高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡第一课时导学案

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第二节　化学平衡
第一课时　化学平衡状态

[明确学习目标]　1.了解化学反应的可逆性。2.会判断可逆反应进行到平衡状态的标志。3.能描述化学平衡的建立过程及特征。



化学平衡状态
(1)在一定条件下的容积不变的密闭容器中，合成氨反应如下：
N2＋3H22NH3。

①如图a所示，N2与H2发生反应，随着反应的进行，体系中NH3的浓度逐渐增大，而N2和H2的浓度逐渐减小，从某一时刻开始，它们的浓度均不再变化。
②如图b所示，NH3发生分解反应，随着反应的进行，体系中N2与H2的浓度逐渐增大，而NH3的浓度逐渐减小，从某一时刻开始，它们的浓度均不再改变。
(2)可逆反应体系中，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。
(3)化学平衡是一种动态平衡。


1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)对于反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，压强不随时间而变，说明反应已达到平衡状态。(　　)
(2)对于反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，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。(　　)
(3)对于反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志。(　　)
(4)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应。(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
2．一定条件下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)在容积不变的密闭容器中发生，下列对该反应达到平衡状态的标志的描述中错误的是(　　)
A．混合气体的总分子数不再变化
B．混合气体的颜色不再变化
C．容器的总压强不再变化
D．混合气体的总质量不再变化
答案　D
解析　该反应为气体分子数改变的反应，恒容条件下，该可逆反应在建立平衡的过程中会有压强的改变、气体总分子数的改变、颜色的改变，一旦这些可变量不变了，则证明反应达到平衡了，而混合气体的总质量在任何情况下都不发生变化。
3．在一定条件下，某密闭容器中发生可逆反应2X(g)＋2Y(g)3Z(g)＋2W(g)，X、Y的初始浓度分别为2.5 mol·L－1和2.0 mol·L－1，达平衡后，下列各生成物的浓度数据中肯定错误的是(　　)
A．c(Z)＝1.5 mol·L－1 B．c(Z)＝2.4 mol·L－1
C．c(W)＝1.6 mol·L－1 D．c(W)＝2.0 mol·L－1
答案　D
解析　可逆反应中，反应物不可能完全转化。由于反应中X、Y按物质的量之比1∶1反应，所以X过量，若Y完全反应，则c(Z)＝3.0 mol·L－1，c(W)＝2.0 mol·L－1。但Y不可能完全反应，所以0 mol·L－1 4．一定条件下反应：2AB(g)A2(g)＋B2(g)达到平衡状态的标志是(　　)
A．单位时间内生成n mol A2，同时消耗2n mol AB
B．容器内三种气体AB、A2、B2共存
C．AB的消耗速率等于A2的消耗速率
D．容器中各组分的体积分数不随时间变化
答案　D
解析　A项，生成A2和消耗AB表示的都是正反应速率，不能表明反应是否达到平衡；B项，可逆反应无论是否达到平衡，反应物和生成物均共存，故B项不能确定反应是否达到平衡；C项，若AB的消耗速率等于A2的消耗速率的2倍，才能说明反应达到平衡；D项，容器中各组分的体积分数不随时间变化而变化，说明反应已达到平衡状态。



知识点一　化学平衡状态的建立

若把某一可逆反应的反应物加入密闭容器中，其反应过程如下：
(1)反应刚开始时：反应物浓度最大，正反应速率最大，生成物浓度为0，逆反应速率为0。
(2)反应过程中：反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。
(3)反应到某一时刻，必然出现v正＝v逆，即正反应消耗反应物的量与逆反应生成反应物的量相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，此时就达到化学平衡状态，如图甲所示。若反应从逆向开始，化学平衡建立过程如图乙所示。



