化学平衡状态
考点一 化学平衡状态与化学反应进行的方向
[考试标准]
知识条目 1.化学反应的限度 2.化学平衡的概念 3.化学平衡状态的特征 4.自发反应的概念、熵变的概念 5.用熵变、焓变判断化学反应的方向
(一)化学平衡状态 1．可逆反应
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．化学平衡状态 (1)概念
一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。 (2)化学平衡的建立
必考要求 a a a 加试要求 b b b a c
(3)平衡特点
1
(二)化学反应进行的方向(加试) 1．自发过程 (1)含义
在一定温度和压强下，不需要借助外力作用就能自发进行的过程。 (2)特点
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。 ②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。 2．自发反应
在一定温度和压强下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。 3．判断化学反应方向的依据 (1)焓变与反应方向
研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
(2)熵变与反应方向
①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。 ②熵和熵变的含义 a．熵的含义
熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S表示。
同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。 b．熵变的含义
熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。 (3)综合判断反应方向的依据 ①ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行。 ②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。 ③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。 正误辨析
2
正误判断，正确的打“√”，错误的打“×” (1)2H2O
通电点燃
2H2↑＋O2↑为可逆反应(×)
(2)二次电池的充、放电为可逆反应(×) (3)对反应A(g)＋B(g)(4)对NO2(g)＋SO2(g)
C(g)＋D(g)，压强不随时间而变，说明反应已达到平衡状态(×) SO3(g)＋NO(g)反应，当每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时，
说明反应达到平衡状态(×)
(5)CaCO3(s)=====CaO(s)＋CO2(g)是一个熵增加的过程(√) (6)ΔH＜0，ΔS＞0的反应，一定是自发反应(√)
(7)吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行(×) (8)由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程(√)
高温
题组一 正确理解概念 1．下列说法错误的是( )
A．可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化
B．化学反应达到化学平衡状态的正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率一定不相等
C．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 D．化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变 答案 B
2．向含有2 mol SO2的容器中通入过量氧气发生反应2SO2(g)＋O2(g)
－
催化剂加热
2SO3(g) ΔH
＝－Q kJ·mol1(Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量______(填“＜”、“>”或“＝”，下同)2 mol，SO2的物质的量______0 mol，转化率______100%，反应放出的热量________ Q kJ。
答案 ＜ > ＜ ＜
题组二 极端假设，界定范围，突破判断 3．一定条件下，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·L1、0.3 mol·L1、0.08 mol·L
－1
，则下列判断正确的是( )
3
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·L1
－
答案 D
解析 平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应，Z生成表示正反应v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知，c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1。
4．(2016·浙江10月选考，12)在一定条件下，可逆反应X(g)＋2Y(g)
－1
2Z(g) ΔH＝－a kJ·mol
，达到化学平衡时，下列说法一定正确的是 ( )
A．反应放出a kJ热量
B．X和Y的物质的量之比为1∶2 C．反应物和生成物的浓度都不再发生变化 D．X的正反应速率等于Z的逆反应速率 答案 C
解析 A项，由于该反应为可逆反应，且没给出反应物物质的量，所以反应放出热量不确定；B项，达到平衡时，X、Y的物质的量之比不一定为1∶2，它和起始量、转化率均有关系；D项，达到平衡时，X的正反应速率与Z的逆反应速率应符合其化学计量数之比。
极端假设法确定各物质浓度范围
上述题目4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
4
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X2∈(0,0.2)，Y2∈(0.2,0.4)，Z∈(0,0.4)。 题组三 审准题干，关注特点，判断标志
5．(2016·宁波市效实中学高一下学期期中)一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行反应A(s)＋2B(g)是( )
①混合气体的密度 ②容器内气体的压强 ③混合气体 总物质的量 ④B物质的量浓度 A．①④ C．②③④ 答案 A
解析 ①由于气体的质量会发生变化，所以若混合气体的密度不变，则反应达到平衡，故正确；②由于该反应是在恒容的密闭容器内进行的反应前后气体的体积相等的反应，所以无论反应是否达到平衡，容器内气体的压强不变，因此不能判断反应达到平衡，错误；③由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以无论反应是否达到平衡，混合气体总物质的量不变，正确；④B是气体，若反应未达到平衡，则B的物质的量浓度就会发生变化，所以B物质的量浓度不变说明反应达到平衡状态，故正确，故选A。
6．在一定温度下的某容积可变的密闭容器中，建立下列化学平衡：C(s)＋H2O(g)＋H2(g)。不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是( ) A．体系的体积不再发生变化 B．v正(CO)＝v逆(H2O)
C．生成n mol CO的同时生成n mol H2
D．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键 答案 C
解析 不论反应是否达到平衡状态，生成n mol CO的同时都会生成n mol H2。 7．在容积固定且绝热的密闭容器内发生化学反应：2HI(g)
H2(g)＋I2(g)，下列各项事实都
CO(g)
B．只有②③ D．只有④
C(g)＋D(g)，当下列物理量不发生变化时，能说明该反应已达到平衡状态的
是在其他条件一定的前提下形成的，其中能表明化学反应达到平衡状态的是____________(填序号)。
①混合气体的颜色保持不变 ②容器内的温度保持不变 ③容器内的压强保持不变 ④各物质的总浓度保持不变
5
化学平衡学案
