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第一课时化学平衡状态一、可逆反应与不可逆反应当温度一定时，饱和溶液中的固体溶质溶解和溶液中的溶质分子回到固体溶质表面的结晶过程一直在进行，而且两种过程的速率，于是饱和溶液的浓度和固体溶质的质量都．我们把这类过程称作．表述这类过程时，约定采用“”来代替反应式中原来用的“===”号．相等可逆过程不变溶解、结晶过程可表示为：固体溶质溶液中的溶质．1．可逆反应在一定条件下，既能向方向进行，又能向方向进行的反应叫做可逆反应．通常把进行的反应称作正反应，进行的反应称作逆反应．任何可逆反应，在进行的同时，也在进行．正反应逆反应从左到右从右向左正反应逆反应2．不可逆反应正反应几乎能，而逆反应进行的程度，这样的反应通常称为不可逆反应．如酸碱中和反应．进行到底非常小1．2H2O2H2↑＋O2↑，该反应属于可逆反应吗？提示：不属于．因为两个反应是在不同条件下发生的．二、化学平衡状态1．化学平衡状态的含义在一定条件下，当时，反应体系中所有参加反应的保持．这时的状态就是在给定条件下反应达到了“”．对于可逆反应体系来说，称之为“”．正、逆反应速率相等物质的质量或浓度恒定限度化学平衡状态2．化学平衡的特征(1)反应物和生成物处于同一，保持不变．(2)达到化学平衡状态时，体系中所有物质的(或)保持不变．(3)相等，且不为，因此体系的反应并．反应体系中质量反应条件浓度正、逆反应速率零没有停止3．化学平衡状态的建立(1)只有才能建立化学平衡状态，即化学平衡问题的研究对象是可逆反应．可逆反应(2)以可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)为例，若开始只有反应物，没有生成物，此时A和B的最大，因而正反应速率最大；而C起始浓度为零，因而为零．随着反应的进行，反应物不断减少，生成物不断增加，v(正)越来越小，v(逆)越来越大，反应进行到某一时刻，v(正)＝v(逆)，这时就达到了化学平衡，如下图①的速率－时间图像所示．反应物与生成物浓度随时间变化(浓度－时间图像)关系如图②所示．浓度逆反应速率(3)化学平衡状态的建立除了必须是可逆反应外，还必须有一定的温度、物质的浓度和气体的压强等外界条件．所以，同一个可逆反应在下建立起的化学平衡状态可能不同；不同的可逆反应，即使在下，建立起的化学平衡状态也不一定相同．不同条件相同条件2．怎样理解达到化学平衡状态，反应并没有停止，即化学平衡是一个动态平衡？提示：从浓度对反应速率的影响入手，达到平衡状态时反应物和生成物同时存在，只是正逆反应速率相同，即正反应和逆反应以相等的反应速率同时进行着，反应并没有停止.1．可逆反应进行到一定程度时，反应就会停止()提示：错误．因为可逆反应达到一定程度时，反应物没有全部消耗，这时反应体系中反应物、生成物共存，此时正反应、逆反应均在进行，反应并不停止．2．化学反应达到平衡状态时，反应体系中的各物质的物质的量可能相等()提示：正确．从理论上说，这种可能是存在的，但大多数情况下，各物质的物质的量不相等．3．对于某一反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，化学平衡建立的图像可表示为如图所示，判断下列说法的正误．(1)若v(正)表示A的消耗速率，v(逆)则表示C的生成速率()(2)若v(正)表示A的消耗速率，v(逆)则表示B的生成速率()(3)若v(正)表示C的生成速率，v(逆)则表示A的生成速率()(1)中方向相同，不正确．(2)中方向相反但计量数不同，速率不等，不正确．(3)中方向相反、计量数也相同，正确．提示：图中v(正)、v(逆)必须是相反的方向；二是平衡时v(正)＝v(逆)，表示是同一种物质的消耗和生成或方程式中化学计量数相同的物质的消耗或生成．一、化学平衡状态的特征化学平衡状态的特征可以概括为：逆、等、动、定、变．1．“逆”——研究对象是可逆反应．2．“等”——化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等，即v(正)＝v(逆)，这是可逆反应达到平衡状态的重要标志．3．“动”——指化学反应已达到化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与逆反应始终在进行，只是正反应速率等于逆反应速率，即v(正)＝v(逆)≠0，所以化学平衡状态是动态平衡状态．4．“定”——在一定条件下可逆反应一旦达到平衡(可逆反应进行到最大的程度)状态时，在平衡体系的混合物中，各组成成分的含量(即反应物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等)保持一定而不变(即不随时间的改变而改变)．这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据．5．“变”——任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)，而与达到平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反应方向开始达到平衡，也可以从逆反应方向开始达到平衡)．当外界条件变化时，原来的化学平衡也会发生相应的变化．[特别关注]化学平衡状态的特征也适用其他平衡，如溶解平衡等．