高考化学 考点38 可逆反应与化学平衡状态学案（含解析）

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（1）在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应，称为可逆反应。在可逆反应中使用“”。
可逆反应必须是同一条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应，对于在不同反应条件下进行的反应物、生成物正好相反的反应则不能认为是可逆反应。
（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100%。
2．化学平衡状态
一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，我们称之为“化学平衡状态”，简称化学平衡。
（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：
以上过程可用如图表示：
3．化学平衡状态的特征
4．化学平衡状态的判断
（1）动态标志：v正= v逆≠0
①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA+bBcC+dD，=时，反应达到平衡状态。
（2）静态标志：各种“量”不变
①各物质的质量、物质的量或浓度不变；
②各物质的百分含量（物质的量分数、质量分数、体积分数）不变；
③温度、压强（化学反应方程式两边气体体积不相等）或颜色（某组分有颜色）不变。
（3）综合分析
考向一 可逆反应的特点
典例1 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存在于下列物质中的
A．多余的氧气中
B．生成的三氧化硫中
C．氧气和二氧化硫中
D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中
【答案】D
【解析】化学平衡是动态平衡，18O2的加入一定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使SO2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。
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0.2 ml·L−1、0.1 ml·L−1、0.2 ml·L−1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是
A．SO2为0.4 ml·L−1，O2为0.2 ml·L−1 B．SO2为0.25 ml·L−1
C．SO3为0.4 ml·L−1 D．SO2、SO3均为0.15 ml·L−1
【答案】B
【解析】A中，SO2和O2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，SO2和O2的浓度变化分别为0.2 ml·L−1、0.1 ml·L−1，需要消耗三氧化硫的浓度为0.2 ml·L−1，由于该反应为可逆反应，SO3的实际变化浓度应小于其原有浓度 0.2 ml·L−1，所以达到平衡时SO2小于 0.4 ml·L−1，O2小于 0.2 ml·L−1，错误；B中，SO2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若SO3完全反应，则SO2的浓度变化为0.2 ml·L−1，该题中实际变化为 0.05 ml·L−1，小于0.2 ml·L−1，正确；C中，SO3的浓度增大，说明该反应向正反应方向进行建立平衡，若SO2和O2完全反应，SO3的浓度变化为 0.2 ml·L−1，实际变化应小于该值，错误；D中，反应物、生成物的浓度不可能同时减小，一个浓度减小，另一个浓度一定增大，错误。
极端假设法确定物质的浓度范围
（1）原理：可逆反应不可能进行完全，反应体系各物质同时共存。
（2）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。
考向二 化学平衡状态的确定
典例2 在一定温度下，向2 L固定容积的密闭容器中通入1 ml CO2、3 ml H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH0达平衡时NO的转化率与温度的关系，图上标有A、B、C、D、E点，其中表示未达平衡状态且v正>v逆的点是
A．A或EB．B点C．C点D．D点
【答案】C
【解析】点B、D在曲线上，处于平衡状态，故B、D项错误；在曲线上方的A点，当温度一定时，若达到平衡状态，则应减小NO的转化率，即反应逆向进行，所以A点的正反应速率小于逆反应速率，E点与A点相似，A项错误；同理推知，C点时的正反应速率大于逆反应速率，C项正确。
【易错提醒】曲线上的点都是平衡点。不在平衡线上的点，可以根据其转化率与平衡点上的转化率比较得出移动方向。
6．在3个容积均为10L的密闭容器中分别放入0.2ml PCl3和0.2 mlCl2，在不同条件下发生反应PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)。各容器内气体总压强随时间的变化如图所示。
下列说法错误的是
A．实验a从反应开始至达到平衡时的平均速率v(Cl2)=ml·L-1·min-1
B．与实验a相比，实验b使用了催化剂，实验c是在较高温度下进行的
C．实验c中反应的平衡常数为L·ml-1
D．三组实验中反应的平衡转化率：a=b＞c
【答案】C
【分析】
恒温恒容条件下，气体压强之比等于气体物质的量之比，设到平衡状态时消耗PCl3物质的量为x，则三段式：
【详解】
A. 实验a气体压强160变化为120，60min达到平衡状态，气体压强之比等于气体物质的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120，解得：x=0.1，则实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率为：，A正确；
B. 分析图象可知，达到平衡状态的时间不同，时间越短反应速率越快，从反应开始至达到平衡时的反应速率v（PCl3）由大到小的次序b＞c＞a，实验b与实验a相比，达到相同平衡状态，但时间不同，实验b改变的实验条件是加入了催化剂改变了反应速率，实验c是在较高温度下进行的，B正确；
C. 实验c气体压强175变化为140，45 min达到平衡状态，气体压强之比等于气体物质的量之比，0.4：（0.4-x）=175：140，解得：x=0.08，平衡常数，C错误；
D. 实验b与实验a相比，实验b用了催化剂加快反应速率，实验a与实验b的转化率相同，根据A的计算，实验a的转化率，根据C的计算，实验c的转化率，所以三组实验中反应的平衡转化率：a=b＞c，D正确；故答案为：C。
7．在反应2SO2＋O22SO3中，有a ml SO2和b ml O2参加反应，达到化学平衡状态时有c ml SO3生成，则SO2在反应混合物中的体积分数为
A． QUOTE ×100%
B． QUOTE ×100%
C． QUOTE ×100%
D． QUOTE %
【答案】D
【解析】本题考查了化学平衡的基本计算。a ml SO2和b ml O2参加反应，达到化学平衡状态时有c ml SO3生成，则：
故(SO2)= QUOTE ×100%= QUOTE %，故选D。
8．在恒容密闭容器中通入A、B两种气体，在一定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g) ΔH>0。达到平衡后，改变一个条件(x)，下列量(y)一定符合图中曲线的是
【答案】A
【解析】A项，当通入A气体时，平衡向正反应方向移动，B的转化率增大，正确；B项，加入催化剂只能改变反应速率，平衡不移动，A的体积分数不变，错误；C项，增大压强，平衡向正反应方向移动，混合气体的总物质的量减小，错误；D项，正反应为吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，混合气体的总物质的量减小，错误。
9．已知X(g)和Y(g)可以相互转化：2X(g)Y(g) ΔHv逆。
③tm时比tn时AsO43−浓度小，所以逆反应速率：tm