量之比等于化学计量数之比不能说明反应是否达到平衡状态。
3.（2025·眉山高二月考改编）汽车尾气净化的主要原理为2NO（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋N2（g） ΔH＜0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是②③④（填序号）。
解析：①达到平衡时，v正应保持不变；②图中CO、CO2的物质的量不再发生改变，达到平衡状态；③w（NO）逐渐减小，达到平衡时保持不变；④因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化；⑤ΔH是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。
易错提醒
不能作为平衡状态“标志”的四种情况
（1）反应各组分的物质的量之比等于化学方程式中相应化学计量数之比。
（2）恒温恒容下的气体体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不随时间而变化，如2HI（g）H2（g）＋I2（g）。
（3）全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不随时间而变化，如2HI（g）H2（g）＋I2（g）。
（4）全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
1.（教材改编题）可逆反应2NO2（g）2NO（g）＋O2（g）在容积不变的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是（ ）
A.单位时间消耗1 mol O2，同时生成2 mol NO
B.混合气体中NO2和NO物质的量浓度相等
C.混合气体的密度不再改变
D.用NO2、NO的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1∶1的状态
解析：A 单位时间消耗1 mol O2，同时生成2 mol NO，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，A正确；混合气体中NO2和NO物质的量浓度相等时，不能作为达到平衡的标志，B错误；容积不变，气体的密度不变，因此不能据此判断反应处于平衡状态，C错误；任何条件下用NO2、NO浓度变化表示的反应速率之比均为1∶1，不能据此判断反应处于平衡状态，D错误。
2.14CO2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（ ）
A.14CO2 B.14CO2、14CO
C.14CO2、14CO、14C D.14CO
解析：C 14CO2＋C2CO为可逆反应，平衡时反应物和生成物共存，当反应正向进行时，生成的CO中会含有14C，当反应逆向进行时，含有14C的CO生成CO2和C，使得CO2和C中也会有14C，因此平衡混合物中含有14C的粒子14CO2、14CO、14C。
3.（2025·福州八中高二期中）一定温度下，在容积恒定的密闭容器中进行反应A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g），下列叙述可以说明该反应已达到平衡状态的是（ ）
A.A的质量不再变化
B.2v正（B）＝v逆（C）
C.B、D的物质的量之比2∶1
D.混合气体的总压不再变化
解析：A A的质量不再变化，可知A的消耗速率等于A的生成速率，反应达到平衡状态，A符合题意；平衡时正反应速率等于逆反应速率，则v正（B）＝2v逆（C）时，反应达到平衡；物质的量之比等于化学计量数之比，不能判断反应是否达到平衡状态；反应前后气体分子数相等，体系内压强恒定，不能据此判断平衡状态。
4.（2025·上海奉贤中学高二期中）工业上可利用CH4还原NO减少氮氧化物的排放。
向2 L恒容密闭容器中通入2 mol CH4（g）、4 mol NO（g），发生反应CH4（g）＋4NO（g）2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（l），
测得CH4的物质的量随时间变化如表所示。
时间/min 0 10 20 30 40 50
n（CH4）/mol 2 1.7 1.5 1.35 1.25 1.25
（1）30 min时，CO2的物质的量浓度为0.325mol·L－1。
（2）一定温度下，能说明该反应达到化学平衡状态的是CD。
A.容器内颜色不再变化
B.c（N2）∶c（NO）＝1∶2
C.n（H2O）不随时间变化
D.容器内压强不再变化
解析：（1）30 min时消耗CH4为2 mol－1.35 mol＝0.65 mol，则生成CO2 0.65 mol，c（CO2）＝＝0.325 mol·L－1。（2）反应物和生成物均为无色，不能通过容器内颜色来判断是否达到平衡状态；根据题干数据，平衡时两物质的浓度比值为3∶2，B不符合题意；n（H2O）不随时间变化，即各物质的物质的量不再变化，说明达到平衡状态，C符合题意；恒容容器中，气体的物质的量减小，压强减小，当容器内压强不再变化，说明达到平衡状态，D符合题意。
