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第2课时　化学反应的限度　化学平衡状态　
【课标定向】
　　1.能从化学反应限度的角度解释生产、生活中简单的化学现象。(宏观辨识与微观探析)
　　2.能描述化学平衡状态,判断化学反应是否达到平衡。(变化观念与平衡思想)
【教学建议】
首先根据实例和实验(如氯化铁与碘化钾的反应、氯气与水的反应等)认识化学反应存在一定的限度。能用一定的理论模型理解正、逆反应速率相等时,反应物和生成物的浓度不再发生变化,反应达到化学平衡状态,通过分析推理认识化学平衡的特征。化学平衡状态的判断形式多样,是考试中的一大难点,注意从“正逆相等”“变量不变”两个角度快速突破难点。
【情境导入】
地球表面有大气层覆盖,离地面12 km以上的高空有一层臭氧层,它是地球生命的保护屏障。我们知道,太阳辐射中的紫外线对生命的危害极大。当太阳辐射通过臭氧层时,被吸收了约90%的紫外线,或者说把这些紫外线的能量转化为热量,使地面生物免受伤害。这其中的奥妙在于臭氧层里存在着以下动态平衡的缘故:3O22O3,你能分析原因吗
学习任务一:化学反应的限度　基础理解
【教材认知】
1.化学反应的限度
(1)新制氯水中存在三种分子:Cl2、H2O、HClO,存在四种离子:H+、Cl-、ClO-和少量OH-。说明氯气与水的反应不能进行到底。
(2)醋酸是一种弱酸,在0.1 mol·L-1醋酸的水溶液中,大约只有1%的醋酸分子电离,绝大多数仍以醋酸分子的形式存在。
(3)Fe3+具有强氧化性,能将I-氧化成I2,FeCl3溶液与KI溶液反应的离子方程式是2Fe3++2I-===2Fe2++I2。过量I-能否将Fe3+还原完全
实验 操作
实验 现象 溶液变褐色 液体分层:上层无色、下层紫色 溶液变为红色
实验 结论 离子方程式: 2Fe3++2I-===2Fe2++I2 I2易溶于CCl4 上层清液中含Fe3+
在氯气与水、FeCl3溶液与KI溶液的反应中,都没有完全进行到底,说明这些反应有一定的限度。
2.可逆反应
(1)含义:在同一条件下同时向正、逆两个方向进行的反应。
(2)表示:书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“”。如Cl2和H2O反应的化学方程式为Cl2+H2OHCl+HClO。醋酸的电离方程式表示为CH3COOHCH3COO-+H+。
[闪问]　常见的可逆反应有哪些
提示:SO2与H2O反应、SO2与O2的反应、Cl2与H2O的反应等。
【思考讨论】
1.思考:对下列反应的认识正确吗
(1)CO2+H2O===H2CO3与H2CO3===CO2+H2O互为可逆反应(　　)
提示:√。条件相同,反应同时发生。
(2)反应2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O、Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3互为可逆反应(　　)
提示:×。加热和常温条件不同,不是可逆反应。
2.质疑:在一定条件下,向密闭容器中充入1 mol I2和1 mol H2充分反应,能生成
2 mol HI吗
提示:可逆反应不能进行到底。
【核心总结】
1.可逆反应的特征
2.可逆反应在一定条件下反应物不可能全部转化为产物,反应只能进行到一定的程度,存在一定的反应限度。
【针对训练】
1.(2024·盐城响水中学高一检测)在下列反应CO+H2OCO2+H2中,加入C18O后,则18O存在于(　　)
A.只存在于CO和CO2中
B.存在于CO、H2O、CO2中
C.只存在于CO中
D.存在于CO、H2O、CO2、H2中
【解析】选B。加入C18O后,反应后18O会进入CO2,可逆反应逆向进行,18O有可能进入H2O,故18O存在于CO、H2O、CO2中。
2.在密闭容器中进行X2(g)+2Y2(g)Z(g)的反应,X2、Y2、Z的起始浓度依次为0.2 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.3 mol·L-1,当反应达到其最大限度(即化学平衡状态)时,各物质的浓度可能是(　　)
A.c(Z)=0.45 mol·L-1
B.c(X2)=0.05 mol·L-1、c(Y2)=0 mol·L-1
