化学选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第二节 化学平衡精品一课一练

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姓名：             班级                      第二章  化学反应速率与化学平衡第二节  化学平衡第1课时  化学平衡状态 化学平衡常数  本课重点（1）化学平衡状态的判断标志，化学平衡常数的计算本课难点（2）运用三段式计算化学平衡常数一、选择题1．（2021·钦州市第四中学高二月考）下列关于化学平衡常数的说法中错误的是A．某特定反应的平衡常数只与温度有关B．催化剂不能改变平衡常数的大小C．平衡常数发生改变，化学平衡必发生改变D．化学平衡移动时，平衡常数必改变【答案】D【详解】A．平衡常数只与温度有关，A项不符合题意；B．平衡常数只受到温度的影响，催化剂不能改变平衡常数的大小，B项不符合题意；C．平衡常数变大，平衡正向移动，平衡常数减小，平衡逆向移动，平衡常数改变，化学平衡必然移动，C项不符合题意；D．平衡常数只受温度的影响，能引起平衡移动的因素有多个，只有平衡因为温度变化而移动时，平衡常数才会改变，D项符合题意；故正确选项为D2．一定温度下，在2L容积不变的密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。反应过程中部分数据如下：n/molt/minn(SO2)n(O2)n(SO3)00.20.205  0.18100.02  下列说法不正确的是A．使用催化剂是为了增大反应速率B．0～5min内，用SO2表示的平均反应速率为0.036mol/(L·min)C．容器内气体压强保持不变，说明反应已达到平衡状态D．5min时，SO2的转化率已达到该条件下的最大值【答案】B【详解】A．使用催化剂是为了增大反应速率，缩短到达平衡的时间，A正确；B．0～5min内生成0.18mol三氧化硫，根据方程式可知消耗0.18mol二氧化硫，用SO2表示的平均反应速率为＝0.018mol/(L·min)，B错误；C．正反应体积减小，则容器内气体压强保持不变，说明反应已达到平衡状态，C正确；D．5min时剩余二氧化硫是0.2mol－0.018mol＝0.02mol，这说明产生反应已经达到平衡状态，SO2的转化率已达到该条件下的最大值，D正确；答案选B。3．（2021·全国高二课时练习）如图是可逆反应在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是A．时，各物质的浓度不再发生变化B．时，反应未达到限度C．时，反应已停止进行D．时，反应只向正反应方向进行【答案】A【详解】A．时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，各物质的浓度不再发生变化，A正确；B．时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，即反应达到限度，B错误；C．时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，但反应速率不为0，反应没有停止，C错误；D．时，正、逆反应速率均不为0，反应向正反应方向进行的同时也向逆反应方向进行，D错误。答案选A。4．（2021·全国高三专题练习）一定条件下，NO2与SO2反应生成SO3和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO2、SO2气体置于密闭容器中发生上述反应，下列不能说明反应达到平衡状态的是A．混合气体颜色保持不变 B．体系的平均相对分子质量保持不变C．NO2和SO2的体积比保持不变 D．每消耗1 mol SO2的同时生成1 mol NO2【答案】B【详解】A．发生反应：NO2(g)＋SO2(g) NO(g)＋SO3(g)。A说明c(NO2)不变，可以作为达到平衡的标志，故A正确；B．平均相对分子质量M=，气体的总质量不变，气体的总物质的量不变，则平均相对分子质量始终不变，故B错误；C．NO2和SO2的起始体积比为1∶2，反应过程中二者变化量(设为x)相同，则平衡时体积比为(1-x)∶(2-x)，当体积比保持不变时表示反应达到平衡，故C正确；D．消耗SO2表示正反应，生成NO2表示逆反应，故D正确；故选B。5．（2021·全国高二课时练习）用氮化硅()陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应为。一定条件下，在恒容密闭容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是A．3ν(N2)=ν(H2) B．C．混合气体密度保持不变 D．【答案】C【详解】A.根据化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，可以确定，说明反应达到平衡状态，选项A没有指明是正反应速率还是逆反应速率，描述错误，不符题意；B.都表示正反应速率，等式任何时刻都成立，不能说明反应达到平衡状态，描述错误，不符题意；C.