[解析]　A项，只有可逆反应存在化学平衡状态；B项，反应物浓度和生成物浓度不变，不变和相等含义不同；C项，正逆反应仍在继续，没有停止，化学平衡是一种动态平衡。
[答案]　D
[练1]　在一定条件下，使SO2和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是(　　)
A．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零
B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变
C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变
D．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零
答案　A
解析　反应物浓度不会减小为0，故正反应速率不会减小为0。
[练2]　在200 ℃时，将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入体积为V L的密闭容器中，发生反应：I2(g)＋H2(g)2HI(g)。
(1)反应刚开始时，由于c(H2)＝________，c(I2)＝________，而c(HI)＝________ ，所以化学反应速率________(填“v正”或“v逆”，下同)最大，而________最小(为零)。
(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，c(I2)________，而c(HI)________，从而化学反应速率v正________，而v逆________。
(3)当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了平衡，若保持外界条件不变时，反应混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率等都将________。
答案　(1) mol·L－1　 mol·L－1　0　v正　v逆
(2)减小　减小　增大　减小　增大　(3)相等　不变

知识点二　化学平衡状态的特征和判断

1．化学平衡状态的特征

2．化学平衡状态的判断
(1)直接判断法
①正反应速率＝逆反应速率>0。
②同一物质的消耗速率与生成速率相等。
③各组分的浓度保持不变。
(2)间接判断法
①各组分的百分含量保持不变。
②各组分的物质的量保持不变。
③各气体的体积不随时间的改变而改变。
(3)以恒容条件下反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例来说明。

混合物体
系中各成
分的含量
①各物质的物质的量、质量或物质的量分数、质量分数一定
平衡
②各气体的体积或体积分数一定
平衡
③总体积、总压强、总物质的量一定
不一定平衡
正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗了m mol A，同时也生成了m mol A，即v正＝v逆
平衡
②在单位时间内消耗了n mol B，同时也消耗了p mol C，即v正＝v逆
平衡
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆(平衡与否该式都成立)
不一定平衡
④在单位时间内生成了n mol B，同时消耗了q mol D，均指v逆
不一定平衡
压强
①m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定)
平衡
②m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定)
不一定平衡
续表
混合气体的平均相对分子质量()
①当m＋n≠p＋q时，一定
平衡
②当m＋n＝p＋q时，一定
不一定平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时(其他条件不变)
平衡
气体的密度(ρ)
密度一定
不一定平衡
颜色
反应体系内有有色物质时，颜色稳定不变
平衡



[解析]　根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，4v正(O2)＝5v正(NO)，该反应达到化学平衡状态时v正(NO)＝v逆(NO)，则4v正(O2)＝5v逆(NO)，A正确；若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，表示同方向的反应，不能说明正、逆反应速率相等，反应不一定达到化学平衡状态，B错误；达到化学平衡时，若增大容器容积，则各物质的浓度减小，正、逆反应速率均减小，C错误；根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，3v正(NH3)＝2v正(H2O)，D错误。
[答案]　A
[练3]　反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在密闭容器中进行一段时间后，达到平衡状态。则下列说法正确的是(　　)
A．N2、H2不再化合
B．N2、H2、NH3的浓度不再变化
C．N2、H2、NH3的质量相等
D．改变条件，N2、H2、NH3的浓度也不再变化
答案　B
解析　达到平衡时，正、逆反应仍在进行，只是正、逆反应速率相等，A不正确；达到平衡时，各组分的质量或浓度不再发生变化，但它们的质量或浓度不一定相等，B正确，C不正确；化学平衡是动态平衡，若条件改变引起平衡移动时，N2、H2、NH3的浓度会随之改变，D不正确。
[练4]　一定温度下，在某固定容积的密闭容器中发生可逆反应：A(s)＋3B(g)3C(g)，该反应达到平衡状态的标志是(　　)
A．密闭容器内物质的总质量不再改变
B．密闭容器内气体的压强不再改变
C．密闭容器内混合气体的总物质的量不再改变
D．密闭容器内混合气体的质量不再改变
答案　D
解析　该反应左右两边气体计量数相等，即反应前后气体物质的量不变。A项，总质量始终不变；B项，根据pV＝nRT，恒温恒容时，气体压强与物质的量成正比，该反应气体物质的量不变，故压强不变；C项，气体物质的量始终不变。
本课归纳总结
　　　



