化學(xué)平衡狀態(tài)判斷專題試題一、化學(xué)平衡狀態(tài)的概念與特征化學(xué)平衡狀態(tài)是指在一定條件下的可逆反應(yīng)中，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度保持不變的狀態(tài)。其核心特征可概括為“等”與“定”：“等”即正逆反應(yīng)速率相等（v正=v逆≠0），“定”即各組分的濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)等物理量不再隨時間變化。需要注意的是，化學(xué)平衡是動態(tài)平衡，反應(yīng)并未停止，只是正逆反應(yīng)速率達(dá)到了宏觀上的平衡狀態(tài)。二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)（一）直接依據(jù)正逆反應(yīng)速率相等對于同一物質(zhì)，其消耗速率等于生成速率（如：N?+3H??2NH?中，v(N?)消耗=v(N?)生成）。對于不同物質(zhì)，需滿足“一正一逆、速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比”（如：v(H?)消耗:v(NH?)生成=3:2）。注意：若未明確“正逆”方向，僅給出速率數(shù)值相等（如v(H?)=v(NH?)），則不能判斷平衡。各組分濃度保持不變物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量濃度、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)等物理量不再隨時間變化。例：密閉容器中進(jìn)行的反應(yīng)2SO?+O??2SO?，若SO?的濃度從0.2mol/L降至0.1mol/L后不再變化，可判斷反應(yīng)達(dá)到平衡。（二）間接依據(jù)（需結(jié)合反應(yīng)特點(diǎn)分析）壓強(qiáng)僅適用于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的可逆反應(yīng)（Δn(g)≠0）。例：N?O??2NO?（Δn(g)=1），恒溫恒容下壓強(qiáng)不變時，反應(yīng)達(dá)到平衡；而H?+I??2HI（Δn(g)=0），壓強(qiáng)始終不變，不能作為平衡判據(jù)。混合氣體的平均摩爾質(zhì)量（M）M=m(總)/n(總)，若反應(yīng)中氣體質(zhì)量或物質(zhì)的量發(fā)生變化，則M不變時可判斷平衡。例：CO(g)+H?O(g)?CO?(g)+H?(g)（Δn(g)=0，m(總)不變），M始終不變，不能判斷平衡；而CaCO?(s)?CaO(s)+CO?(g)（m(總)和n(總)均變化），M不變時達(dá)到平衡。氣體密度（ρ）ρ=m(總)/V，需結(jié)合反應(yīng)體系的體積變化和物質(zhì)狀態(tài)分析。恒溫恒容下，若反應(yīng)中無固體/液體參與（如2NO??N?O?），m(總)和V均不變，ρ始終不變；若有固體參與（如C(s)+H?O(g)?CO(g)+H?(g)），m(總)增大而V不變，ρ增大至不變時達(dá)到平衡。溫度可逆反應(yīng)均伴隨能量變化（放熱或吸熱），若反應(yīng)在絕熱容器中進(jìn)行，體系溫度不再變化時，反應(yīng)達(dá)到平衡。例：2NH??N?+3H?（吸熱反應(yīng)），絕熱容器中溫度從T?升至T?后保持不變，可判斷平衡。顏色適用于有有色物質(zhì)參與的反應(yīng)，顏色深淺與有色物質(zhì)濃度相關(guān)。例：2NO?（紅棕色）?N?O?（無色），恒溫恒容下顏色不再變化時，NO?濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡。三、典型題型分類解析（一）概念辨析題例題1：下列說法能證明反應(yīng)N?+3H??2NH?達(dá)到平衡狀態(tài)的是（）A.3v(N?)正=v(H?)逆B.容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化C.混合氣體密度不變D.NH?的體積分?jǐn)?shù)保持不變解析：A項(xiàng)：v(N?)正:v(H?)逆=1:3時滿足“速率之比等于計(jì)量數(shù)之比”，而3v(N?)正=v(H?)逆可轉(zhuǎn)化為v(N?)正:v(H?)逆=1:3，符合要求，A正確；B項(xiàng)：該反應(yīng)Δn(g)=-2≠0，恒溫恒容下壓強(qiáng)不變可判斷平衡，B正確；C項(xiàng)：反應(yīng)物和生成物均為氣體，m(總)和V不變，密度始終不變，C錯誤；D項(xiàng)：NH?體積分?jǐn)?shù)不變符合“定”的特征，D正確。答案：ABD（二）圖像分析題例題2：在恒溫恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2SO?(g)+O?(g)?2SO?(g)，以下圖像中能表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是（）![圖像描述：圖①為v-t圖像，v正和v逆交于一點(diǎn)后重合；圖②為SO?濃度隨時間變化曲線，t?后趨于水平；圖③為壓強(qiáng)隨時間變化曲線，t?后保持不變]解析：圖①：v正=v逆且不再變化，符合平衡特征；圖②：SO?濃度不再變化，符合“定”的特征；圖③：該反應(yīng)Δn(g)<0，壓強(qiáng)隨反應(yīng)進(jìn)行而減小，t?后壓強(qiáng)不變，可判斷平衡。答案：①②③（三）綜合應(yīng)用題例題3：在體積可變的密閉容器中，加入一定量的A和B發(fā)生反應(yīng)A(g)+2B(g)?3C(g)ΔH<0，回答下列問題：（1）若容器體積不變，下列能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的是______（填序號）。a.C的生成速率等于B的消耗速率b.混合氣體的密度不再變化c.