高中第二节 化学平衡第1课时测试题

这是一份高中第二节 化学平衡第1课时测试题，共12页。试卷主要包含了在一密闭容器中进行反应，4 ml/L,O2为0等内容，欢迎下载使用。

第二节　化学平衡
第1课时　化学平衡状态
基础过关练
题组一　可逆反应
1.下列有关可逆反应的说法不正确的是 (　　)
A.可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应
B.2HI H2+I2是可逆反应
C.可逆反应达到化学平衡状态时,反应体系中各物质的浓度相等
D.可逆反应中反应物和生成物同时存在
2.(2020北京高二上期末)已知298 K时,合成氨反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.0 kJ·mol-1,将此温度下的1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量(假设测量过程中没有能量损失) (　　)
A.一定小于92.0 kJ　　　　　　B.一定大于92.0 kJ
C.一定等于92.0 kJ　　　　　　D.无法确定
3.(2021山东六校阶段性联考)现有一可逆反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。向这一混合气体中通入少量18O2。 在经过较长的时间后,以下说法中正确的是 (　　)
A.18O只存在于O2和SO2中
B.18O只存在于O2中
C.三氧化硫的相对分子质量均为82
D.二氧化硫的相对分子质量可能为64、66、68
4.(2020河北衡水武邑中学高二上月考)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0.1 mol/L、0.05 mol/L、0.3 mol/L。当反应达到平衡时,可能存在的数据是 (深度解析)
A.SO2为0.4 mol/L,O2为0.2 mol/L
B.SO2、SO3均为0.8 mol/L
C.SO3为0.4 mol/L
D.SO2为0.35 mol/L
题组二　化学平衡状态的特征
5.(2020安徽蚌埠五中高二上期中)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.反应开始时,正反应速率最大,逆反应速率为零
B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后为零
C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后不变
D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后不变
6.一定条件下,向密闭容器中充入1 mol NO和1 mol CO,发生反应:NO(g)+CO(g) 12N2(g)+CO2(g),测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示,其中处于化学平衡状态的是 (　　)

A.d　　　　　　　B.b　　　　　　　C.c　　　　　　　D.a
7.一定温度下,在2 L的恒容密闭容器内发生的反应中,M、N的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

请回答下列问题:
(1)该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)在t2时刻,存在的等量关系是　　　　,此时反应是否达到化学平衡状态?　　　　(填“是”或“否”)。 
(3)在t3时刻,v正　　　　(填“>”“<”或“=”)v逆,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
题组三　化学平衡状态的简单判断
8.(2021山东泰安新泰中学阶段性考试)一定温度下,反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是 (　　)
A.单位时间内生成n mol A2的同时生成n mol AB
B.容器内总压强不随时间的变化而变化
C.单位时间内生成2n mol AB的同时生成n mol A2
D.单位时间内生成n mol A2的同时生成n mol B2
9.(2021山东聊城九校开学联考)在恒容密闭容器中,CO和H2S混合加热生成羰基硫的反应为CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g)。下列说法能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是 (　　)
A.正、逆反应速率都等于零
B.CO、H2S、COS、H2的浓度相等
C.CO、H2S、COS、H2的物质的量分数均不再变化
D.CO、H2S、COS、H2在容器中共存
10.(2021江苏如皋第一阶段检测)在一定温度下,体积一定的密闭容器中可逆反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)达到平衡的标志是 (　　)