1．在一定温度下的定容容器中，下列能表明反应A(g)＋2B(g)C(g)＋D(g)，已达到平衡状态的是(　　)
①混合气体的压强不再变化　②混合气体的密度不再变化　③B的物质的量浓度不再变化　④混合气体的总物质的量不再变化　⑤混合气体的平均相对分子质量不再变化　⑥v(C)与v(D)的比值不再变化　⑦混合气体的总质量不再变化　⑧混合气体的总体积不再变化
A．①②③④⑤⑥⑦⑧ B．①③④⑤
C．①②③④⑤⑦ D．①③④⑤⑧
答案　B
解析　该反应为反应前后气体的物质的量减小的反应，容器体积不变，随反应进行压强降低，当压强不再变化，则各气体的物质的量不变，说明反应达到平衡，故①正确；反应混合物都是气体，总质量不变，容器体积不变，密度自始至终都不变，不能说明达到平衡状态，故②错误；随反应进行B的浓度减小，当B的物质的量浓度不再变化，说明达到平衡，故③正确；该反应为反应前后气体的物质的量减小的反应，混合气体总物质的量不再变化，则各气体的物质的量不变，说明反应达到平衡，故④正确；反应混合物都是气体，总质量不变，随反应进行混合气体总物质的量减小，所以随反应进行混合气体的平均相对分子质量增大，当混合气体的平均相对分子质量不再变化，说明达到平衡，故⑤正确；v(C)与v(D)的速率关系自始至终都是1∶1，不能说明达到平衡，故⑥错误；反应混合物都是气体，混合气体总质量不发生变化，不能说明达到平衡，故⑦错误；容器的体积不变，混合气体总体积不变，不能说明达到平衡，故⑧错误，选B。
2．对于可逆反应2SO2＋O22SO3　ΔH<0，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长时间后，18O存在于(　　)
A．只存在于O2中
B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于O2和SO2中
D．存在于SO2、O2和SO3中
答案　D
解析　该反应为可逆反应，在混合气体中充入一定量的18O2，SO2和18O2反应生成SO3中含有18O，同时SO3分解生成SO2和O2，则SO2中含有18O原子，则18O原子存在于O2、SO2和SO3中，选D。
3．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g)2Z(g)，其中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，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(　　)
A．c(Z)＝0.5 mol·L－1 B．c(Y2)＝0.5 mol·L－1
C．c(X2)＝0.2 mol·L－1 D．c(Y2)＝0.6 mol·L－1
答案　B
解析　若反应向正反应进行，假定完全反应，则：
　　　 X2(g)＋3Y2(g)2Z(g)
起始量(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
变化量(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
平衡量(mol·L－1) 0 0 0.4
若反应逆反应进行，假定完全反应，则：
　　　 X2(g)＋3Y2(g)2Z(g)
起始量(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
变化量(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
平衡量(mol·L－1) 0.2 0.6 0
由于为可逆反应，物质不能完全转化，所以平衡时浓度范围为0＜c(X2)＜0.2,0＜c(Y2)＜0.6,0＜c(Z)＜0.4，B正确，A、C、D错误。
4．如图是可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述不正确的是(　　)

A．t1时，v正>v逆
B．t2时，反应到达限度
C．t2～t3，反应停止
D．t2～t3，各物质的浓度不再发生变化
答案　C
解析　根据题图可知t1时，反应未达到平衡，正反应速率大于逆反应速率，故A正确；根据题图可知t2时，正、逆反应速率相等，反应处于平衡状态，即达到该条件下的最大反应限度，故B正确；在t2～t3，反应处于平衡状态，正、逆反应速率相等，反应仍在发生，反应处于平衡状态为动态平衡，故C错误；化学反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，各物质的物质的量浓度不再发生变化，在t2～t3，反应处于平衡状态，各物质的浓度不变，故D正确。
5．某可逆反应从0～2分钟进行过程中，在不同反应时间各物质的物质的量的变化情况如下图所示。则该反应的反应物是________，生成物是________，化学方程式为__________________________；反应开始至2分钟时，能否用C表示反应速率？________。若能，其反应速率为________，若不能，则其原因为______________________________________；2分钟后A、B、C各物质的量不再随时间的变化而变化，说明在这个条件下，反应已达到了________状态。