在恒容密闭容器中，混合气体的密度保持不变说明混合气体的总质量不变，可以说明反应达到平衡状态，描述正确，符合题意；D.平衡时浓度关系与起始浓度、转化率有关，不能说明反应达到平衡状态，描述错误，不符题意；综上，本题选C。6．在恒容密闭容器中发生2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，下列说法能够判断该反应达到化学平衡状态的个数是①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO②单位时间内NO2、NO、O2的物质的量浓度变化量之比为2︰2︰1③混合气体的颜色不再改变④混合气体的密度不再改变⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变⑥混合体系中c(NO)保持不变A．1个 B．2个 C．3个 D．4个【答案】C【分析】2NO2(g)2NO(g)+O2(g)为气体体积增大的可逆反应，该反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量等不再变化，据此判断。【详解】①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO，都是正反应速率，无法判断是否达到平衡状态，故①错误；②化学反应速率与化学计量数成正比，则单位时间内NO2、NO、O2的物质的量浓度变化量之比为2︰2︰1，无法据此判断平衡状态，故②错误；③该反应中只有二氧化氮有色，当混合气体的颜色不再改变时，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故③正确；④该反应中气体总质量、容器容积为定值，则混合气体的密度始终不变，不能根据混合气体的密度判断平衡状态，故④错误；⑤混合气体总质量为定值，而混合气体的物质的量为变量，则平均摩尔质量为变量，当混合气体的平均相对分子质量不再改变时，表明达到平衡状态，故⑤正确；⑥混合体系中c(NO)保持不变，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故⑥正确；根据分析可知，能够判断该反应达到化学平衡状态的有3个，故选：C。7. (2021·河北安平中学月考)在两个绝热恒容的密闭容器中分别进行下列两个可逆反应：甲：C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)；乙：CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)现有下列状态：①混合气体平均相对分子质量不再改变　②气体的总物质的量不再改变　③各气体组成浓度相等　④反应体系中温度保持不变　⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍　⑥混合气体密度不变其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是(　　)A．①③   B．④⑤  C．③④ D．②⑥【答案】　B【解析】①乙反应的两边气体的体积相同且都是气体，混合气体平均相对分子质量始终不变，所以无法判断乙反应是否达到平衡状态，故①错误；②乙反应的两边气体的体积相同且都是气体，气体的总物质的量始终不变，所以气体的总物质的量不变无法判断乙是否达到平衡状态，故②错误；③各气体组成浓度相等，无法证明达到了平衡状态，故③错误；④因为是绝热容器，反应体系中温度保持不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故④正确；⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故⑤正确；⑥乙反应的两边气体的体积相同且都是气体，容器的容积不变，所以密度始终不变，无法判断乙是否达到平衡状态，故⑥错误；由以上分析，故选B。8．（2021·民勤县第四中学高二期末）已知反应 2NH3⇌N2+3H2，在某温度下的平衡常数为0.25，在此条件下，氨的合成反应N2 + 3H2⇌2NH3的平衡常数为A．4 B．2 C．1 D．0.5【答案】A【详解】反应2NH3⇌N2+3H2，在某温度下的平衡常数为0.25，则，在相同温度下，该条件下反应N2 + 3H2⇌2NH3的平衡常数，故A正确；故选A。9. 一定温度下，反应N2O4(g)⇌2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　)A．①②   B．②④  C．③④ D．①④【答案】　D【解析】ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确。10．（2021·山东威海市·）时，将气体放入密闭容器中，发生反应，实验数据如图。已知与的消耗速率与各自的分压有如下关系： ，。下列说法错误的是A．混合气体的密度始终保持不变B．a点v(正)>v(逆)C．前D．该温度下反应的平衡常数Kp与k1、k2间的关系为Kp·k2=k1【答案】D【详解】A．