化学选择性必修1第二单元 化学反应的方向与限度同步达标检测题

专题2分层作业11　化学平衡状态

A级 必备知识基础练

1.对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意整数时,可说明该反应达到平衡的标志是              (　　)

①体系的压强不再改变　②体系的温度不再改变　

③各组分的浓度不再改变　④各组分的质量分数不再改变　⑤反应速率vA∶vB∶vC∶vD=m∶n∶p∶q　⑥单位时间内有m mol A断键反应,同时有p mol C也断键反应

A.②④⑤⑥ B.②③④⑥

C.①②④⑤ D.①③⑤⑥

2.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.可逆反应的速率越大,进行的限度也就越大

C.可逆反应达到平衡时,反应并未停止

D.存在平衡的不一定是可逆反应

3.SO2的催化氧化是工业制硫酸的一步重要反应,在恒容密闭容器中发生反应:2SO2+O22SO3,下列有关说法不正确的是(　　)

A.温度升高,可加快反应速率

B.平衡时,SO2、SO3的浓度一定相等

C.平衡时,正、逆反应速率相等且不为零

D.平衡时,SO2或O2不可能100%转化为SO3

4.以下可逆反应,在给定的条件下一定达到了化学平衡状态的是(　　)

A.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)[在混合气体中φ(NH3)=33.3%]

B.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(在恒容容器中,容器内压强不再变化)

C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(在恒压条件下,总质量不再改变)

D.2NO2(g)2NO(g)+O2(g)(在恒容条件下,气体颜色不再改变)

5.在一定温度下,容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 H—O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

6.在两个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混合气体的平均相对分子质量不再改变;②恒温时,气体压强不再改变;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混合气体的密度不变;⑦单位时间内,消耗水蒸气的质量与生成氢气的质量之比为9∶1。其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是(　　)

A.①②⑤ B.③④⑥ C.⑥⑦ D.④⑤

7.(2023河北邯郸魏县五中高二期中)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

8.在某一容积为5 L的密闭容器内,加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O,在催化剂存在的条件下加热至高温,发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH>0。反应中CO2的浓度随时间变化情况如图:

(1)根据如图数据,反应开始至达到平衡时,v(CO)为　　　　　　;反应达到平衡时,c(H2)=　 　　　　　　　。 

(2)判断该反应达到平衡的依据是　　　　(填字母)。 

A.CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等

B.CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等

C.CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化

D.正、逆反应速率都为零

B级 关键能力提升练

9.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器容积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是(　　)

①2v(NH3)=v(CO2)

②密闭容器中总压强不变

③密闭容器中混合气体的密度不变

④密闭容器中氨气的体积分数不变

A.②③④ B.②③ C.①②③④ D.①②④

10.某温度下固定容积的密闭容器中,进行如下可逆反应:A(s)+3B(g)C(g)+2D(g),当下列物理量不再发生变化时,能表明该反应一定已达到平衡状态的是              (　　)

①混合气体的密度　②容器内气体的压强　③混合气体的平均相对分子质量　④A的物质的量

A.②③④ B.②③ C.①③④ D.④

11.在溶液中进行反应:Cr2+H2O2Cr+2H+。下列说法正确的是(　　)

A.若溶液pH不再变化,则反应达到平衡状态

B.达到平衡时v正(Cr2)=2v逆(Cr)

C.平衡后混合物中各组分的物质的量浓度相等

D.达到平衡后升温,正反应速率增大,逆反应速率减小

12.一定温度下,向一容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol A与3 mol B,在一定条件下进行反应:A(g)+B(g)C(g)　ΔH>0,达到平衡后容器内压强是开始时的84%。若加入某种催化剂后反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.由图可知,加入催化剂之后,原反应分成了两步,第二步反应较慢

B.若40 s后达到平衡,则用A表示该反应的速率为0.01 mol·L-1·s-1

C.当容器不再改变时,不能说明该反应达到了平衡状态

D.达到平衡时,C的体积分数约为25%

13.在20 L恒容的密闭容器中,加入3 mol SO3(g)和1 mol氧气,在某温度下进行反应,反应进行4 min后氧气的浓度为0.06 mol·L-1,当反应经过8 min时,反应到达平衡。

(1)0~4 min内生成O2的平均速率:v(O2)=　　　mol·L-1·min-1。 

(2)整个过程中,各物质的浓度随时间的变化如图所示,则该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　。 

(3)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

C级 学科素养拔高练

14.一定温度下,向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的NO2气体,发生反应:2NO2(g)N2O4(g),测得各物质的物质的量随时间的变化如图