题组一 可逆反应与平衡状态
1.（2025·深圳高二期中）一定条件下，向密闭容器中充入1 mol NO和1 mol CO，发生反应：NO（g）＋CO（g）N2（g）＋CO2（g），测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示，其中处于化学平衡状态的是（ ）
A.d B.b C.c D.a
解析：A 由题图知，a、b、c的正反应速率均大于逆反应速率，均未达到平衡状态；只有d的正、逆反应速率相等，故处于化学平衡状态的是d，A符合题意。
2.（原创题）在一定条件下，将2 mol CO和1 mol SO2充入一恒容密闭容器中，发生反应：
SO2（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋S（l） ΔH＝－a kJ·mol－1。当达到平衡状态时，下列说法中正确的是（ ）
A.此时生成2 mol CO2
B.此时放出a kJ热量
C.SO2、CO（g）、 CO2（g） 浓度之比为1∶2∶2
D.SO2、CO（g）、 CO2（g） 浓度不再变化
解析：D 该反应为可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以达到平衡时，生成的CO2小于2 mol，A错误；该反应存在限度，2 mol CO和1 mol SO2不能完全转化为生成物，所以达到平衡时，放出的热量小于a kJ，B错误；正、逆反应速率相等，反应达到化学平衡状态，SO2、CO（g）、CO2（g）的浓度不再变化，但SO2、CO（g）、CO2（g）的浓度之比不一定为1∶2∶2，C错误，D正确。
3.（2025·台州期中）为了验证化学反应的可逆性，现在选择FeCl3溶液与KI溶液进行实验探究，下列试剂选择及物质检验，能够合理证明的是（ ）
①足量的FeCl3溶液 ②少量的FeCl3溶液 ③足量的KI溶液 ④少量的KI溶液 ⑤淀粉检验I2 ⑥KSCN溶液检验Fe3＋
A.②③⑤⑥ B.①④⑥
C.②④⑤⑥ D.②③⑤
解析：A FeCl3溶液与KI溶液反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，要验证该反应是否为可逆反应，则需要证明反应物、生成物均存在，无论反应是否为可逆反应，碘单质均可以生成，而检验碘单质可以使用淀粉，观察到溶液颜色变蓝，说明产生了碘单质，而要确定反应为可逆反应，还需要验证反应后是否存在Fe3＋，需要用KSCN溶液检验，而且反应物Fe3＋要少量，I－要过量，若反应后检验出Fe3＋，才能说明该反应为可逆反应，因此所使用的是少量FeCl3溶液与足量的KI溶液反应。
题组二 化学平衡状态的判断
4.（教材改编题）对于恒容密闭容器中进行的可逆反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），下列说法正确的是（ ）
A.达到化学平衡时，2v正（O2）＝v逆（SO3）
B.若单位时间内生成x mol SO3 的同时消耗x mol SO2，则反应达到平衡状态
C.容器中气体密度不变时，说明该反应达到平衡状态
D.化学反应速率关系是：2v正（SO2）＝v正（O2）
解析：A 2v正（O2）＝v正（SO3）＝v逆（SO3），则正、逆反应速率相等，反应达到平衡，A正确；单位时间内生成x mol SO3与消耗x mol SO2均为正反应方向，不能说明反应达到平衡，B错误；无论反应是否达到平衡，恒容容器中气体密度始终保持不变，即容器中气体密度不变不能说明该反应达到平衡状态，C错误；由化学反应速率跟化学计量数成正比可知，v正（SO2）＝2v正（O2），D错误。
5.（教材改编题）一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应NO2（g） ＋ SO2（g） NO（g）＋SO3（g），下列说法能够判断该反应已达到平衡状态的是[不考虑NO2与N2O4（无色）间的转化]（ ）
A.消耗1 mol SO2的同时产生1 mol NO
B.混合气体的颜色（透光率）不再改变
C.混合气体的压强不再改变
D.混合气体的密度不再改变
解析：B 消耗1 mol SO2的同时产生1 mol NO，表示的都是正反应速率，不能判断正、逆反应速率是否相等，A错误；混合气体的颜色（透光率）不再改变，表明NO2的浓度不再变化，该反应达到平衡状态，B正确；容器内温度、容积一定，且题给反应反应前后气体体积不变，所以不能通过压强不变判断平衡状态，C错误；混合气体的密度始终不变，不能根据混合气体密度判断平衡状态，D错误。
6.（2025·汉中高二期中）常温时，将10 mL a mol·L－1 Na3AsO3溶液、10 mL a mol·L－1 I2溶液和10 mL NaOH溶液混合，发生反应：As（aq）＋I2（aq）＋2OH－（aq）As（aq）＋2I－（aq）＋H2O（l），溶液中c（I－）与反应时间（t）的关系如图所示。下列不能说明反应达到平衡状态的是（ ）
A.溶液中c（OH－）不再变化
