第七章 化学反应速率和化学平衡李仕才考点一 可逆反应和化学平衡状态 1．可逆反应(1)定义：在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点——“三同一小”。①三同：a.相同条件下；b.正逆反应同时进行；c.反应物与生成物同时存在。②一小：任一组分的转化率都小于(填“等于”或“小于”)100%。(3)表示方法：在化学方程式中用“”表示。2．化学平衡状态(1)概念：在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的浓度或质量保持不变的状态。(2)建立过程：3．化学平衡的特征12\n判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．二次电池的充、放电为可逆反应。( × )2．对反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，压强不随时间而变，说明反应已达平衡状态。( × )3．在已达到平衡的可逆反应2SO2＋O22SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于二氧化硫、氧气和三氧化硫中。( √ )4．平衡状态指的是反应静止了，不再发生反应了。( × )5．对于反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志。( × )6．在2L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，当该容器内颜色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态。( √ )12\n1．化学反应过程中伴随着能量变化，当可逆反应处于平衡状态时，消耗的量和生成的量相同，则反应体系温度不再改变。2．v(正)＝v(逆)的含义包含两个方面：(1)同一物质表示的正反应速率和逆反应速率相等；(2)不同物质表示的正反应速率和逆反应速率之比等于化学计量数之比。3．达到平衡状态时反应物和生成物的各种量(浓度、质量、物质的量、质量分数、物质的量分数、气体的体积分数)不随时间发生变化，而不是彼此相等，或等于化学方程式的计量数之比。一、可逆反应1．下列叙述中正确的是( )A．向含有2mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2＋O22SO3，充分反应后生成2mol的SO3B．可逆反应是既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的化学反应C．CaCO3CaO＋CO2↑与CaO＋CO2===CaCO3互为可逆反应D．只要是可逆反应，均不能进行到底答案：D2．一定条件下，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0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.08mol·L－1，则下列判断正确的是( )12\nA．c1∶c2＝3∶1B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C．X、Y的转化率不相等D．c1的取值范围为0<c1<0.14mol·L－1解析：平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比亦为1∶3，故起始浓度之比c1∶c2＝1∶3，A、C错误；平衡时Y生成表示逆反应，Z生成表示正反应且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2，B错误；由可逆反应的特点可知0<c1<0.14mol·L－1，D正确。答案：D3．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0.2mol/L、0.3mol/L、0.3mol/L，当反应达到其最大限度(即化学平衡状态)时，各物质的浓度有可能的是( )①c(Z)＝0.45mol/L②c(X2)＝0.3mol/L c(Z)＝0.1mol/L③c(X2)＝0.5mol/L④c(Y2)＝0.5mol/LA．①②B．③④C．②④D．①③解析：若反应正向进行到达平衡，X2、Y2的浓度最小，Z的浓度最大，假定完全反应，则： X2(g)＋2Y2(g)Z(g)开始(mol/L):0.20.30.3变化(mol/L):0.150.30.15平衡(mol/L):0.0500.45若反应逆向进行到达平衡，X2、Y2的浓度最大，Z的浓度最小，假定完全反应，则： X2(g)＋2Y2(g)Z(g)开始(mol/L):0.20.30.3变化(mol/L):0.30.60.3平衡(mol/L):0.50.90由于为可逆反应，物质不能完全转化，所以平衡时浓度范围为0.05mol·L－1<c(X2)<0.5mol·L－1,0<c(Y2)<0.9mol·L－1,0<c(Z)<0.45mol·L－1。答案：C二、化学平衡状态的理解12\n4．硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前的重要生产方法是“接触法”，有关接触氧化反应2SO2＋O22SO3的说法不正确的是( )A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零C．