C.c(Y2)=0.8 mol·L-1
D.c(X2)=0.5 mol·L-1
【解析】选C。如果c(Z)=0.45 mol·L-1,则相应消耗0.3 mol·L-1的Y2,但Y2的起始浓度是0.3 mol·L-1,反应是可逆反应,反应物不能完全转化,A不可能;可逆反应都达到平衡状态时,各种物质共存于容器中,c(Y2)不可能为0 mol·L-1,B不可能;如果c(Y2)=0.8 mol·L-1,则需要消耗0.25 mol·L-1的Z,剩余0.05 mol·L-1的Z,C可能;如果c(X2)=0.5 mol·L-1,则需要消耗0.3 mol·L-1的Z,反应是可逆反应,则Z的浓度不可能为0 mol·L-1,D不可能。
学习任务二:化学平衡状态　重点探究
【教材认知】
1.化学平衡的建立[以2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为例]
(1)反应开始时:v(正)最大,v(逆)为零。
(2)反应过程中:反应物浓度逐渐减小→v(正)逐渐减小,生成物浓度逐渐增大→v(逆)从零开始逐渐增大。
(3)反应达到平衡时:v(正)=v(逆),反应物和生成物的浓度保持不变。
2.化学平衡状态的概念
一定条件下的可逆反应进行到一定程度时,当正、逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。
[闪问]　可逆反应达到平衡后,正反应和逆反应是不是都停止了
提示:不是。可逆反应达到平衡后,正反应和逆反应都仍然进行,只是正反应中反应物的减少量(生成物的增加量)与逆反应中该物质的增加量(对应物质的减少量)相等,从表面看没有变化。
【思考讨论】
探索:17世纪时,炼制1 t生铁所需焦炭的实际用量,远高于按照化学方程式计算所需的量,且从高炉内出来的气体中含有未利用的CO气体。为提高生产效率,炼铁工程师设法增加高炉的高度,但高炉尾气中CO的比例仍然没有改变。直到19世纪下半叶,人们才认识到CO还原Fe2O3的反应实质。炼铁工程师设法增加高炉的高度,但高炉尾气中CO的比例仍然没有改变,其原因是什么
提示:高炉炼铁发生的反应是Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g),该反应是可逆反应,反应进行到一定程度时达到最大限度,只通过增加高炉的高度,不改变其他反应条件,不能使化学平衡发生改变,所以高炉尾气中CO的比例不会改变。
【归纳总结】
1.平衡状态判断两方法——正逆相等、变量不变
2.理解化学平衡状态判断的两种标志
(1)直接标志
(2)间接标志
①有气体参加的反应,气体的总压强、总体积、总物质的量不变时,若是等体积反应时,不一定达到平衡;若是不等体积反应时,达到平衡。
②气体的密度[ρ=]、气体的平均相对分子质量[M=]不变时,要具体分析各表达式中的分子或分母变化情况,判断是否平衡。
③如果平衡体系中的物质有颜色,则平衡体系的颜色不变时,达到平衡。
④根据化学键的断裂与形成判断。
提醒:解答化学平衡判断题目注意三个关注点:
(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。
(4)化学平衡的实质是同种物质的正、逆反应速率相等。用不同物质的正、逆反应速率判断是否达到化学平衡状态时,要根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,转化为同种物质的速率进行比较。
(5)利用v正=v逆>0判断平衡状态时注意:反应速率必须是一正一逆,不能都是v正或都是v逆。
【典例引导】
【典例】甲烷消除NO2的污染原理为CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+2H2O(g)+CO2(g)。在一定温度下,向恒容密闭容器中充入一定量的CH4和NO2进行上述反应。下列表述能用来判断该反应达到化学平衡状态的是(　　)
A.v正(CH4)=2v逆(NO2)
B.容器中混合气体的平均密度不再变化
C.容器中混合气体的平均摩尔质量不再发生变化
D.单位时间内,消耗1 mol CH4同时生成1 mol CO2
[解题思维]　解答本题的思维流程如下:
提取关键点 (1)v正(CH4)=2v逆(NO2); (2)混合气体的平均密度; (3)混合气体的平均摩尔质量; (4)消耗1 mol CH4同时生成1 mol CO2