混合气体密度计算公式为，与相互转化，没有其他状态的物质生成，不变，该容器体积恒定为1L，不变，即不变，A不符合题意；B．反应从开始后，向的正方向移动，根据图像60秒时才达到平衡，所以a点并未达到平衡，正在正移，所以v(正)>v(逆)，故B不符合题意；C．，故C不符合题意；D．已知，，，根据反应速率与计量系数成正比可知，v(NO2)=2v(N2O4)，平衡时正逆反应速率相等，则k2•p2(NO2)=2×k1•p(N2O4)，==Kp，故D符合题意；综上所述答案为D。11．（2020·石首市第一中学）在800℃时，体积为1升的密闭容器中，下列可逆反应达到化学平衡状态：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，已知CO和H2O(g)的初始浓度为0.01mol·L-1时，H2平衡浓度为0.005mol·L-1.若此时再加入0.02mol·L-1的H2O(g)，重新达到平衡时，H2平衡浓度为A．0.025 mol·L-1 B．0.0075 mol·L-1 C．0.005 mol·L-1 D．0.015 mol·L-1【答案】B【详解】两次反应的温度相同，所以平衡常数不变，据此可以求出结果： 此时，又加入0.02mol/LH2O后：此时，解得x=0.0025mol/L，此时氢气的浓度为0.005+x=0.0075mol/L，正确选项为B。12．（2021·浙江省德清县第三中学高二开学考试）在一定体积的密闭容器中，进行反应：2X(g)+Y(s)⇌Z(g)+W(g)  △H=akJ·mol-1，若其化学平衡常数K和温度t的关系如表。下列叙述正确的是t/℃70080090010001200K0.61.01.31.82.7A．a＜0B．该反应的化学平衡常数表达式为：K=C．若在4L容器中通X和Y各1mol，在800℃下反应，某时刻测得X的物质的量为mol，说明该反应已达平衡D．在1000℃时，反应Z(g)+W(g)⇌2X(g)+Y(s)的平衡常数为1.8【答案】C【详解】A． 由表格数据可知，随温度升高，平衡常数增大，则该反应的正反应为吸热反应，则a＞0，故A错误；B． 固体物质不能代入平衡常数的表达式，则该反应的化学平衡常数表达式为：，故B错误；C． 若在4L容器中通X和Y各1mol，在800℃下反应，某时刻测得X的物质的量为mol，可列出三段式为(mol)：，由于反应前后气体物质的量不变，则可用物质的量代替浓度计算浓度商，则，说明该反应已达平衡，故C正确；D． 在1000℃时，反应2X(g)+Y(s)Z(g)+W(g)的平衡常数为1.8，其逆反应Z(g)+W(g)2X(g)+Y(s)的平衡常数应为其平衡常数的倒数为，故D错误；故选C。13．（2021·重庆巴蜀中学高三月考）某工业流程中，进入反应塔的混合气体共amol，其中NO和O2的物质的量分数分别为0.10、0.06，发生反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)，其他条件相同时，测得实验数据如下表：压强/(×105Pa)温度/℃NO达到所列转化率需要时间/s50％90％98％1.030122502830902551057608.0300.23.936900.67.974根据表中数据，下列说法正确的是A．降低温度，反应速率减慢B．减小压强，速率变慢C．在1.0×105Pa、90℃条件下，当转化率达到98％时反应已达平衡D．在8×105Pa，30℃条件下，转化率从50％增至90％时段NO的反应速率为【答案】B【详解】A．两组压强相同的实验中，当NO的转化率相同时，温度高时需要时间长，因此降低温度，速率变快，A错误；B．两组实验温度相同时，当NO的转化率相同时，压强大时需要时间短，因此减小压强，速率减慢，B正确；C．从题中所给的数据无法判断当转化率达到98%时，反应是否已达到平衡状态，C错误；D．容器体积未知，无法计算，D错误；故选B。二、非选择题14．(1)一定温度下，在容积为2L的密闭容器中进行反应：⇌，M、N、P的物质的量随时间的变化曲线如图所示。①化学方程式中a：b：_______。②1～3min内以M的浓度变化表示的平均反应速率为_______。③下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是_______。A．M与N的物质的量相等B．P的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．单位时间内每消耗amolN，同时消耗bmolME.混合气体的压强不随时间的变化而变化F.M的物质的量浓度保持不变(2)将等物质的量A、B混合于2L的密闭容器中，发生反应：3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g)，经5min后测得D的浓度为∶5，C的平均反应速率是0.1mol·L-1·min-1。①经5min后A的浓度为_______。②反应开始前充入容器中的B的物质的量为_______。③B的平均反应速率为_______。④x的值为_______。