B.c（As）＝0.25b mol·L－1
C.v正（I－）＝2v逆（As）
D.c（I－）不再变化
解析：B 溶液中c（OH－）不再改变，反应达到平衡状态；根据图示，达到平衡状态时c（I－）＝b mol·L－1，根据方程式，平衡时，c（As）＝0.5b mol·L－1，c（As）＝0.25b mol·L－1，说明反应没有达到平衡状态，B项符合题意；v正（I－）＝2v逆（As），正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，反应达到平衡状态；c（I－）不再变化，反应达到平衡状态。
7.（2025·重庆名校联盟高二期中）在一定温度下的恒容密闭容器中，当下列各项不再发生变化时，表明反应A（s）＋3B（g）2C（g）＋D（g）已经达到化学平衡状态的是（ ）
A.混合气体的压强
B.相同时间内生成n mol D的同时消耗3n mol B
C.3v正（B）＝2v逆（C）
D.混合气体的平均相对分子质量
解析：D 该反应是反应前后气体分子数不变的反应，混合气体的压强不再发生变化时，不能表明该反应达到化学平衡状态；反应速率方向相同，不能表明该反应达到化学平衡状态；达到平衡时，2v正（B）＝3v逆（C），所以3v正（B）＝2v逆（C）不能表明该反应达到化学平衡状态；A是固体，则混合气体的质量是“变量”，根据M＝可知，混合气体的平均相对分子质量是“变量”，当“变量”不变时，反应达到化学平衡状态，D符合题意。
题组三 化学平衡状态图像分析
8.一定条件下，向密闭容器中充入1 mol NO和1 mol CO，发生反应NO（g）＋CO（g）N2（g）＋CO2（g），测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.a、b、c三点的正反应速率均大于逆反应速率
B.c点时CO的浓度在增大
C.d点时正、逆反应速率相等
D.d点时平衡体系中NO、CO、N2、CO2的浓度保持恒定
解析：B 根据题图可知，随反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，t1时刻正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态。a、b、c三点都未达到平衡状态，正反应速率均大于逆反应速率，A正确；c点未达到平衡状态，反应仍正向进行，CO的浓度减小，B错误；d点时正、逆反应速率相等，处于化学平衡状态，C正确；d点处于化学平衡状态，此时体系中各组分的质量或浓度均保持恒定，D正确。
9.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时，该可逆反应达到了化学平衡状态
解析：C 随反应的进行，正反应速率越来越小，平衡时达到最小值，则a点的正反应速率大于b点的正反应速率，A错误；可逆反应从b点开始达到平衡，化学平衡为动态平衡，即v正＝v逆≠0，B错误；从反应开始到平衡，参加反应的Y的物质的量为0.5 mol，根据反应可知，生成Z的物质的量为1.5 mol，由于容器的容积是2 L，因此t0 min时，c（Z）＝＝0.75 mol·L－1，C正确；该反应是一个反应前后气体物质的量不变的反应，体系的压强始终不变，因此不能根据压强不变判断反应是否达到平衡状态，D错误。
10.（2025·北京陈经纶中学高二期中）已知：N2O4（g）（无色）2NO2（g） ΔH＞0，现将1 mol N2O4充入一恒压绝热密闭容器中，下列示意图能说明反应达到平衡状态的是（ ）
解析：A N2O4（g）2NO2（g） ΔH＞0为吸热反应，将1 mol N2O4充入一恒压绝热密闭容器中，体系温度降低，当温度不变时，反应达到平衡状态，A正确；恒压容器中，压强保持恒定不变，B错误；将1 mol N2O4充入一恒压绝热密闭容器中，随反应的进行，N2O4的浓度减小，v正（N2O4）减小，C错误；题给反应是气体分子数增大的反应，恒压条件下气体体积增大，气体质量不变，故气体密度减小，D错误。
11.（2025·广西部分名校高二联考）对于容积不变的密闭容器中的反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），673 K、30 MPa下n（NH3）和n（H2）随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.a点、b点的正反应速率比逆反应速率大
B.c点时每断裂3 mol H—H则断裂6 mol N—H
C.d点（t1时刻）和e点（t2时刻）处n（N2）不一样
D.v（N2）∶v（NH3）＝1∶2时达到平衡
解析：A a点、b点时反应物的物质的量逐渐减小，生成物的物质的量逐渐增大，反应正向进行，则a、b两点的正反应速率比逆反应速率大，A正确；c点氨气与氢气的物质的量相等，但没有达到平衡状态，则c点时每断裂3 mol H—H，断裂的N—H的物质的量小于6 mol，B错误；d点（t1时刻）和e点（t2时刻）均处于相同的平衡状态，则两点的n（N2）相等，C错误；v（N2）∶v（NH3）＝1∶2时，未指明正、逆反应速率，则不能说明反应达到平衡状态，D错误。