转化知识点 (1)v正(CH4)与v逆(NO2)的比值等于化学计量数之比; (2)ρ=,若全为气体,质量不变; (3)M=,n的变化取决于气体的化学计量数的变化; (4)只有v正=v逆才能说明反应达平衡状态
排除障碍点 (1)正、逆反应的速率之比等于化学计量数之比才是平衡状态; (2)在利用气体平均密度、平均摩尔质量、总的物质的量和总压强等物理量判断时要注意反应特点和容器体积的变化问题
【解析】选C。v正(CH4)=2v逆(NO2)不满足化学计量数关系,说明没有达到平衡状态,故A不选;该反应前后都是气体,气体总质量、容器容积为定值,则混合气体平均密度始终不变,因此不能根据混合气体平均密度判断平衡状态 ,故B不选;该反应为正向是气体体积增大的反应,气体的平均摩尔质量为变量,当容器中混合气体平均摩尔质量不再发生变化时,表明物质的量不再发生变化,则正逆反应速率相等,达到平衡状态 ,故C选;单位时间内,消耗1 mol CH4同时生成1 mol CO2,表示的都是正反应速率,无法判断是否达到平衡状态,故D不选。
[借题发挥]
(1)改变物质:单位时间内,消耗1 mol CH4同时生成2 mol NO2能用来判断该反应达到化学平衡状态吗
提示:消耗1 mol CH4一定消耗2 mol NO2,而此时生成2 mol NO2,故NO2的量不变,该反应达到平衡状态。
(2)改变条件:若改恒容为恒压条件,混合气体的平均密度不再变化能否说明反应达到平衡状态
提示:恒压条件下,气体质量不变,体积增大,密度减小,故气体密度不变说明反应达到平衡状态。
(3)改变叙述:容器内气体的浓度c(CH4)∶c(NO2)∶c(N2)=1∶2∶1时能否说明该反应达到化学平衡状态
提示:浓度的比值是定值无法判断各组分的浓度是否发生变化,则无法判断反应是否达到平衡状态。
【针对训练】
1.(2024·徐州高一检测)在恒温恒容下,反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g),达到平衡状态的标志是(　　)
A.A的浓度不再变化
B.A、B、C、D的反应速率之比为2∶2∶3∶1
C.单位时间内生成n mol B,同时消耗1.5n mol C
D.容器内各气体浓度相等
【解析】选A。化学反应达到平衡状态时,各物质浓度不再随时间延长而改变,A的浓度不再变化,说明反应一定达到平衡状态,A正确;任意时刻,用不同物质表示的速率之比都等于系数之比,A、B、C、D的反应速率之比为2∶2∶3∶1时,反应不一定达到平衡,B错误;单位时间内生成n mol B,同时消耗1.5n mol C,不能判断正逆反应速率是否相等,反应不一定达到平衡,C错误;容器内各气体浓度相等,不能判断各物质浓度是否随时间延长而改变,反应不一定达到平衡,D错误。
【补偿训练】(2024·扬州高一检测)能证明反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)已经达到平衡状态的是(　　)
①c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2;
②单位时间内生成1 mol H2的同时消耗1 mol I2;
③反应速率2v(H2)=2v(I2)=v(HI);
④温度和体积一定时,容器内压强不再变化;
⑤温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化;
⑥温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化
A.①③　 B.②⑥　 C.③⑥　 D.④⑤
【解析】选B。①c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2,可能是反应进行过程中的某一阶段,不一定是平衡状态;②单位时间内生成1 mol H2的同时消耗1 mol I2,反应进行的方向相反,且物质的量的变化之比等于化学计量数之比,此时反应达到平衡状态;③在反应达到平衡前,都存在反应速率2v(H2)=2v(I2)=v(HI),则反应不一定达到平衡状态;④反应前后气体的分子数相等,温度和体积一定时,容器内压强始终不变,则反应不一定达到平衡状态;⑤温度和压强一定时,混合气体的体积不变,则密度始终不变,此时反应不一定达到平衡状态;⑥温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化,则表明c(I2)不变,反应达到平衡状态。