一定条件下，向某密闭容器中加入2molSO2和1molO2，则从反应开始到达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题解析：对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化为生成物，反应只能进行到一定程度。在达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，最终正、逆反应速率相等，即达到平衡，此时，反应物和生成物的浓度都不再随时间的变化而变化，但反应并没有停止，正、逆反应都依然进行着。答案：B5．在一定条件下的密封容器中，发生反应N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝＋180.5kJ·mol－1，下列说法正确的是( )A．平衡后升高温度，混合气体中N2的含量降低B．当v正(O2)＝v正(NO)时，反应达到化学平衡C．改变压强，平衡不移动的原因是化学反应速率不变D．1molN2(g)和1molO2(g)反应，达到平衡时吸收的热量为180.5kJ解析：该反应的正反应为吸热反应，升温后平衡正向移动，N2的含量降低，A项正确；所给的两个速率数据均为正反应的数据，不能用于判断反应是否达到平衡状态，B项错误；由于该反应是反应前后气体体积不变的反应，加压后速率增大，但正、逆反应速率仍然相等，所以平衡不移动，C项错误；由于该反应为可逆反应，1molN2和1molO2不可能完全反应，所以达到平衡时吸收热量小于180.5kJ，D项错误。答案：A6．(多选)对于可逆反应M＋2NQ达到平衡时，下列叙述中正确的是( )A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等B．反应已经停止C．M、N全部生成QD．反应混合物中各组分的浓度不再变化E．v正(M)＝v逆(N)F．v正(M)＝v逆(Q)答案：DF12\n7．下列关于化学反应限度的说法中正确的是( )A．一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等都等于0C．平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度已经不再改变D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变解析：可逆反应达到平衡状态后，虽v正＝v逆，但均不为0，是动态平衡，B、C错；通过改变影响化学平衡移动的条件就可以改变化学反应的限度，D错。答案：A三、化学平衡状态的标志8．在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：(甲)2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，(乙)H2(g)＋I2(g)2HI(g)。现有下列状态，将能证明上述反应达到化学平衡状态的填入相应表格：表明(甲)达到平衡表明(乙)达到平衡表明(甲)、(乙)都达到平衡①反应物的消耗速率与生成物的生成速率之比等于系数之比的状态②反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比的状态③速率之比等于系数之比的状态④浓度之比等于系数之比的状态⑤百分含量之比等于系数之比的状态⑥混合气体的颜色不再改变的状态⑦混合气体的密度不再改变的状态⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态⑨体系温度不再改变的状态⑩压强不再改变的状态⑪反应物的浓度不再改变的状态⑫反应物或生成物的百分含量不再改变的状态答案：②⑥⑧⑨⑩⑪⑫ ②⑥⑨⑪⑫ ②⑥⑨⑪⑫ 可逆反应是否达到化学平衡状态的判断方法1判断平衡状态的方法——“逆向相等，变量不变”12\n(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的正反应速率和逆反应速率相等。特别注意：同一反应方向的反应速率不能判断反应是否达到平衡状态。(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。2示例归纳12\n12\n1．一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是( )①混合气体的密度不再变化时②容器内气体的压强不再变化时③混合气体的总物质的量不再变化时④B的物质的量浓度不再变化时⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态⑥当v正(B)＝2v逆(C)A．①④⑤⑥ B．②③⑥C．②④⑤⑥D．只有④12\n解析：A为固态，反应正向进行时气体质量增大，逆向进行时气体质量减小，所以，密度不变时平衡，①正确；该反应前后气体体积不变，所以压强不变时不一定平衡，②错误；该反应前后气体物质的量相等，所以混合气体的总物质的量不变不一定平衡，③错误；B的浓度不变，说明反应平衡了，④正确；混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态，说明气体的质量不变，正、逆反应速率相等，反应达到平衡，⑤正确；v正(B)＝2v逆(C)时，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡，⑥正确。答案：A2．