12.（2025·江西名校协作体高二联考）二甲醚（CH3OCH3）被誉为“21世纪的清洁燃料”。一定温度下，在某恒容密闭容器中，充入0.2 mol CH4（g）和0.1 mol O2（g），发生的反应为2CH4（g）＋O2（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g） ΔH。下列说法正确的是（ ）
A.当混合气体的平均相对分子质量不再改变时，该反应达到平衡状态
B.当ΔH不再改变时，该反应达到平衡状态
C.当混合气体中不再改变时，该反应达到平衡状态
D.当混合气体的密度不再改变时，该反应达到平衡状态
解析：A 混合气体的平均摩尔质量M＝，气体质量不变，但气体的总物质的量随反应进行而减小，M为“变量”，当M不变时，反应达到平衡，A正确；对于一个给定的反应，ΔH为一个恒定值，不能用来判断反应是否达到平衡，B错误；恒容密闭容器中，充入0.2 mol CH4（g）和0.1 mol O2（g），投料比等于化学方程式中物质的化学计量数之比，混合气体中始终等于，不能用来判断反应是否达到平衡，C错误；恒容密闭容器中，混合气体的质量为不变值，则密度为不变值，密度不变不能用来判断反应是否达到平衡，D错误。
13.在密闭容器中，SO2和O2在催化剂、500 ℃的条件下发生反应。
（1）该反应的化学方程式是2SO2＋O22SO3 。
（2）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①③④（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
（3）对于SO2与O2生成SO3的反应，在O2过量时，SO2也不能完全转化为SO3。对此现象，某小组同学提出三个观点：
观点一：只有部分SO2与O2反应
观点二：SO2与O2反应生成SO3的同时，SO3分解生成SO2与O2
观点三：SO2全部转化为SO3后，部分SO3又转化为SO2
查阅资料得到以下两条事实：
事实① 事实②
一定条件下向密闭容器中充入SO2和18O2，反应一段时间后，18O存在于SO2、O2、SO3中 反应过程中，SO3的物质的量变化趋势如图所示
其中可以证明观点一不正确的事实是（填“①”或“②”，下同）①，可以证明观点三不正确的事实是②；符合观点二的事实是①②。
解析：（1）反应的化学方程式为2SO2＋O22SO3。（2）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容器的容积不变，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；④v正（SO3）＝2v逆（O2），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。（3）事实①一定条件下向密闭容器中充入SO2和18O2，反应一段时间后，18O存在于SO2、O2、SO3中，说明SO2与O2反应生成SO3的同时，SO3分解生成SO2与O2，不是只有部分SO2与O2反应，即观点一不正确；事实②可以看到SO3的物质的量增加到一定程度后不再变化，说明观点三不正确，而两个事实都证明了观点二。
14.（2025·兰州一中高二检测）在恒温恒容（2 L）的密闭容器中充入3 mol CO和3 mol NO混合气体，发生反应：2CO（g）＋2NO（g）2CO2（g）＋N2（g），测得反应过程中CO2的体积分数与时间（min）的关系如图所示。
（1）a处v正＞（填“＞”“＜”或“＝”）b处v逆。
（2）反应达到平衡时CO2的反应速率为 mol·L－1·min－1，NO的转化率为80％。
（3）能说明上述反应已达化学平衡状态的是CD （填字母）。
A.v（CO）＝v（NO）
B.混合气体的密度保持不变
C.反应容器内压强保持不变
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
解析：（1）随反应的进行，反应物浓度降低，正反应速率减小，a处v正＞b处v正；b处反应达到平衡，b处v正＝b处v逆，所以a处v正＞b处v逆。（2）设N2的改变量为a mol，列三段式：
2CO（g）＋2NO（g）2CO2（g）＋N2（g）
起始/mol 3 3 0 0
改变/mol 2a 2a 2a a
平衡/mol 3－2a 3－2a 2a a
CO2的体积分数为×100％＝50％，a＝1.2；平衡时v＝＝＝ mol·L－1·min－1；NO的转化率为×100％＝80％。（3）未指明正、逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态，A错误；ρ＝，反应前后的物质均为气体，根据质量守恒定律，m不变，在恒容下，密度始终不变，则密度不变不能代表平衡状态，B错误；该反应为气体分子数改变的反应，则压强不变，说明达到平衡状态，C正确；M＝，反应前后的物质均为气体，根据质量守恒定律，m不变，该反应为气体系数改变的反应，则平均相对分子质量不变时说明达到平衡状态，D正确。
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