二、化学平衡状态的判断反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡④总压强、总体积、总物质的量一定不一定反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v(正)＝v(逆)平衡②在单位时间内消耗了nmolB，同时生成pmolC，则v(正)不一定等于v(逆)不一定反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)正、逆反应速率的关系③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v(正)不一定等于v(逆)不一定④在单位时间内生成nmolB，同时消耗qmolD，因均指v(逆)，所以v(正)不一定等于v(逆)不一定反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)压强①m＋n≠p＋q时，总压力一定(其他条件一定)平衡②m＋n＝p＋q时，总压力一定(其他条件一定)不一定反应mA(g)＋npC(g)＋qD(g)①Mr一定时，只有当m＋n≠p＋q时平衡平均相对分子质量(Mr)②Mr一定时，m＋n＝p＋q时不一定反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)气体密度①反应前后气体体积变化的反应，在恒压条件下密度保持不变平衡②反应前后气体体积不变的反应，密度保持不变不一定温度体系温度一定(其他不变)平衡颜色反应体系内有色物质的颜色一定平衡[特别关注](1)化学平衡状态的判断中不论是哪种情况，若能归结为平衡的两大特征：①v(正)＝v(逆)；②各组分的浓度保持不变，具备其中的一个，则该反应就达到平衡状态．(2)要注意平均相对分子质量和气体密度的定义式的应用，M＝m总n总，ρ＝mV.考查点一可逆反应的特点[例1]在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)．已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L.当反应达到平衡时可能存在的数据是()A．SO2为0.4mol/L，O2为0.2mol/LB．SO3为0.25mol/LC．SO2、SO3均为0.15mol/LD．SO3为0.4mol/L[解析]A项数据表明，题中0.2mol/L的SO3完全转化成了SO2和O2，即平衡时，c(SO3)＝0，这是不可能的；B项说明在题给浓度的基础上又有0.05mol/LSO2和0.025mol/LO2化合生成0.05mol/LSO3，这是可能的；C项数据表明SO2、SO3的浓度都在原浓度基础上减少了0.05mol/L，这也是不可能的；D项数据说明SO2完全转化成了SO3，即平衡时c(SO2)＝0，c(O2)＝0，这也是不可能的．[答案]B[关键一点]“五看”法判断热化学方程式的正误解答可逆反应问题要特别注意：反应物不可能完全转化为产物，产物也不可能完全转化为反应物，另外还要注意量的变化，元素原子不可能凭空增加或减少．即要注意“可逆”和“守恒”．1．(2010·广州模拟)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、0.3mol/L、0.08mol/L，则下列判断正确的是()A．c1∶c2＝1∶3B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C．X、Y的转化率相等D．c1的取值范围为0.04mol/L＜c1＜0.14mol/L解析：由题意知X、Y的化学计量数之比为1∶3，所以反应时X、Y的物质的量浓度的改变量之比一定为1∶3，依据平衡时二者浓度之比为1∶3，可知c1∶c2＝1∶3，X、Y的转化率相等，所以选项A、C正确；平衡时，Y和Z的生成速率之比为3∶2，所以选项B错误；若起始时平衡向右移动(因c3不为0)，利用方程式可以求出c1小于0.14mol/L，由题知c1＞0mol/L，故选项D错误．答案：AC考查点二化学平衡状态的判断[例2](2010·陵水高二检测)在一定温度下，反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到平衡状态的标志是()A．单位时间内生成nmolA2的同时生成nmolABB．容器内的总压强不随时间变化而变化C．单位时间内生成2nmolAB的同时生成nmolB2D．容器内A2、B2、AB的物质的量之比是1∶1∶2时的状态[解析]A项，根据化学方程式中的化学计量数之比，可知生成nmolAB必消耗n2molA2，即单位时间内消耗n2molA2的同时生成nmolA2，反应未达到平衡状态．B项，由于此反应是反应前后气体分子数不变的反应，达到平衡或未达到平衡时压强都不随时间变化而变化，因此不能用压强来说明反应是否达到平衡状态．C项，由题意可知当单位时间内生成2nmolAB时，也就消耗了nmolA2和nmolB2，这样，同一时刻容器中消耗的B2和生成的B2都是nmol，反应处于平衡状态．由于达到化学平衡状态时，反应混合物中各物质的浓度保持不变，不是它们的分子数之比一定等于其化学方程式中各物质的化学计量数之比，D项不符合题意．[答案]C[关键一点]对于可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，当a＋b＝c＋d时，在判断该反应是否达到平衡状态时，不能够从在固定容器中的压强恒定不变、混合气体的平均相对分子质量不变、混合气体的密度不变、混合气体的总物质的量之和不变来进行判断，因为此类反应无论是否达到平衡，上述物理量均不发生改变．2．可逆反应：2NO22NO＋O2在一恒容的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是()①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A．①④⑥B．②③⑤C．①③④D．①②③④⑤⑥解析：该反应为反应前后气体体积发生变化的反应，恒容条件下，单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2，表明了v正＝v逆，①正确．无论是否平衡，单位时间内生成nmolO2的同时都会同时生成2nmolNO，②不正确．无论是否平衡，用NO2、NO、O2的物质的量浓度的变化表示反应速率之比均为2∶2∶1，③不正确．混合气体的颜色不再改变，说明NO2的浓度不变，即达到平衡状态，④正确．混合气体的密度＝m混合气体V，因为m(混合气体)和V始终不变，故混合气体的密度始终不变，⑤不正确.Mr＝m混合气体n混合气体，因为m(混合气体)不变，可知当Mr不变时，推知n(混合气体)不再改变，说明反应已达到平衡状态，⑥正确．答案：A