A.容器内混合气体的密度不再变化
B.断裂2 mol O—H键的同时形成1 mol H—H键
C.容器内混合气体的压强不再变化
D.消耗3 mol Fe的同时生成1 mol Fe3O4
能力提升练
题组一　化学平衡状态的综合判断
1.(2020福建泉州高二上期末,)甲醇是一种可再生能源,具有广阔的开发和应用前景。工业上一般采用如下反应合成甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。能说明反应已达到化学平衡状态的是 (深度解析)
A.容器内CO2、H2、CH3OH、H2O的浓度之比为1∶3∶1∶1
B.生成1 mol H2O,同时消耗3 mol H2
C.体系中物质的总质量不变
D.恒温恒容下,密闭容器中压强保持不变
2.(2020浙江温州高二上期末,)反应X(s)+2Y(g) 2W(g)　ΔH=-a kJ·mol-1(a>0),一定温度下,在恒容的密闭容器中,加入1 mol X和2 mol Y发生反应,下列说法正确的是 (　　)
A.充分反应后,放出的热量为a kJ
B.当Y与W的物质的量浓度之比为1∶1时,表明该反应一定已达到平衡状态
C.当容器内气体的密度不再改变时,表明该反应一定已达到平衡
D.当达到平衡状态时,X和Y的转化率之比为1∶2
3.()在一定条件下,向2 L密闭容器中通入2 mol N2和6 mol H2,发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),以下选项能够说明反应已达到平衡状态的是 (　　)
A.c(NH3)∶c(H2)∶c(N2)=2∶3∶1
B.单位时间内1个键断裂的同时,有6个N—H键形成
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.单位时间内有6个N—H键形成的同时,有3个H—H键断裂
4.(2021北京二中学段考试,)反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0,若在恒压绝热容器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是 (　　)
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内,断开H—H键的数目和形成N—H键的数目之比为1∶2
D.容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2
题组二　化学平衡的简单计算
5.(2021湖南怀化联考,)在容积可变的真空密闭容器中投入一定量草酸锰(MnC2O4),发生反应:MnC2O4(s) MnO(s)+CO(g)+CO2(g)。在一定温度下达到平衡,测得混合气体总浓度为0.8 mol·L-1。若保持温度不变,将容器容积扩大至原来的2倍,达到新平衡时测得c(CO2)=x mol·L-1。下列说法正确的是　 (　　)
A.当CO体积分数保持不变时表明反应达到平衡状态
B.当气体平均摩尔质量保持不变时表明反应达到平衡状态
C.达到新平衡时c(CO2)=c(CO)=0.4 mol·L-1
D.x的取值范围:0.2 6.(2021河南洛阳豫西名校第一次联考,)在一定条件下,将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g),2 min后该反应达到平衡,生成0.8 mol D,并测得C的浓度为0.2 mol·L-1。则下列判断正确的是 (　　)
A.x=2
B.2 min内A的反应速率为0.6 mol·L-1·min-1
C.B的转化率为40%
D.若混合气体的密度不变,则表明该反应达到平衡状态
7.()100 ℃时,把0.5 mol N2O4通入容积为5 L的真空密闭容器中,立即出现红棕色。反应进行到2 s时,NO2的浓度为0.02 mol·L-1。60 s时,反应已达到平衡状态,此时容器内的压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是 (深度解析)
A.0~2 s内用N2O4表示的反应速率为0.01 mol·L-1·s-1
B.在2 s时容器内的压强为开始时的1.1倍
C.平衡时,n(N2O4)=0.25 mol
D.平衡时,N2O4的转化率为40%
8.(双选)(2021山东滕州一中训练,)一定温度下,把2.5 mol A和2.5 mol B混合充入容积为2 L的密闭容器里,发生如下反应:3A(g)+B(s) xC(g)+2D(g),经5 s反应达平衡,在此5 s内C的平均反应速率为0.2 mol·L-1·s-1,同时生成1 mol D,下列叙述中不正确的是 (　　)
A.反应达到平衡状态时A的转化率为60%
B.x=3
C.若混合气体的密度不再变化,则该可逆反应达到化学平衡状态
D.反应达到平衡状态时,相同条件下容器内气体的压强与起始时压强之比为6∶5
答案全解全析
基础过关练
1.C　可逆反应达到化学平衡状态时,反应体系中各物质的浓度保持不变,但不一定相等。