所示。

(1)曲线　　　　(填“X”或“Y”)表示NO2的物质的量随时间的变化曲线,0~3 min内用N2O4表示的反应速率为　。 

(2)若降低温度,则v(正)　　　　(填“加快”“减慢”或“不变”,下同),v(逆)　　　　。 

(3)若上述反应分别在甲、乙两个相同容器内同时进行,相同时间内分别测得甲中v(NO2)= 0.3 mol·L-1·s-1,乙中v(N2O4)=6 mol·L-1·min-1,则　　　　中反应更快。 

(4)下列表示该反应已达到化学平衡状态的是　　　(填字母)。 

A.v(NO2)=2v(N2O4)

B.容器内压强不再发生变化

C.容器内气体分子总数不再发生变化

D.容器内N2O4与NO2物质的量相等

参考答案

专题2　分层作业11　化学平衡状态

1.B　解析 ①若该反应前后气体物质的量不变,则反应压强始终不变,所以体系的压强不再改变时,该反应不一定达到平衡状态,错误;②无论该反应是放热反应还是吸热反应,当体系的温度不再改变时,正、逆反应速率相等,则该反应达到平衡状态,正确;③各组分的浓度不再改变,则正、逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,正确;④各组分的质量分数不再改变,则正、逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,正确;⑤无论该反应是否达到平衡状态,都存在反应速率vA∶vB∶vC∶vD=m∶n∶p∶q,所以该反应不一定达到平衡状态,错误;⑥单位时间内有m mol A断键反应,同时有p mol C也断键反应,则正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,正确。综上所述②③④⑥符合题意。

2.B　解析 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,A项正确;可逆反应的速率大小与反应限度没有必然联系,B项错误;可逆反应达到平衡时,反应并未停止,各成分的浓度不再变化,C项正确;晶体投入其饱和溶液中就存在溶解与结晶的平衡,故存在平衡的不一定是可逆反应,D项正确。

3.B　解析 升高温度,化学反应速率增大,故A正确;反应物的起始量未知,则平衡时SO2、SO3的浓度不一定相等,故B错误;化学平衡是动态平衡,则平衡时,正、逆反应速率相等且不为零,故C正确;该反应是可逆反应,可逆反应不可能完全反应,则平衡时SO2或O2不可能100%转化为SO3,故D正确。

4.D　解析 φ(NH3)=33.3%不能说明达到平衡状态, A项错误;等体积反应,p总始终为恒量,B项错误;总质量始终为恒量,不能作为判断是否达到平衡状态的依据,C项错误。

5.A　解析 反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)是气体质量减少的反应,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项正确;断裂2 mol H—O键和形成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项错误;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时不能说明反应达到平衡,C项错误;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项错误。

6.D　解析 甲容器中,碳单质为固体,该反应属于反应前后气体体积不相等的反应;乙容器中的反应属于反应前后气体体积不变的反应,气体平均相对分子质量、密度、压强都始终不变,①②⑥不符合;各组分浓度相等,不能判断反应是否达到平衡状态,③不符合;对于任何一个可逆反应,随着反应的进行,体系温度会发生变化,当温度不再改变时,说明反应达到平衡状态,④符合;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,达到平衡状态,⑤符合;消耗水蒸气与生成氢气是同一方向,不能据此判断反应是否达到平衡状态,⑦不符合。

7.D　解析 因反应容器保持恒压,反应前后气体物质的量不相等,所以容器容积随反应进行而不断变化,结合ρ气=可知,气体密度不再变化说明容器容积不再变化,即气体的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,①符合题意;无论是否平衡,反应的ΔH都不变,②不符合题意;反应开始时,加入1 mol N2O4,随着反应的进行,N2O4的浓度逐渐变小,故v正(N2O4)逐渐变小,直至达到平衡,③不符合题意;N2O4的转化率不再变化,说明N2O4的浓度不再变化,反应达到平衡状态,④符合题意。

8.答案 (1)0.003 mol·L-1·min-1　0.03 mol·L-1

(2)AC

解析 (1)由题图可知,10 min后反应达到平衡,v(CO)=v(CO2)==0.003 mol·L-1·min-1。由化学方程式可得c(H2)=c(CO2)=0.03 mol·L-1。

(2)达到平衡的标志是各物质的百分比不变,浓度不变,正、逆反应速率相等且不为零。CO减少的化学反应速率是正反应速率,CO2减少的化学反应速率是逆反应速率。所以A、C可作为判断反应达到平衡的依据。