答案　AB　C　2A＋B2C　不能　无体积，无法求出浓度变化值　平衡
解析　根据各物质的物质的量的变化情况分析，该反应的反应物是A、B，生成物为C，图像中物质的量的变化量之比等于化学方程式计量数之比，计算得到反应物和生成物变化量之比＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)＝(5 mol－3 mol)∶(2 mol－1 mol)∶(4 mol－2 mol)＝2∶1∶2，反应为可逆反应，反应的化学方程式为2A＋B2C；随反应进行2 min后A、B、C物质的量不变，说明反应达到平衡状态，正、逆反应速率相同，反应是可逆反应；反应开始至2分钟时，可以求出C的变化量，但是题目中没有给定密闭容器的体积，无法求出C物质的变化的浓度，就不能计算出C的反应速率。

课时作业

一、选择题(本题共8小题，每小题只有1个选项符合题意)
1．可逆反应在一定条件下达到化学平衡状态的标志是(　　)
A．反应停止了
B．正反应速率与逆反应速率均为零
C．反应物和生成物浓度相等
D．正反应速率与逆反应速率相等
答案　D
解析　可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等但不等于0，是一个动态平衡状态，A、B错误，D正确；反应达到平衡状态时，反应物和生成物浓度不一定相等，C错误。
2．下列说法可以证明反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是(　　)
A．1个N2分解的同时，有3个H2形成
B．1个N2分解的同时，有3个H2分解
C．1个N2分解的同时，有1个NH3分解
D．1个N2分解的同时，有2个NH3形成
答案　A
解析　1个N2分解的同时，有3个H2的形成，则有1个N2生成，所以氮气正、逆反应速率相等，则该反应达到平衡状态，故A正确；无论该反应是否达到平衡状态，1个N2分解的同时，有3个H2的分解，所以不能据此判断该反应是否达到平衡状态，故B错误；1个N2分解的同时有2个NH3的分解，该反应达到平衡状态，如果1个N2分解的同时有1个NH3的分解，则该反应没有达到平衡状态，故C错误；无论该反应是否达到平衡状态，1个N2分解的同时有2个NH3的形成，都表示正反应速率，所以不能据此判断该反应是否达到平衡状态，故D错误。
3．硫酸工业中SO2的催化氧化反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，在一定条件下达到平衡时，下列说法错误的是(　　)
A．SO3的物质的量浓度不变
B．SO2全部转化为SO3
C．升高温度，平衡会移动
D．正反应的速率与逆反应的速率相等
答案　B
解析　根据化学平衡的定义，一定条件下，可逆反应中当各组分的浓度不再改变说明反应达到平衡，故A正确；此反应是可逆反应，不能全部转化成SO3，故B错误；化学反应不是吸热反应就是放热反应，升高温度，平衡必然发生移动，故C正确；根据化学平衡的定义，正反应速率等于逆反应方向速率，说明反应达到平衡，故D正确。
4．在容积为4 L的刚性密闭容器中，进行可逆反应：X(g)＋2Y(g)2Z(g)并达到平衡，在此过程中，以Y的浓度改变表示的反应速率v正、v逆与时间t的关系如图。则图中阴影部分的面积表示(　　)