2.A　可逆反应不能进行到底,故放出的热量一定小于92.0 kJ。
3.D　由于该反应为可逆反应,反应向右进行时会使SO3中含有18O,而含有18O的SO3分解,就会使18O进入SO2中,最后三种物质中均存在含有18O的分子,也存在不含18O的分子,A、B错误;对于不含18O的三氧化硫来说,其相对分子质量为80,C错误;当二氧化硫中不含18O时相对分子质量为64,只有一个18O时,相对分子质量为66,含有两个18O时,相对分子质量为68,D正确。
4.D　　　　　2SO2(g)　+　O2(g)　 　2SO3(g)
某时刻 0.1 mol/L　 0.05 mol/L　　0.3 mol/L
极限转化 0.4 mol/L　 0.2 mol/L　　 0
极限转化 0　　　　 0　　　　　　0.4 mol/L
该反应为可逆反应,物质浓度范围:0 反思升华
化学平衡的建立,既可以从正反应开始,也可以从逆反应开始,无论从哪个方向开始,物质都不能完全反应,利用极限法假设物质完全反应,计算出相应物质的变化量,实际变化量小于极限值。
5.B　在一定条件下,反应开始时,反应物的浓度最大,正反应速率最大,生成物的浓度为零,逆反应速率为零,A正确;随着反应的进行,反应物的浓度降低,可逆反应不能进行到底,则正反应速率最后不为零,B错误;随着反应的进行,生成物的浓度增大,逆反应速率逐渐增大,最后不变,正、逆反应速率相等,C正确;随着反应的进行,反应物的浓度减小,正反应速率逐渐减小,最后不变,D正确。
6.A　由题图可知,a、b、c的正、逆反应速率不相等,都未达到平衡状态;只有d的正、逆反应速率相等,故处于化学平衡状态的是d,A正确。
7.答案　(1)2N M　
(2)n(M)=n(N)　否　
(3)=　M和N的物质的量不再随时间发生变化,说明反应已达到平衡状态
解析　(1)当N减少6 mol时,M增加3 mol,所以化学方程式为2N M。(2)t2时刻,n(M)=n(N)=4 mol,t2时刻后,N的物质的量继续减小,M的物质的量继续增加,故反应未达到平衡状态。(3)t3时刻,M和N的物质的量均不再发生变化,此时反应已达到平衡状态。
8.C　反应速率之比应该等于各物质的化学计量数之比,单位时间内生成n mol A2,同时生成n mol AB时,不能说明正、逆反应速率相等,A错误;通过化学方程式可知,反应前后气体的化学计量数之和相等,无论是否达到平衡状态,容器内总压强都不变,B错误;单位时间内生成2n mol AB的同时生成n mol A2,说明正、逆反应速率相等,C正确;无论该反应是否达到平衡状态,单位时间内生成n mol A2的同时一定生成n mol B2,D错误。
9.C　达到化学平衡状态时,正、逆反应速率相等,但都不等于零,A不符合题意;达到化学平衡状态时,CO、H2S、COS、H2的浓度不再改变,但不一定相等,B不符合题意;CO、H2S、COS、H2的物质的量分数不再改变,其物质的量也不再变化,说明反应达到了化学平衡状态,C符合题意;CO、H2S、COS、H2在容器中共存,不能说明反应达到平衡状态,D不符合题意。
10.A　反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)是气体质量减小的反应,反应过程中体积不变,则密度一直减小,当容器内混合气体的密度不再变化时,反应达到平衡,A正确;断裂2 mol O—H键的同时形成1 mol H—H键都表示的是正反应速率,不能说明反应达到平衡,B错误;反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)是气体体积不变的反应,反应过程中压强一直不变,容器内混合气体的压强不再变化不能说明反应达到平衡,C错误;消耗3 mol Fe的同时生成1 mol Fe3O4都表示的是正反应速率,不能说明反应达到平衡,D错误。
能力提升练
1.D　容器内CO2、H2、CH3OH、H2O的浓度之比为1∶3∶1∶1时,无法判断各组分的浓度是否变化,无法判断是否达到平衡状态,A错误;生成1 mol H2O,同时消耗3 mol H2,表示的都是正反应速率,无法判断是否达到平衡状态,B错误;体系中物质的总质量为定值,体系中物质总质量不变无法说明反应达到平衡状态,C错误;该反应反应前后有气体体积差,压强为变量,当恒容密闭容器中压强保持不变时,表明正、逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,D正确。
规律方法
化学平衡状态的判断依据——“正逆相等,变量不变”
(1)正反应速率与逆反应速率相等,且不为0,即v正=v逆≠0。
①对于同一物质,该物质的生成速率等于它的消耗速率;
②对于不同物质,化学反应速率之比等于化学方程式中其相应的化学计量数之比,但必须是不同方向的反应速率。
(2)反应混合物中各组分的含量保持不变。
2.C　可逆反应中反应物不能完全转化为生成物,则充分反应后,放出的热量小于a kJ,A错误;不能确定平衡时Y与W的物质的量浓度之比,B错误;X为固体,反应过程中气体的质量一直在变化,容器的容积不变,当反应达到平衡状态时,气体的质量不再变化,则容器内气体的密度不变时能说明反应达到平衡状态,C正确;按照化学计量数之比加入原料,X和Y的转化率相等,D错误。