【答案】2∶1∶1    0.25mol·L-1·min-1    BDF    0.75mol·L-1    3mol    0.05mol·L-1·min-1    2    【详解】(1)①由图像可知N、M、P的物质的量变化之比等=(8-2):(5-2):(4-1)=2∶1∶1，化学方程式的系数比等于物质的量变化之比，故a∶b∶c=2∶1∶1；②1～3min内以M的浓度变化表示的平均反应速率为=0.25mol·L-1·min-1；③A.3 min时，M与N的物质的量相等，但是此时不平衡，故A错误；B.P的质量不随时间的变化而变化，则反应达到了平衡，故B正确；C.混合气体的总物质的量一直不变，故总物质的量不变不一定达到了平衡，故C错误；D.单位时间内每消耗a mol N，同时消耗b mol M，正逆反应速率相等，反应达到了平衡，故D正确；E.混合气体的压强一直不变，故压强不随时间的变化而变化不一定达到平衡，故E错误；F.M的物质的量浓度保持不变，正逆反应速率相等，达到了平衡，故F正确；故选BDF；(2)根据题意2b=0.5mol/L，b=0.25mol/L；(a-3b):(a-b)=3:5，a=6b=1.5 mol/L①5min后A的浓度为0.75 mol·L-1；②开始B的浓度为1.5 mol/L，B的物质的量为3 mol；③B的反应速率为=0.05mol·L-1·min-1；④C的平均反应速率是0.1 mol·L-1·min-1，B的反应速率为0.05 mol·L-1·min-1，根据速率之比等于系数比，x=2。15．CH4和CO2一样是主要的温室气体，且性质稳定，但CH4的温室效应约为相同质量CO2的120倍，在1000℃以上CH4会完全分解为炭黑。研究如何转化CO2和CH4对减少温室气体的排放，改善大气环境具有重要的意义。(1)某化学实验小组将1molCH4与1molCO2充入1L的恒容密闭容器中，使其发生反应CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g)、CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g)，测得CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的关系如图所示。①1200K之前CO2的平衡转化率大于CH4可能的原因是___。②923K时，该反应在10min达到平衡，则0～10min内CH4的平均反应速率为__mol·L-1·min-1。(2)2014年我国科学家成功实现甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。某化学研究室将2molCH4充入1L的密闭容器中，在单中心铁的催化作用下，CH4主要转化为C2H4，同时还有C6H6(g)、H2生成，反应达到平衡时测得n(C2H4)=0.6mol、n(C6H6)(g)=0.05mol，则反应2CH4(g) ⇌C2H4(g)+2H2(g)的平衡常数K=___(计算结果保留一位小数)。【答案】CO2会与生成的H2反应，所以转化率更高    0.06    6.5    【分析】1200K之前，CO2能与H2在催化剂下发生反应CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g)，据此分析解答；根据v=计算解答；反应达到平衡时测得n(C2H4)=0.6mol、n(C6H6)(g)=0.05mol，根据原子守恒求出n(CH4)、n(H2)，从而求出平衡时各物质的浓度，结合平衡常数K=计算解答。【详解】(1)①1200K之前，CO2能与H2在催化剂下发生反应CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g)，所以1molCH4与1molCO2充入1L的恒容密闭容器中，发生CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g)反应，达到平衡时CO2的平衡转化率大于CH4，故答案为：CO2会与生成的H2反应，所以转化率更高；②由图可知923K时，CH4的转化率为60%，该反应CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g)在10min达到平衡，则0～10min内CH4的变化量=1mol×60%=0.6mol，所以0～10min内CH4的为平均反应速率==0.06mol·L-1·min-1，故答案为：0.06；(2)2molCH4充入1L的密闭容器中，在铁的催化作用下，CH4主要转化为C2H4，同时还有C6H6(g)、H2生成，反应达到平衡时测得n(C2H4)=0.6mol、n(C6H6)(g)=0.05mol，根据原子守恒可知反应达到平衡时n(CH4)=2mol-0.6mol×2-0.05mol×6=0.5mol，n(H2)==1.65mol，容器的体积为1L，所以平衡时各物质的浓度为：c(C2H4)=0.6mol/L、c(CH4)=0.5mol/L、c(H2)=1.65mol/L，由反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g)可知，平衡常数K==≈6.5mol/L，故答案为：6.5mol/L。