A．X的浓度的变化 B．Y的物质的量的变化
C．Z的浓度的变化 D．Z的物质的量的减少
答案　C
解析　由v＝可知，v正与Δt的乘积为Y浓度减小量，v逆与Δt的乘积为Y浓度增加量，Δc＝v正Δt－v逆Δt＝SabdO－SbOd，所以阴影部分的面积为Y的浓度的变化，Y浓度的变化也等于Z浓度的变化，为X浓度变化的2倍，选C。
5．一定温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应：mA(s)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，当m、n、p、q为任意正整数时，下列状态：
①体系的压强不再发生变化
②体系的密度不再发生变化
③各组分的物质的量浓度不再改变
④各组分的质量分数不再改变
⑤反应速率vB∶vC∶vD＝n∶p∶q
其中，能说明反应已达到平衡的是(　　)
A．只有③④ B．只有②③④
C．只有①②③④ D．①②③④⑤
答案　B
解析　如果该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应，则体系的压强始终不变，所以不能根据压强判断反应是否达到平衡状态，故①错误；反应前后混合气体的总质量发生改变，容器的体积不变，密度不断变化，当体系的密度不再改变时，该反应达到平衡状态，故②正确；各组分的物质的量浓度不再改变，该反应达到平衡状态，故③正确；反应达到平衡状态时各组分的物质的量不再改变，各组分的质量分数不再改变，故④正确；反应速率之比等于计量数之比，反应后任何时刻都正确，因此当反应速率vB∶vC∶vD＝n∶p∶q时，不能据此判断该反应是否达到平衡状态，故⑤错误，故选B。
6．一定温度下，恒容密闭容器中，可逆反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)达到化学平衡状态的标志是(　　)
A．混合气体的压强不再变化
B．混合气体的颜色不再变化
C．反应速率v(H2)＝0.5v(HI)
D．c(H2)∶c(I2)∶c(HI)＝1∶1∶2
答案　B
解析　该反应为等体积反应，当混合气体的压强不再变化时，不能证明反应达到平衡状态，A错误；当混合气体的颜色不再变化时，即碘蒸气的浓度不再变化，证明可逆反应达到平衡状态，B正确；在任意时刻都有速率之比等于化学计量数之比，因此当反应速率v(H2)＝0.5v(HI)时不能证明达到平衡状态，C错误；达到平衡时各物质的浓度不再发生变化，但不一定成比例，因此当c(H2)∶c(I2)∶c(HI)＝1∶1∶2时不能证明达到平衡状态，D错误。
7．已知：K3[Fe(CN)6]溶液是检验Fe2＋的试剂，若溶液中存在Fe2＋，将产生蓝色沉淀。将0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”的是(　　)
实验编号
实验操作
实验现象
A
滴入KSCN溶液
溶液变红色
B
滴入AgNO3溶液
有黄色沉淀生成
C
滴入K3[Fe(CN)6]溶液
有蓝色沉淀生成
D
滴入淀粉溶液
溶液变蓝色
答案　A
解析　将0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，I－过量，若不是可逆反应，Fe3＋全部转化为Fe2＋，则溶液中无Fe3＋，故只需要证明溶液中含Fe3＋，即能证明此反应为可逆反应。向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红，则说明溶液中有Fe3＋，即能说明反应存在平衡，故A正确；向溶液中滴入AgNO3溶液有黄色沉淀生成，溶液中I－过量，无论是否存在平衡，都会有黄色沉淀生成，所以不能说明反应存在平衡，故B错误；无论反应存不存在平衡，溶液中均存在Fe2＋，滴入K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀生成，故C错误；无论反应存不存在平衡，溶液中均有I2，滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色，故不能证明存在平衡，故D错误。
8．恒温、恒容的条件下对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0的反应，达到化学平衡状态的标志为(　　)
A．断开一个N≡N键的同时有6个N—H键生成
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变
D．N2、H2、NH3分子数之比为1∶3∶2的状态
答案　C
解析　断开一个N≡N键的同时有6个N—H键生成，则只表明反应正向进行，不能体现正、逆反应速率相等，不能判断平衡状态，故A错误；固定容积的密闭容器中，气体总质量和体积都不变，密度始终不变，不能判断平衡状态，故B错误；该反应反应前后气体物质的量不同，气体质量不变，所以混合气体平均相对分子质量不变能判断平衡状态，故C正确；当体系达到平衡状态时，N2、H2、NH3分子数之比可能为1∶3∶2，也可能不是1∶3∶2，与各物质的初始浓度及转化率有关，不能判断平衡状态，故D错误。
二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)
9．在一体积为2 L的密闭容器中加入反应物N2、H2，发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。反应过程中的部分数据如下表所示，下列说法正确的是(　　)
物质的量/mol
时间/min
n(N2)
n(H2)
n(NH3)
0
1.0
1.2
0
2
0.9