2.(2024·连云港高一检测)在一定温度下,某体积不变的密闭容器中,发生反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列叙述中不能说明上述可逆反应已达到化学平衡状态的是(　　)
A.v正(CO)=v逆(H2O)
B.体系的压强不再发生变化
C.混合气体的密度不再发生变化
D.1 mol H—H键断裂的同时有2 mol H—O键生成
【解析】选D。根据v正(CO)=v逆(H2O),可知相同时间内CO的消耗量等于其生成量,说明反应达到了平衡,A正确;反应前后气体的物质的量发生变化,容器中的压强不断变化,当压强不再变化时,说明反应达到平衡,B正确;若反应未达到平衡,则气体的质量将不断发生变化,而容器的体积始终不变,则气体的密度也将不断变化,密度不变则说明反应达到平衡,C正确;1 mol H—H键断裂的同时必然会生成1 mol水,也有2 mol H—O键生成,不能说明反应达到平衡,D错误。
学情检测·素养达标
1.(2024·淮安高一检测)对于化学反应的限度的叙述,错误的是(　　)
A.任何可逆反应都有一定的限度
B.有一定限度的化学反应,都是可逆反应
C.化学反应的限度与时间的长短无关
D.化学反应的限度是不可改变的
【解析】选D。可逆反应不论反应到什么程度,都会含有所有反应物和所有生成物,即会达到一定的限度,A正确;有一定限度的化学反应,都是可逆反应,B正确;可逆反应达到什么样的限度,与反应时间的长短无关,何时达到化学平衡状态,与反应本身及反应速率有关,C正确;一个可逆反应达到化学平衡状态后,当条件(如温度、浓度)改变时,原来的化学平衡状态就会被破坏,并在新的条件下建立新的化学平衡状态,D错误。
2.可逆反应N2+3H22NH3,在容积为10 L的密闭容器中进行,开始时加入2 mol N2和3 mol H2,达平衡时,NH3的浓度不可能达到(　　)
A.0.1 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1
C.0.05 mol·L-1 D.0.15 mol·L-1
【解析】选B。2 mol N2和3 mol H2反应,假设反应能够进行到底,则3 mol H2完全反应,生成2 mol NH3,此时NH3的浓度为0.2 mol·L-1,但由于反应是可逆反应,H2不能完全反应,所以NH3的浓度达不到0.2 mol·L-1。
3.(2024·宿迁高一检测)如图是反应A(g)+2B(g)C(g)的速率(v)和时间(t)关系图,有关叙述错误的是(　　)
A.t1~t2内,反应依然进行着
B.t1~t2内,反应处于平衡状态
C.O~t1内,c(A)、c(B)不断减小,c(C)不断增大
D.t1~t2内,c(A)、c(B)、c(C)相等,且不再变化
【解析】选D。由图可知,t1时正逆反应速率相等,但不等于0,所以t1~t2内反应虽然达到平衡,但反应依然进行着,故A正确;t1时正逆反应速率相等,反应达到平衡,所以t1~t2内反应处于平衡状态,故B正确;O~t1内为平衡的形成过程,反应物A、B的浓度不断减小,生成物C的浓度不断增大,故C正确;t1时正逆反应速率相等,反应达到平衡,所以t1~t2内反应物和生成物的浓度保持不变,但不能说明反应物和生成物的浓度相等,故D错误。
4.(2024·徐州一中高一检测)在一绝热(不与外界发生热交换)的恒容容器中,发生反应:2A(g)+B(s)C(g)+D(g),下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是(　　)
①容器内温度不变
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变
④B的质量不变
⑤容器内C、D两种气体的浓度相等
A.②③④　　　　 B.①②③④
C.①②④⑤ D.②③④⑤
