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第二单元 化学反应的方向与限度
课时2　化学平衡状态
专题2 化学反应速率与化学平衡
1.从可逆反应化学平衡状态的建立过程认识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。
[学习目标]
新课引入
如何提高氨的合成效率呢？
只要尽力提高化学反应速率就一定能提高生产效率吗？
(1)概念：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。
Cl2＋H2O HCl +HClO
(2)特征：
正、逆反应在相同的条件下，同时进行
反应物转化率小于100%，反应物与生成物共存
一、化学平衡状态
1. 可逆反应
双向性
双同性
共存性
正反应
逆反应
反应物
生成物
常见的可逆反应
①SO2＋H2O H2SO3； ②N2＋3H2 2NH3；
③Cl2＋H2O HCl＋HClO； ④2SO2＋O2 2SO3。
必修阶段，你所学过的可逆反应有哪些，请举例简要说明。
一、化学平衡状态
(1)化学平衡的建立过程
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：
v逆=0 ， v正最大
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逆由0逐渐变大
v正= v逆，反应混合物中各组分的浓度不变
一、化学平衡状态
2. 化学平衡状态的建立
反应开始
反应进行
达到平衡
v正
v正= v逆
t
v
v逆
c反应物
c生成物
t
c
当外界条件不变时，可逆反应进行到一定程度，反应物和生成物的浓度不再随时间而发生变化，我们称之为化学平衡状态。
一、化学平衡状态
3. 化学平衡状态与特征
c反应物
c生成物
t
c
v正
v正= v逆
t
v
v逆
化学平衡
研究对象为可逆反应
正、逆化学反应速率相等，即v正= v逆
化学平衡是动态平衡，即v正=v逆≠0
平衡混合物中，各组分的浓度保持一定
外界条件改变，化学平衡状态可能发生改变
一、化学平衡状态
标志：“等”“定”
化学平衡状态有如下特征：
逆
定
动
等
变
v正
v正= v逆
t
v
v逆
化学平衡
(1)合成氨反应中，如果N2过量，则可以使H2完全消耗
(2)可逆反应中，加入反应物，反应先向正反应方向进行，停止后再向逆反应方向进行
(3)在化学平衡建立过程中， v正一定大于v逆
(4)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
(5)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
(6)化学反应达到化学平衡状态后，反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例　
×
×
×
√
×
×
1.正误判断
一、化学平衡状态
思考交流
2.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，其中______组实验能说明溶液中存在平衡2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2
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
一、化学平衡状态
思考交流
①③
只要证明溶液中同时含有Fe2＋和Fe3＋即可。
I－过量
一、化学平衡状态
思考交流
3.一定温度下，在2 L的恒容密闭容器内发生的反应中，
M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。
请回答下列问题：
(1)该反应的化学方程式为___________。
(2)在t2时刻存在的等量关系是____________，此时反应是否达到化学平衡状态？____(填“是”或“否”)。
(3)在t3时刻v正___(填“＞”“＜”或“＝”)v逆，理由是
_____________________________________________________________。
当N减少4 mol时，
M增加2 mol
t2时刻后，N物质的量继续减小，M物质的量继续增加，故仍未达到平衡。
n(M)＝n(N)　
否
＝
M和N的物质的量不再发生变化，反应已达到平衡状态，故v正＝v逆
2N M
一、化学平衡状态
思考交流
4.在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)　　2SO3(g)　ΔH=-197 kJ·mol-1，当达到化学平衡时，下列说法正确的是
A.生成SO3 2 mol B.SO2和SO3共2 mol
C.放出197 kJ热量 D.含氧原子共8 mol
√
二、化学平衡状态的判断
研究对象为可逆反应
正、逆化学反应速率相等，即v正= v逆
化学平衡是动态平衡，即v正=v逆≠0
平衡混合物中，各组分的浓度保持一定
外界条件改变，化学平衡状态可能发生改变
逆
定
动
等
变
1. 直接判据——定义法
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：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。
等
反应体系中各组成成分的质量、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)保持恒定不变。
定
v正=v逆
特别提醒
(1)本判据关于各组成成分的判断不适用于总质量、总物质的量、气体总体积等。
(2)本判据的核心为恒定不变，如2A(g)＋B(g) 3C(g)，c(A)∶c(B)∶c(C)＝2∶1∶3，并未体现出恒定不变，因此不能作为化学平衡状态的判据。
二、化学平衡状态的判断
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。
二、化学平衡状态的判断
2. 间接判据——“变量不变”
mB、nB、cB、质量分数wB、转化率αB、颜色、绝热容器内的温度等不再变化时，可以证明反应达到了平衡状态。
B指的是反应体系中的某一种物质，不是整体量
注意：某种气体的体积分数(即物质的量分数)φB不再变化时，要具体分析。
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。
二、化学平衡状态的判断
N2(g)＋3H2(g) 2NH3 H2(g)＋I2(g) 2HI(g) C(s)＋CO2(g)
2CO(g)
①混合气体的总质量m总 _______ _______ ___
②混合气体的总物质的量n总 ___ _______ ___
不一定
不一定
是
是
不一定
是
N2(g)＋3H2(g) 2NH3 H2(g)＋I2(g) 2HI(g) C(s)＋CO2(g)
2CO(g)
③混合气体的密度ρ ______ _______ ____
④体系的压强p ______ _______ ____
⑤混合气体的平均摩尔质量 ___ _______ ____
⑥混合气体的颜色 — ___ —
不一定
不一定
是
是
不一定
是
二、化学平衡状态的判断
是
不一定
是
是
判断下列物理量不再变化时是否一定达到平衡状态，达到平衡状态的打“√”，不一定达到平衡状态的打“×”。
(1)恒温、恒容下，CaCO3(s) CO2(g)＋CaO(s)反应体系中气体的密度保持不变
(2)3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1
√
×
1.正误判断
二、化学平衡状态的判断
应用体验
(3)密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下，氨基甲酸铵达到分解平衡：H2NCOONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)，
①NH3(g)的体积分数保持不变
②气体的平均相对分子质量保持不变
(4)一定温度下某容积不变的密闭容器中，可逆反应C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g)中气体的平均相对分子质量保持不变
×
×
√
二、化学平衡状态的判断
思考交流
2.已知：N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH＞0，现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是
√
ΔH固定不变，不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据
2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，反应达到平衡状态。
二、化学平衡状态的判断
思考交流
二、化学平衡状态的判断
思考交流
3.向2 L恒容密闭容器中通入A、B气体各10 mol，在一定温度下进行反应：3A(g)+B(g)　　2C(g)+2D(s)，下列说法不正确的是
A.①体系气体密度不变；②B的体积分数不变；③2v逆(A)=3v正(C)，三种现
象均可以说明该反应达到平衡状态
B.①增加D的质量；②向体系中充入He；③抽出A减小体系压强，三种操
作都不能增大逆反应速率
C.对于该反应，无论正反应还是逆反应，升高温度，反应速率均上升
D.假设起始时四种物质的物质的量均为6 mol，则反应达到其限度时，
2 mol·L-1√
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