基础课时落实(十二)　化学平衡状态

(建议用时：25分钟)

[基础过关练]

1．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g)2Z2(g)，若X2、Y2、Z2的初始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡后，各物质的浓度可能是(　　)

①X2为0.2 mol·L－1　②Y2为0.1 mol·L－1

③Z2为0.3 mol·L－1　④Y2为0.6 mol·L－1

A．①②　　　B．②③　　　C．③④　　　D．①④

B　[在可逆反应中，反应物不可能完全转化为生成物，平衡时不可能出现某物质浓度为零的情况。①X2为0.2 mol·L－1，表明Z2全部转化为X2和Y2，①错误；同理，④错误。综上所述， B项正确。]

2．14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2＋C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有(　　)

A．14CO2   B．14CO2、14CO

C．14CO2、14CO、14C   D．14CO

C　[当可逆反应达到平衡状态时，反应并没停止，是一种动态平衡，所以14C在三种物质中都含有。]

3．有关化学平衡状态的特征，下列说法不正确的是(　　)

A．所有的化学反应都存在化学平衡状态

B．平衡时反应已达到最大限度，但反应并未停止

C．平衡时各组分的浓度不一定相等

D．化学平衡状态是一种动态平衡

A　[只有可逆反应才存在化学平衡状态，A项错误；达到平衡状态时，反应达到最大限度，但反应并没有停止，B项正确；平衡时各组分浓度保持不变，但不一定相等，C项错误；达到化学平衡状态时，反应并没有停止，是一种动态平衡，D项正确。]

4．对于可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，则下列叙述中正确的是(　　)

A．达到化学平衡时，4v正(O2)＝5v逆(NO)

B．若单位时间内生成n mol NO的同时，消耗n mol NH3，则反应达到平衡状态

C．若NH3、O2、NO、H2O的分子数之比为4∶5∶4∶6时，反应达到化学平衡状态

D．平衡时，化学反应速率的关系是2v正(NH3)＝3v正(H2O)

A　[根据化学方程式，当4v正(O2)＝5v逆(NO)时，表示v正＝v逆，反应达到平衡状态，A项正确；生成n mol NO表示正反应速率，消耗n mol NH3表示正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，B项错误；NH3、O2、NO、H2O分子数之比为4∶5∶4∶6时，反应不一定达到平衡状态，C项错误；化学反应速率之比等于化学计量数之比，3v正(NH3)＝2v正(H2O)，D项错误。]

5．一定条件下，向密闭容器中充入1 mol NO和1 mol CO进行反应：NO(g)＋CO(g)N2(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点是(　　)

A．d点  B．b点  C．c点   D．a点

A　[由图可知，a、b、c点的正反应速率均大于逆反应速率，都未达到平衡状态；只有d点正、逆反应速率相等，由正、逆反应速率相等的状态为平衡状态可以知道，图中处于化学平衡状态的点是d点，所以D选项是正确的。]

6．在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol O2和2 mol NO，发生如下反应：O2(g)＋2NO(g)2NO2(g)，此反应不一定达平衡的是(　　)

A．容器内压强不随时间变化

B．容器内各物质的浓度不随时间变化

C．容器内O2、NO、NO2的浓度之比为1∶2∶2

D．单位时间内生成1 mol O2，同时生成2 mol NO2

C　[A项，该反应气体数目有变化，当容器内压强不随时间变化时，必达平衡；C项，其比例是反应方程式中的化学计量数之比，不能反映各组分的量已固定，所以不一定是平衡状态；D项，O2的生成是逆向反应，NO2的生成是正向反应，比例1∶2与化学方程式计量数相符，必是平衡状态。]

7．一定温度下，在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应：2X(g)Y(g)＋Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是(　　)

A．混合气体的密度不再变化

B．反应容器中Y的质量分数不变

C．X的分解速率与Y的消耗速率相等

D．单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X

C　[X的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1时，才能说明反应达到平衡状态，故C项说明反应未达到平衡状态。]

[拓展培优练]