【解析】选B。该反应中温度是变量,当容器内温度不变时,表明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,①符合题意;该反应中混合气体总质量是变量,容器容积为定值,则混合气体的密度是变量,混合气体的密度不变,表明正逆反应速率相等,达到平衡状态,②符合题意;混合气体总质量为变量,混合气体的物质的量为定值,则混合气体的平均相对分子质量为变量,当混合气体的平均相对分子质量不变时,表明达到平衡状态,③符合题意;该反应中B的质量是变量,当B 的质量不变时,表明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,④符合题意;由反应可知,开始只加入A和B,则反应后C、D 两种气体的浓度始终相等,不能根据C、D 两种气体的浓度相等,判断平衡状态,⑤不符合题意。
【补偿训练】在一定温度下的恒容密闭容器中,发生反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不再变化时,表明反应已达到平衡的是(　　)
①混合气体的压强
②混合气体的密度
③混合气体的平均相对分子质量
④气体总物质的量
A.①②　　B.②③　　C.②④　　D.③④
【解析】选B。①由反应方程式可知,该反应前后气体的化学计量数和不变,故同温恒容下,混合气体的压强始终保持不变,故气体压强不变不能说明反应已经达到化学平衡,不合题意;②由于A为固体,反应过程中气体的质量一直在改变,体积不变,故混合气体的密度一直在变,若混合气体密度不变,说明已达到化学平衡,符合题意;③由于A为固体,反应过程中气体的质量一直在改变,而反应前后气体的物质的量之和不变,故混合气体的平均相对分子质量一直在变,若混合气体的平均相对分子质量不变,说明已经达到化学平衡,符合题意;④由反应方程式可知,该反应前后气体的化学计量数和不变,故气体总物质的量一直不变,故气体总物质的量不变,不能说明反应达到化学平衡,不合题意。第2课时　化学反应的限度　化学平衡状态　
【课标定向】
　　1.能从化学反应限度的角度解释生产、生活中简单的化学现象。(宏观辨识与微观探析)
　　2.能描述化学平衡状态,判断化学反应是否达到平衡。(变化观念与平衡思想)
【教学建议】
首先根据实例和实验(如氯化铁与碘化钾的反应、氯气与水的反应等)认识化学反应存在一定的限度。能用一定的理论模型理解正、逆反应速率相等时,反应物和生成物的浓度不再发生变化,反应达到化学平衡状态,通过分析推理认识化学平衡的特征。化学平衡状态的判断形式多样,是考试中的一大难点,注意从“正逆相等”“变量不变”两个角度快速突破难点。
【情境导入】
地球表面有大气层覆盖,离地面12 km以上的高空有一层臭氧层,它是地球生命的保护屏障。我们知道,太阳辐射中的紫外线对生命的危害极大。当太阳辐射通过臭氧层时,被吸收了约90%的紫外线,或者说把这些紫外线的能量转化为热量,使地面生物免受伤害。这其中的奥妙在于臭氧层里存在着以下动态平衡的缘故:3O22O3,你能分析原因吗
学习任务一:化学反应的限度　基础理解
【教材认知】
1.化学反应的限度
(1)新制氯水中存在三种分子: ,存在四种离子: 和少量OH-。说明氯气与水的反应不能进行到底。
(2)醋酸是一种 酸,在0.1 mol·L-1醋酸的水溶液中,大约只有1%的醋酸分子电离,绝大多数仍以醋酸分子的形式存在。
(3)Fe3+具有强氧化性,能将I-氧化成I2,FeCl3溶液与KI溶液反应的离子方程式是 。过量I-能否将Fe3+还原完全
实验 操作
实验 现象 溶液变 色 液体分层:上层 色、下层 色 溶液变为 色
实验 结论 离子方程式: I2易溶于CCl4 上层清液中含
在氯气与水、FeCl3溶液与KI溶液的反应中,都没有完全进行到底,说明这些反应有一定的限度。
2.可逆反应
(1)含义:在 条件下同时向 两个方向进行的反应。
(2)表示:书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“”。如Cl2和H2O反应的化学方程式为 。醋酸的电离方程式表示为CH3COOHCH3COO-+H+。
[闪问]　常见的可逆反应有哪些
【思考讨论】
1.思考:对下列反应的认识正确吗
(1)CO2+H2O===H2CO3与H2CO3===CO2+H2O互为可逆反应(　　)
(2)反应2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O、Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3互为可逆反应(　　)
2.质疑:在一定条件下,向密闭容器中充入1 mol I2和1 mol H2充分反应,能生成
2 mol HI吗
【核心总结】
