课时1 化学平衡状态
目标与素养:1.了解化学反应的可逆性,了解可逆反应的概念、特点。(宏观辨识)2.了解化学平衡的建立和特征。(变化观念与平衡思想)
1.可逆反应
2H2+O2 点燃电解2H2O是可逆反应吗?为什么?
[答案] 不是。两反应方向的条件不同。
2.化学平衡状态
(1)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:
反应开始时 v正最大,v逆为0
反应进行时 反应物浓度逐渐减小→v正逐渐减小;生成物浓度由零逐渐增大→v逆从0开始逐渐增大
达到平衡时 v正=v逆,反应混合物中各组分的浓度保持不变
以上过程用vt图像表示:
(2)概念
在一定条件下的可逆反应里,当正、逆两个方向的反应速率相等时,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态。
(3)五特征
若反应体系的总压强不变,该可逆反应一定达平衡了吗?为什么?
[答案] 不一定,对前后气体体积相等的反应,压强不变不能作判据。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)既能向正方向进行又能向逆方向进行的反应均是可逆反应。
( )
(2)平衡时体系内各物质浓度保持不变,由v=ΔcΔt知各反应物表示的反应速率均为0,反应处于静止状态。( )
(3)若反应体系的气体密度不变,该可逆反应达平衡状态。( )
(4)在已达到平衡的可逆反应:2SO2+O2 2SO3中,充入18O2一段时间后,18O只存在于SO2和SO3中。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)×
2.在某一容积为5 L的密闭容器内,加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O,在催化剂存在的条件下加热至高温,发生如下反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH>0。反应中CO2的浓度随时间变化情况如图:
(1)根据图中数据,反应开始至达到平衡时,CO的化学反应速率为________;反应达到平衡时,c(H2)=________。
(2)判断该反应达到平衡的依据是________。
①CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等
②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
④正、逆反应速率都为零
[答案] (1)0.003 mol•L-1•min-1 0.03 mol•L-1
(2)①③
极值法确定反应各物质
的浓度范围
在密闭容器中进行反应X2(g)+Y2(g) 2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol•L-1、0.3 mol•L-1、0.2 mol•L-1,在一定条件下,反应达到平衡。可根据极端假设法判断,假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底:X2(g)+Y2(g) 2Z(g)
起始浓度/(mol•L-1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度/(mol•L-1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度/(mol•L-1) 0 0.2 0.4
假设反应逆向进行到底:X2(g)+Y2(g) 2Z(g)
起始浓度/(mol•L-1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度/(mol•L-1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度/(mol•L-1) 0.2 0.4 0
平衡体系中各物质的浓度范围为0<c(X2)<0.2 mol•L-1;0.2 mol•L-1<c(Y2)<0.4 mol•L-1;0<c(Z)<0.4 mol•L-1。
1.一定条件下,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
0.1 mol•L-1、0.3 mol•L-1、0.08 mol•L-1,则下列判断正确的是( )
A.c1∶c2=3∶1
B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3
C.X、Y的转化率不相等
D.c1的取值范围为0<c1<0.14 mol•L-1