一定温度下某容积固定的密闭容器中，对可逆反应A(g)＋B(g)2C(g)，下列叙述能说明反应已达到平衡的是( )A．容器内的压强不再变化B．混合气体的密度不再变化C．消耗B的速率是生成C的速率的D．单位时间内生成amolB，同时生成2amolC解析：A选项，反应前后气体化学计量数不变，总物质的量不变，容器内压强一直不变；B选项，混合气体质量不变，体积不变，则密度一直不变；C选项，消耗B和生成C都是正反应；D选项，生成B为逆反应，生成C为正反应，反应速率符合化学计量数比，可以作为判断达到平衡的标志。答案：D3．在一个温度恒定、容积固定的密闭容器中，发生可逆反应mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，已知m＋n＝p＋q，且该反应为放热反应，反应达到平衡的标志是( )①体系的压强不再改变②气体的密度不再改变③各气体的浓度不再改变④各气体的质量分数不再改变⑤反应速率v(C)∶v(D)＝p∶q⑥单位时间内nmolB断键反应，同时pmolC也断键反应A．①②③④⑤⑥B．①②③C．①②③④⑥D．④⑤⑥解析：该反应的特点是随着反应进行，该体系的压强将改变，压强不变，则说明达到平衡，①可以作为平衡的标志。随着反应进行，m(气)将发生变化，根据ρ＝，ρ不变，V不变，则m(气)也不变，说明达到平衡，②可以作为平衡的标志。组分的浓度和质量分数不再改变，说明反应达到平衡状态，③和④可以作为平衡的标志。速率之比等于方程式的化学计量数之比是恒定的，不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系，故⑤不一定是平衡状态。单位时间内nmolB断键，说明反应正向进行，同时pmolC断键，说明反应逆向进行，正逆反应速率相等，所以⑥能说明反应达到平衡状态。12\n答案：C4．一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( )A．①②B．②④C．③④D．①④解析：因反应容器保持恒压，所以容器体积随反应进行而不断变化，结合ρ气＝m/V可知，气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，①符合题意；无论是否平衡，反应的ΔH都不变，②不符合题意；反应开始时，加入1molN2O4，随着反应的进行，N2O4的浓度逐渐变小，故v正(N2O4)逐渐变小，直至达到平衡，③不符合题意；N2O4的转化率不再变化，说明N2O4的浓度不再变化，反应达到平衡状态，④符合题意，故选D。答案：D5．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是( )A．2v(NH3)＝v(CO2)B．密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1C．密闭容器中混合气体的密度不变D．密闭容器中氨气的体积分数不变解析：该反应为有固体参与的非等体积反应，且容器容积不变，所以压强、密度均可作平衡标志，该题应特别注意D项，该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值。答案：C6．(1)在一定条件下，可逆反应达到平衡状态的本质特征是________________________________________________________________________。下列关系中能说明反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已经达到平衡状态的是________。A．3v正(N2)＝v正(H2)B．v正(N2)＝v逆(NH3)12\nC．2v正(H2)＝3v逆(NH3)D．v正(N2)＝3v逆(H2)(2)在一定温度下的恒容密闭容器中，可逆反应达到平衡状态时，一些宏观物理量恒定不变：a.各物质的浓度不变；b.混合气体的平均相对分子质量；c.容器内气体压强不变；d.容器内气体密度不变；e.容器内气体颜色不变。①能说明反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的有________；②能说明反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)达到平衡状态的有________；③能说明反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的有________；④能说明反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)达到平衡状态的有________。解析：(2)中判断时首先要注意本题中反应的条件是恒温恒容，其次要注意反应物和生成物中是否有固体物质存在，以及反应前后气体物质的量的变化。①在反应过程中气体的质量不变，因此在恒容状态下不能用密度判断反应是否达到平衡状态，由于反应物和生成物均为无色气体，因此也不能用颜色来判定。②是一个反应前后气体体积不变的反应，反应过程中气体的质量不变，物质的量也不变，所以不能用平均相对分子质量、压强和密度判定反应是否达到平衡状态。③在反应过程中气体的质量保持不变，因此不能用密度来判定反应是否达到平衡状态。④反应过程中气体的质量和气体的物质的量均发生改变，因此a、b、c、d均可用来判定反应是否达到平衡状态，由于反应物和生成物均为无色气体，因此不能用颜色来判定反应是否达到平衡状态。答案：(1)正反应速率与逆反应速率相等 C(2)①abc ②ae ③abce ④abcd12