1.可逆反应的特征
2.可逆反应在一定条件下反应物不可能全部转化为产物,反应只能进行到一定的程度,存在一定的反应限度。
【针对训练】
1.(2024·盐城响水中学高一检测)在下列反应CO+H2OCO2+H2中,加入C18O后,则18O存在于(　　)
A.只存在于CO和CO2中
B.存在于CO、H2O、CO2中
C.只存在于CO中
D.存在于CO、H2O、CO2、H2中
2.在密闭容器中进行X2(g)+2Y2(g)Z(g)的反应,X2、Y2、Z的起始浓度依次为0.2 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.3 mol·L-1,当反应达到其最大限度(即化学平衡状态)时,各物质的浓度可能是(　　)
A.c(Z)=0.45 mol·L-1
B.c(X2)=0.05 mol·L-1、c(Y2)=0 mol·L-1
C.c(Y2)=0.8 mol·L-1
D.c(X2)=0.5 mol·L-1
学习任务二:化学平衡状态　重点探究
【教材认知】
1.化学平衡的建立[以2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为例]
(1)反应开始时:v(正)最 ,v(逆)为 。
(2)反应过程中:反应物浓度逐渐减小→v(正)逐渐 ,生成物浓度逐渐增大→v(逆)从 开始逐渐 。
(3)反应达到平衡时:v(正) v(逆),反应物和生成物的浓度 。
2.化学平衡状态的概念
一定条件下的可逆反应进行到一定程度时,当正、逆反应速率 ,反应物和生成物的浓度 的状态,称为化学平衡状态。
[闪问]　可逆反应达到平衡后,正反应和逆反应是不是都停止了
【思考讨论】
探索:17世纪时,炼制1 t生铁所需焦炭的实际用量,远高于按照化学方程式计算所需的量,且从高炉内出来的气体中含有未利用的CO气体。为提高生产效率,炼铁工程师设法增加高炉的高度,但高炉尾气中CO的比例仍然没有改变。直到19世纪下半叶,人们才认识到CO还原Fe2O3的反应实质。炼铁工程师设法增加高炉的高度,但高炉尾气中CO的比例仍然没有改变,其原因是什么
【归纳总结】
1.平衡状态判断两方法——正逆相等、变量不变
2.理解化学平衡状态判断的两种标志
(1)直接标志
(2)间接标志
①有气体参加的反应,气体的总压强、总体积、总物质的量不变时,若是等体积反应时,不一定达到平衡;若是不等体积反应时,达到平衡。
②气体的密度[ρ=]、气体的平均相对分子质量[M=]不变时,要具体分析各表达式中的分子或分母变化情况,判断是否平衡。
③如果平衡体系中的物质有颜色,则平衡体系的颜色不变时,达到平衡。
④根据化学键的断裂与形成判断。
提醒:解答化学平衡判断题目注意三个关注点:
(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。
(4)化学平衡的实质是同种物质的正、逆反应速率相等。用不同物质的正、逆反应速率判断是否达到化学平衡状态时,要根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,转化为同种物质的速率进行比较。
(5)利用v正=v逆>0判断平衡状态时注意:反应速率必须是一正一逆,不能都是v正或都是v逆。
【典例引导】
【典例】甲烷消除NO2的污染原理为CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+2H2O(g)+CO2(g)。在一定温度下,向恒容密闭容器中充入一定量的CH4和NO2进行上述反应。下列表述能用来判断该反应达到化学平衡状态的是(　　)
A.v正(CH4)=2v逆(NO2)
B.容器中混合气体的平均密度不再变化
C.容器中混合气体的平均摩尔质量不再发生变化
D.单位时间内,消耗1 mol CH4同时生成1 mol CO2
[解题思维]　解答本题的思维流程如下:
提取关键点 (1)v正(CH4)=2v逆(NO2); (2)混合气体的平均密度; (3)混合气体的平均摩尔质量; (4)消耗1 mol CH4同时生成1 mol CO2
转化知识点 (1)v正(CH4)与v逆(NO2)的比值等于化学计量数之比; (2)ρ=,若全为气体,质量不变; (3)M=,n的变化取决于气体的化学计量数的变化; (4)只有v正=v逆才能说明反应达平衡状态