8．(易错题)一定条件下，将NO2与SO2以体积比为1∶2置于密闭容器中，发生反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ·mol－1，下列能说明反应达到平衡状态的是(　　)

A．体系压强保持不变

B．混合气体颜色保持不变

C．SO3和NO的体积比保持不变

D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2

B　[由于该反应为反应前后气体体积相等的反应，体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为判断反应是否达到平衡状态的标志，A错误；SO3与NO的体积比始终保持1∶1，C错误；消耗SO3和生成NO2为同一方向的反应，D错误。]

9．(素养题)工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，下列选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是(　　)

A．单位时间内消耗1 mol H2O的同时生成1 mol的H2

B．两个H—O键断裂的同时有两个C===O键断裂

C．反应容器内的气体密度不再发生变化

D．混合气体的平均相对分子质量不发生变化

B　[单位时间内消耗1 mol的H2O，表示的是正反应速率，生成1 mol的H2表示的也是正反应速率，无法说明反应达到平衡状态，A项错误；两个H—O键断裂表示的是正反应速率，两个C===O键断裂表示的是逆反应速率，且正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，B项正确；在恒容密闭容器中，混合气体的质量和体积始终不变，则混合气体的密度始终不变，所以反应容器内的气体密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，C项错误；该反应是气体的总物质的量不变的可逆反应，根据M＝，混合气体的相对分子质量始终不发生变化，所以相对分子质量不变不能说明反应达到平衡状态，D项错误。]

10．在4 L密闭容器中充入6 mol A气体和5 mol B气体，在一定条件下发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋xD(g)　ΔH＜0，达到平衡时，生成了2 mol C，经测定D的浓度为0.5 mol·L－1，下列判断不正确的是(　　)

A．x＝1

B．平衡时B的转化率为20%

C．B的转化率不变，该反应达到平衡状态

D．容器内温度保持恒定，该反应达到平衡状态

A　[平衡时c(C)＝c(D)＝0.5 mol·L－1，可知x＝2；B的转化率为×100%＝20%；B的转化率不变，容器内温度保持恒定，说明各物质的量保持恒定，反应达到平衡状态。]

11．100 ℃时，把0.5 mol N2O4通入体积为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，体系已达到平衡状态，此时容器内的压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是(　　)

A．0～2 s内用N2O4的浓度变化表示的反应速率为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%

B　[N2O4和NO2之间存在转化关系：

N2O4(g)2NO2(g)

起始量/mol           0.5        0

变化量/mol           0.05    0.02×5

2 s时量/mol         0.5－0.05  0.02×5

v(N2O4)＝＝0.005 mol·L－1·s－1，A项错误；此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p2s∶p始＝0.55∶0.5＝11∶10，B项正确；反应达到平衡状态时，设有x mol N2O4参与反应，则

N2O4(g)2NO2(g)

起始量/mol           0.5         0

变化量/mol            x         2x

平衡量/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＝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×100%＝60%，D项错误。]

12．一定温度下，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平衡，下列还可以说明该反应已达平衡的是________________(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

[解析]　(1)v(SO2)＝＝＝0.03 mol·L－1·min－1。

(2)　　　            2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

起始：                5 mol   3 mol      0

变化：                3 mol   1.5 mol   3 mol

平衡：                2 mol   1.5 mol   3 mol

则平衡时SO3的浓度为＝0.3 mol·L－1，SO2的转化率为×100%＝60%。平衡时混合气体的总物质的量为2 mol＋1.5 mol＋3 mol＝6.5 mol。(4)根据反应方程式知：①中体系压强不变，说明反应已达平衡状态；②中容器的体积不变，混合气体的质量不变，则反应过程中密度始终不变，密度不变不能说明反应已达平衡状态；③中混合气体的总质量不变，但反应过程中混合气体的总物质的量改变，若平均相对分子质量不变，说明反应已达平衡状态；④表示v正＝v逆，说明反应已达平衡状态；⑤中三者的物质的量之比等于化学计量数之比，不能说明反应已达平衡状态。

[答案]　(1)3　0.03 mol·L－1·min－1

(2)0.3 mol·L－1　60%

(3)6.5　(4)①③④