4

0.75

6


0.3
A．0～2 min内，NH3的反应速率为0.1 mol·L－1·min－1
B．2 min时，H2的物质的量为0.3 mol
C．4 min时，反应已达到平衡状态，此时正、逆反应的速率都为0
D．4～6 min内，容器内气体分子的总物质的量不变
答案　D
解析　依据表中数据可知：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
起始量(mol) 1 1.2 0
变化量(mol) 0.1 0.3 0.2
2 min量(mol) 0.9 0.9 0.2
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
起始量(mol) 1 1.2 0
变化量(mol) 0.15 0.45 0.3
4 min量(mol) 0.85 0.75 0.3
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
起始量(mol) 1 1.2 0
变化量(mol) 0.15 0.45 0.3
6 min量(mol) 0.85 0.75 0.3
0～2 min内NH3的反应速率为＝0.05 mol·L－1·min－1，故A错误；0～2 min过程中消耗H2的物质的量为0.3 mol，2 min时H2的物质的量为0.9 mol，故B错误；根据分析可知，4 min时与6 min时各组分的浓度相等，说明该反应已达到平衡状态，但此时正、逆反应的速率不等于0，故C错误；4～6 min内已经达到平衡状态，正、逆反应速率相等，则容器内气体分子的总物质的量不变，故D正确。
10．可逆反应N2＋3H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　)
A．3v正(N2)＝v正(H2)
B．v正(N2)＝v逆(NH3)
C．2v正(H2)＝3v逆(NH3)
D．v正(N2)＝3v逆(H2)
答案　C
解析　达到平衡状态时正、逆反应速率相等，各组分的含量不变。正、逆反应速率相等是指用同一种物质来表示的正、逆反应速率；若用不同物质表示正、逆反应速率，则当速率比等于化学计量数比时，达到平衡状态，故选C。
11．在一定温度下，可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)，达到平衡的标志是(　　)
A．C生成的速率与C分解的速率相等
B．A、B、C的浓度相等
C．单位时间内生成n mol A，同时消耗2n mol C
D．单位时间内生成n mol A，同时消耗3n mol B
答案　AD
解析　C生成的速率与C分解的速率相等，正、逆反应速率相等，一定达到平衡状态，故选A；A、B、C的浓度相等时，A、B、C的浓度不一定不再改变，所以反应不一定平衡，故不选B；单位时间内生成n mol A，同时消耗2n mol C，不能证明正、逆反应速率相等，反应不一定平衡，故不选C；单位时间内生成n mol A，同时消耗3n mol B，证明正、逆反应速率相等，反应一定平衡，故选D。
12．40 ℃，向体积为V L的密闭容器中充入NO，容器内各组分的物质的量随时间变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．X是N2O
B．1～3 min时，v(NO2)＝ mol·L－1·min－1
C．60 ℃下该反应达平衡时NO的量不变
D．NO2和X的浓度相等可以作为判断反应达到平衡的标志
答案　AB
解析　根据图像变化，3 min时反应达到平衡，一氧化氮在减少，二氧化氮和X在增加，则一氧化氮为反应物，二氧化氮与X为生成物，一氧化氮的变化量为3 mol，二氧化氮与X的变化量均为1 mol，化学计量数之比等于参与反应各组分的物质的量的变化量之比，则反应方程式为3NONO2＋X，根据原子守恒，则X的化学式为N2O。根据上述分析，X是N2O，故A正确；根据图像分析，1～3 min时，二氧化氮物质的量的变化量为 mol，v(NO2)＝＝ mol·L－1·min－1，故B正确；温度改变平衡发生移动，NO的量改变，故C错误；反应进行到任意时刻，NO2和X的浓度都相等，不代表NO2和X的浓度保持不变，不能作为判断反应达到平衡的标志，故D错误。
三、非选择题(本题共2小题)
13．一定温度下，在容积为V L的密闭容器中进行反应：aN(g)bM(g)，M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示：