排除障碍点 (1)正、逆反应的速率之比等于化学计量数之比才是平衡状态; (2)在利用气体平均密度、平均摩尔质量、总的物质的量和总压强等物理量判断时要注意反应特点和容器体积的变化问题
[借题发挥]
(1)改变物质:单位时间内,消耗1 mol CH4同时生成2 mol NO2能用来判断该反应达到化学平衡状态吗
(2)改变条件:若改恒容为恒压条件,混合气体的平均密度不再变化能否说明反应达到平衡状态
(3)改变叙述:容器内气体的浓度c(CH4)∶c(NO2)∶c(N2)=1∶2∶1时能否说明该反应达到化学平衡状态
【针对训练】
1.(2024·徐州高一检测)在恒温恒容下,反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g),达到平衡状态的标志是(　　)
A.A的浓度不再变化
B.A、B、C、D的反应速率之比为2∶2∶3∶1
C.单位时间内生成n mol B,同时消耗1.5n mol C
D.容器内各气体浓度相等
【补偿训练】(2024·扬州高一检测)能证明反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)已经达到平衡状态的是(　　)
①c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2;
②单位时间内生成1 mol H2的同时消耗1 mol I2;
③反应速率2v(H2)=2v(I2)=v(HI);
④温度和体积一定时,容器内压强不再变化;
⑤温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化;
⑥温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化
A.①③　 B.②⑥　 C.③⑥　 D.④⑤
2.(2024·连云港高一检测)在一定温度下,某体积不变的密闭容器中,发生反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列叙述中不能说明上述可逆反应已达到化学平衡状态的是(　　)
A.v正(CO)=v逆(H2O)
B.体系的压强不再发生变化
C.混合气体的密度不再发生变化
D.1 mol H—H键断裂的同时有2 mol H—O键生成
学情检测·素养达标
1.(2024·淮安高一检测)对于化学反应的限度的叙述,错误的是(　　)
A.任何可逆反应都有一定的限度
B.有一定限度的化学反应,都是可逆反应
C.化学反应的限度与时间的长短无关
D.化学反应的限度是不可改变的
2.可逆反应N2+3H22NH3,在容积为10 L的密闭容器中进行,开始时加入2 mol N2和3 mol H2,达平衡时,NH3的浓度不可能达到(　　)
A.0.1 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1
C.0.05 mol·L-1 D.0.15 mol·L-1
3.(2024·宿迁高一检测)如图是反应A(g)+2B(g)C(g)的速率(v)和时间(t)关系图,有关叙述错误的是(　　)
A.t1~t2内,反应依然进行着
B.t1~t2内,反应处于平衡状态
C.O~t1内,c( )、c( )不断减小,c( )不断增大
D.t1~t2内,c( )、c( )、c( )相等,且不再变化
4.(2024·徐州一中高一检测)在一绝热(不与外界发生热交换)的恒容容器中,发生反应:2A(g)+B(s)C(g)+D(g),下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是(　　)
①容器内温度不变
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变
④B的质量不变
⑤容器内C、D两种气体的浓度相等
A.②③④　　　　 B.①②③④
C.①②④⑤ D.②③④⑤
【补偿训练】在一定温度下的恒容密闭容器中,发生反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不再变化时,表明反应已达到平衡的是(　　)
①混合气体的压强
②混合气体的密度
③混合气体的平均相对分子质量
④气体总物质的量
A.①②　　B.②③　　C.②④　　D.③④

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