3.C　c(NH3)∶c(H2)∶c(N2)=2∶3∶1,并不能说明浓度不变,所以不一定是平衡状态,A错误;单位时间内1个键断裂,同时有6个N—H键形成,均是向正反应方向进行,未体现正反应速率与逆反应速率相等的关系,B错误;该反应是反应前后气体分子数不同的反应,未达到平衡前混合气体的物质的量是变量,质量是定量,所以平均摩尔质量是变量,混合气体的平均相对分子质量也是变量,则混合气体的平均相对分子质量不再改变时能说明反应达到平衡,C正确;单位时间内有6个N—H键形成的同时,有3个H—H键断裂,均是向正反应方向进行,未体现正反应速率与逆反应速率相等的关系,D错误。
4.A　该反应为放热反应,反应在恒压绝热容器中进行,当容器内的温度不再变化时,说明放出的热量不再变化,表明反应已达平衡状态,A正确;因反应在恒压条件下进行,反应中压强始终不变,压强不再变化不能表明反应一定已达平衡状态,B错误;断开H—H键和形成N—H键均表示正反应,不能表明反应一定已达平衡状态,C错误;c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2不能表明反应一定已达平衡状态,D错误。
5.C　由反应的化学方程式可知,CO、CO2是气体产物,且二者的物质的量及体积相同,其他物质都呈固态,则反应过程中,CO的体积分数和CO2体积分数始终相等,均为50%,所以混合气体中CO的体积分数保持不变不能说明反应达到平衡状态,A错误;由反应的化学方程式可知,CO、CO2是气体产物,且二者的物质的量相等,设生成的CO、CO2都是y mol,气体平均摩尔质量恒为28y+44y2y g·mol-1=36 g·mol-1,当气体平均摩尔质量保持不变时不能说明反应达到平衡状态,B错误;在一定温度下达到平衡,测得混合气体总浓度为0.8 mol·L-1,由A可知,CO的体积分数和CO2体积分数始终相等,均为50%,达到新平衡时c(CO2)=c(CO)=0.4 mol·L-1,C正确、D错误。
6.C　由题意可知2 min后c(D)=0.4 mol·L-1,c(C)=0.2 mol·L-1,因此x=1,A项错误;2 min内Δc(A)=0.6 mol·L-1,v(A)=Δc(A)2min=0.3 mol·L-1·min-1,B项错误;反应消耗的n(B)=0.4 mol,α(B)=0.4mol1mol×100%=40%,C项正确;反应物、生成物均为气体,体积不变,密度始终不变,不能说明反应达到平衡状态,D项错误。
7.B　N2O4和NO2之间存在转化关系:
　　　　　　　　　　　 N2O4(g)　 　2NO2(g)
起始物质的量/mol　 0.5　　 0
2 s内转化物质的量/mol　 0.05　 0.02×5
2 s时物质的量/mol　 0.5-0.05　 0.02×5
v(N2O4)=0.05mol2 s×5 L=0.005 mol·L-1·s-1,A项错误;2 s时气体总的物质的量为0.5 mol-0.05 mol+0.02 mol·L-1×5 L=0.55 mol,则2 s时容器内的压强与开始时容器内的压强之比为0.55∶0.5=11∶10,B项正确;反应达到平衡状态时,设有x mol N2O4参加反应,则
　　　　　　　　　　N2O4(g)　 　2NO2(g)
起始物质的量/mol　 0.5　 0
转化物质的量/mol　 x　 2x
平衡物质的量/mol　 0.5-x　 2x
达到平衡状态时,气体总的物质的量为0.5 mol-x mol+2x mol=(0.5+x) mol,则(0.5+x)mol0.5mol=1.6,解得x=0.3,平衡体系中含0.2 mol N2O4,C项错误;平衡时,N2O4的转化率为0.3mol0.5mol×100%=60%,D项错误。

反思升华
应用“三段式”法解题的基本思路
①巧设未知数:具体题目要具体分析,灵活设未知数,一般设某物质的转化量为x。②确定三个量:确定平衡体系中各物质的起始量、转化量、平衡量并按“模式”列出。③解题设问题:明确了“始”“转”“平”三个量的具体数据,再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等,得出题目答案。
8.BD　经5 s反应达到平衡,在此5 s内C的平均反应速率为0.2 mol·L-1·s-1,则生成C的物质的量为0.2 mol·L-1·s-1×2 L×5 s=2 mol,同时生成1 mol D,则x2=2mol1mol,解得x=4,列“三段式”如下:
3A(g)+B(s) 4C(g)+2D(g)
起始(mol) 2.5 2.5 0 0
转化(mol) 1.5 0.5 2 1
平衡(mol) 1 1.5 2 1
结合转化率=转化的量起始的量×100%及物质的量之比等于压强之比进行计算。
反应达到平衡状态时A的转化率为1.52.5×100%=60%,A正确;x=4,B错误;B为固体,气体的质量为变量,体积不变,则混合气体的密度不再变化时该可逆反应达到化学平衡状态,C正确;反应达到平衡状态时,相同条件下容器内气体的压强与起始时压强之比为(1+2+1)∶2.5=8∶5,D错误。