(1)此反应的化学方程式中＝________。
(2)t1到t2时刻，以M的浓度变化表示的平均反应速率为________________。
(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是________(填字母)。
A．反应中M与N的物质的量之比为1∶1
B．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D．单位时间内消耗a mol N，同时生成b mol M
E．混合气体的压强不随时间的变化而变化
答案　(1)2　(2) mol·L－1·min－1　(3)CE
解析　(1)参加反应的N的物质的量为8 mol－2 mol＝6 mol，生成的M的物质的量是5 mol－2 mol＝3 mol，所以此反应的化学方程式中a∶b＝2∶1。
(2)由图可知，t1到t2时刻M的物质的量变化为4 mol－3 mol＝1 mol，v＝＝ mol·L－1·min－1。
(3)平衡时，反应混合物各组分的物质的量不变，但各组分的物质的量不一定相等，A错误；混合气体的总质量始终不变，混合气体总质量不变不能说明达到平衡，B错误；由于a≠b，随反应的进行，混合气体总物质的量发生变化，当混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化时，说明达到平衡，C正确；单位时间内消耗a mol N，同时生成b mol M，都表示正反应速率，反应始终按此关系进行，不能说明达到平衡，D错误；由于a≠b，随反应的进行，混合气体总物质的量发生变化，当混合气体的压强不随时间的变化而变化时，说明混合气体总的物质的量不再变化，说明反应达到平衡，E正确。
14．一定温度下，在10 L密闭容器中加入5 mol SO2和3 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，10 min时，反应达到平衡状态，此时有3 mol SO2发生了反应。
(1)反应生成了________mol SO3，v(SO2)＝______________。
(2)平衡时SO3的浓度是________，SO2的转化率是________。
(3)平衡时容器内气体的总物质的量为________mol。
(4)物质的浓度不再改变标志着该反应已达到平衡，下列还可以说明该反应已达到平衡的是________(填序号)。
①体系内压强不再改变
②容器内气体的密度不再改变
③混合气体的平均相对分子质量不再改变
④v正(SO3)＝2v逆(O2)
⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)＝2∶1∶2
答案　(1)3　0.03 mol·L－1·min－1
(2)0.3 mol·L－1　60%　(3)6.5　(4)①③④
解析　(1)依据三段式计算，
　　　　 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始量(mol) 5 3 0
变化量(mol) 3 1.5 3
平衡量(mol) 2 1.5 3
v(SO2)＝＝0.03 mol·L－1·min－1。
(2)平衡时SO3的浓度是＝0.3 mol·L－1；SO2的转化率是×100%＝60%。
(3)平衡时容器内气体的总物质的量为2 mol＋1.5 mol＋3 mol＝6.5 mol。
(4)因反应前后气体的计量数之和不相等，则体系内压强不再改变说明达到平衡状态，故①正确；因容器的体积不变，气体的总质量不变，则无论是否达到平衡状态，容器内气体的密度都不改变，不能用来判断是否达到平衡状态，故②错误；反应前后气体的质量不变，气体的物质的量减小，则混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明达到平衡状态，故③正确；达到平衡时，正、逆反应速率相等，v正(SO3)＝2v逆(O2)，说明达到平衡状态，故④正确；因初始物质的物质的量没有明确，则n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)＝2∶1∶2不能作为判断是否达到平衡状态的依据，故⑤错误。