9.B　解析 ①没有指明正、逆反应速率,不能判断是否到达平衡;②该反应是气体体积增大的反应,故当容器内压强不变时,能说明达到平衡;③随反应进行混合气体的质量增大,容器的容积不变,混合气体的密度增大,当密度不再变化时,能说明达到平衡;④混合气体只有氨气与二氧化碳,且二者物质的量之比始终为2∶1,即氨气的体积分数始终不变,故不能说明达到平衡。

10.C　解析 该反应中有固态物质参与,在恒容条件下,当混合气体的密度不变即混合气体的质量不变时,反应达到平衡状态,①符合题意;该反应前后气体分子数不变,由于容积固定,压强始终不变,故容器内气体压强不变不能说明反应达平衡状态,②不符合题意;该反应前后气体的总物质的量不变,气体的总质量发生变化,所以随着反应的进行,气体平均相对分子质量会发生改变,当混合气体的平均相对分子质量不变时即反应达平衡状态,③符合题意;随着反应的进行,A的物质的量发生改变,若A的物质的量不变,则说明反应达平衡状态,④符合题意。

11.A　解析 若溶液pH不再变化,则氢离子浓度保持不变,各粒子的浓度保持定值,即反应达到平衡状态,A项正确;反应速率之比和各粒子的化学计量数成正比, 达到平衡时,正、逆反应速率相等,故2v正(Cr2)=v逆()时,达到平衡状态,B项错误;平衡后混合物中各组分的物质的量浓度不再变化,但平衡时各成分的浓度不一定相等,C项错误;达到平衡后升温,正反应速率增大,逆反应速率也增大,D项错误。

12.B　解析 活化能越大,反应速率越慢,第一步反应活化能较大,则反应较慢,A项错误;

根据“三段式”分析:

　　　　　        　A(g)        +           B(g)              C(g)

起始/mol 2 3 0

转化/mol x x x

平衡/mol 2-x 3-x x

结合达到平衡后容器内压强是开始时的84%,则×100%=84%,x=0.8,用A表示该反应的速率为=0.01 mol·L-1·s-1,B项正确;由B项分析可知,的值一定时,得出x是唯一的数值,故说明反应达到平衡状态,C项错误;由B项分析可知,平衡时,C的体积分数为×100%=×100%≈19%,D项错误。

13.答案 (1)0.002 5　(2)2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)　(3)①③④

解析 分析图像得出,(1)该反应为2SO3 (g)2SO2 (g)+O2 (g),反应进行4 min后,O2的浓度由0.05 mol·L-1变为0.06 mol·L-1,由此得出v(O2)==0.002 5 mol·L-1·min-1。(3)根据反应2SO3 (g)2SO2 (g)+O2 (g),①体系压强不变,说明反应已达平衡状态;②容器的容积不变,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达平衡状态;③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。

14.答案 (1)X　0.05 mol·L-1·min-1

(2)减慢　减慢　(3)甲　(4)BC

解析 (1)根据反应:2NO2(g)N2O4(g)的化学计量数可看出,NO2物质的量的变化是N2O4物质的量的变化的2倍,从题图可知,X的物质的量从1 mol降低到0.4 mol变化了0.6 mol,Y的物质的量从0.4 mol增加到0.7 mol变化了0.3 mol,则X表示的是NO2的物质的量随时间的变化曲线,Y表示的是N2O4的物质的量随时间的变化曲线;0~3 min内,N2O4增加0.3 mol, N2O4的反应速率为=0.05 mol·L-1·min-1。(2)降低温度,减慢反应速率,则v(正)减慢,v(逆)减慢。(3)若题给反应在甲、乙两个相同容器内同时进行,分别测得甲中v(NO2)=0.3 mol·L-1·s-1,则甲中v(N2O4)=×v(NO2)= ×0.3 mol·L-1·s-1=9 mol·L-1·min-1,由于乙中v(N2O4)=6 mol·L-1·min-1,则甲中反应更快。

(4)v(NO2)=2v(N2O4),不知道其表示的是正反应速率还是逆反应速率,无法判断正、逆反应速率是否相等,则不能说明反应已达到平衡状态,A不符合题意;恒温恒容下,压强之比等于物质的量之比,该反应前后气体的物质的量发生改变,则压强发生改变,若压强不变时,则气体的物质的量不变,说明反应达到平衡状态,B符合题意;分子总数和总的物质的量成正比,分子总数不变,则总物质的量不变,该反应前后气体的物质的量发生变化,则当总物质的量不变时说明反应达到平衡,C符合题意;达到平衡时,各物质的物质的量不变,但是不能确定NO2和N2O4的物质的量是否相等,D不符合题意。