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化（2）若容器壓強(qiáng)不變，當(dāng)容器體積______（填“增大”或“減小”）時，反應(yīng)達(dá)到平衡。解析：（1）a項(xiàng)：v(C)生成:v(B)消耗=3:2（化學(xué)計(jì)量數(shù)之比），若僅給出“等于”未明確比例，不能判斷；b項(xiàng)：m(總)和V不變，密度始終不變；c項(xiàng)：M=m(總)/n(總)，反應(yīng)前后n(總)不變（Δn(g)=0），m(總)不變，故M始終不變，均不能判斷平衡。答案：無（2）該反應(yīng)Δn(g)=0，壓強(qiáng)不變時體積始終不變，若體積變化，則說明平衡發(fā)生移動，直至體積不再變化時達(dá)到新平衡。答案：不再變化四、易混易錯點(diǎn)辨析“濃度不變”≠“濃度相等”平衡時各組分濃度保持不變，但不一定相等。如反應(yīng)2NO??N?O?達(dá)到平衡時，NO?和N?O?的濃度可能為0.1mol/L和0.2mol/L，只要不再變化即可?！八俾赎P(guān)系”需明確方向若僅給出“v(A)=v(B)”，未說明是“正反應(yīng)”還是“逆反應(yīng)”，則無法判斷平衡。例如：2A(g)+B(g)?3C(g)中，v(A)正=v(B)逆=2:1時才能判斷平衡。恒容與恒壓條件的差異恒容下，氣體密度僅與氣體質(zhì)量有關(guān)；恒壓下，密度還與體積變化有關(guān)（ρ=m/V，V隨n(g)變化）。例：C(s)+CO?(g)?2CO(g)在恒壓下，體積增大導(dǎo)致密度減小，當(dāng)密度不變時可判斷平衡。固體或純液體的影響固體或純液體的濃度視為常數(shù)，其質(zhì)量變化不影響平衡判據(jù)。例：CaO(s)+CO?(g)?CaCO?(s)，CO?濃度不變即可判斷平衡，CaO的質(zhì)量變化不影響。五、拓展提升：特殊反應(yīng)的平衡判斷有非氣體參與的反應(yīng)例：C(s)+H?O(g)?CO(g)+H?(g)氣體質(zhì)量m(總)增大，n(總)增大，M=m(總)/n(總)可能先減小后不變，當(dāng)M不變時可判斷平衡。恒容下密度ρ=m(總)/V增大，當(dāng)ρ不變時達(dá)到平衡?？赡娣磻?yīng)中的“變量”與“恒量”判斷依據(jù)需是“變量”變?yōu)椤昂懔俊?。若某物理量始終不變（如Δn(g)=0的反應(yīng)的壓強(qiáng)、M等），則不能作為平衡判據(jù)；若為變量（如Δn(g)≠0的反應(yīng)的壓強(qiáng)），則“不變”時可判斷平衡。多條件綜合判斷例：在恒溫恒容下，反應(yīng)2NO(g)+O?(g)?2NO?(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志有：v(NO)消耗=2v(O?)生成（速率關(guān)系）；混合氣體顏色不再變化（NO?為紅棕色）；容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化（Δn(g)=-1≠0）；混合氣體平均摩爾質(zhì)量M不再變化（m(總)不變，n(總)減小，M增大至不變）。六、專題訓(xùn)練題（一）選擇題（單選）一定條件下，在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)?N?(g)+2CO?(g)，下列說法能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的是（）A.單位時間內(nèi)生成nmolN?的同時生成2nmolNOB.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化C.NO和CO的濃度之比為1:1D.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再變化在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)H?(g)+I?(g)?2HI(g)ΔH<0，下列不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的是（）A.混合氣體顏色不再變化B.容器內(nèi)溫度不再變化C.v(H?)正=v(HI)逆/2D.混合氣體的密度不再變化（二）填空題反應(yīng)Fe(s)+4H?O(g)?Fe?O?(s)+4H?(g)在恒溫恒容下進(jìn)行，可作為平衡判據(jù)的是________（填序號）。①H?O的濃度不變②H?的體積分?jǐn)?shù)不變③容器內(nèi)壓強(qiáng)不變④混合氣體的密度不變（三）解答題某溫度下，在2L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2NO?(g)?2NO(g)+O?(g)，反應(yīng)過程中NO?的濃度隨時間變化如下表：|時間/min|0|1|2|3|4||----------|---|---|---|---|---||c(NO?)/(mol/L)|0.2|0.16|0.13|0.1|0.1|（1）判斷該反應(yīng)在第______min達(dá)到平衡；（2）0~2min內(nèi)，v(O?)=mol/(L·min)；（3）下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡的是（填字母）。A.v(NO)生成=2v(O?)消耗B.混合氣體的顏色不再變化C.容器內(nèi)氣體的密度不再變化參考答案：ABD（A項(xiàng)v(N?)生成:v(NO)生成=1:2，滿足v正=v逆；B項(xiàng)M=m/n，n(g)減小導(dǎo)致M增大，不變時平衡；D項(xiàng)Δn(g)=1≠0，壓強(qiáng)不變平衡）D（反應(yīng)前后n(g)=0，m(總)和V不變，密度始終不變）①②④（③反應(yīng)前后n(g)=0，壓強(qiáng)不變，不能判斷）（1）3；（2）0.00875（Δc(NO?)=0.07mol/L，v(NO?)=0.035mol/(L·min)，v(O?)=0.035/2=0.01