高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度习题

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6.2.2 化学平衡状态及限度（精练）
题组一 化学平衡状态

1．（2023北京）一定温度下，在定容密闭容器中发生反应：。下列能证明反应达到化学平衡状态的是
A．体系压强不再变化
B．的浓度不再变化
C．容器内气体总质量不再变化
D．生成的与消耗的物质的量比为1∶1
【答案】B
【解析】A．该反应前后气体物质的量不变，因此随反应进行体系的压强始终不变，故体系压强不再变化，不能证明反应达到化学平衡状态，故A错误；
B．的浓度不再变化，说明正逆反应速率相等，能证明反应达到化学平衡状态，故B正确；
C．根据质量守恒定律可知，容器内气体总质量始终不变，故容器内气体总质量不再变化，不能证明反应达到化学平衡状态，故C错误；
D．生成的与消耗的物质的量比为1∶1，不能说明正逆反应速率相等，不能证明反应达到化学平衡状态，故D错误；故选B。
2．（2022辽宁本溪）在一定条件下，将2molCO和充入一恒容密闭容器中，发生反应：  ，当达到平衡状态时，下列说法中正确的是
A．生成 B．放出a kJ热量
C．含有3mol氧原子 D．CO和共有2mol
【答案】D
【解析】A．该反应为可逆反应，存在限度，2molCO和充入一恒容密闭容器中，反应物不能完全转化为生成物，所以达到平衡时，生成的小于2mol，故A错误；
B．该反应为可逆反应，存在限度，2molCO和充入一恒容密闭容器中，反应物不能完全转化为生成物，所以达到平衡时，放出的热量小于a kJ，故B错误；
C．2mol一氧化碳和1mol二氧化硫含氧原子共4mo1，根据原子守恒，平衡时体系中O原子共有4mo1，故C错误；
D．根据碳原子守恒，充入2molCO达到平衡时，碳原子共2mol，即CO和共有2mol，故D正确；
故选D。
3．（2022陕西）一定温度下，纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH4)置于真空密闭恒容容器中(固体体积忽略不计)达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。能证明反应达到化学平衡状态的是
A．NH3与CO2的质量比保持不变 B．气体的总物质的量保持不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变 D．2v(NH3)=v(CO2)
【答案】B
【解析】A．反应物为固态，产物均为气态，无论反应是否达到平衡，NH3与CO2的质量比始终为(2×17)：44，保持不变，故A错误；
B．反应物为固态，产物均为气态，气体的总物质的量随反应而变，当气体的总物质的量保持不变时反应达到化学平衡状态，故B正确；
C．由于反应物只有一种固体，只有产物为气体，故气体中氨气、二氧化碳的物质的量恒等于2:1，则密闭容器中混合气体的平均摩尔质量等于，故密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不能说明已平衡，故C错误；
D．没有指出正逆反应速率，无法判断平衡状态，故D错误；
答案选B。
4．（2022四川）下列关于化学反应限度的说法正确的是
A．一个可逆反应达到的平衡状态，就是这个反应在该条件下不再反应
B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等
C．平衡状态是一种静止的状态，反应物和生成物的浓度相等
D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
【答案】B
【解析】A．一个可逆反应达到的平衡状态，化学平衡是一个动态平衡，就是这个反应在该条件下仍然继续进行反应，只不过是正、逆反应速率相等而已，A错误；
B．化学平衡的微观本质就是正、逆反应速率相等，即当一个可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，B正确；
C．平衡状态是一种动态的状态，正逆反应速率相等，各组分的浓度保持不变的状态，但反应物和生成物的浓度不一定相等，C错误；
D．根据勒夏特列原理可知，化学反应的限度可以通过改变条件而改变，D错误；
故答案为：B。
5．（2022四川）在恒温恒容密闭容器中，可逆反应X2(g)+2Y2(g)2XY2(g)达到平衡时的标志
A．混合气体密度恒定不变 B．v(X2)：v(Y2)：v(XY2)=1：2：2
C．混合气体的压强不再变化 D．三种气体的体积分数相等
【答案】C
【解析】A．反应在恒温恒容密闭容器中，气体的体积不变；反应混合物都是气体，气体的质量不变，则混合气体密度始终恒定不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，A不符合题意；
B．v(X2)：v(Y2)：v(XY2)=1：2：2只能表示物质反应转化关系，且转化关系并未指明反应速率的正逆，不能据此判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意；
C．反应在恒温恒容密闭容器中，气体的体积不变；该反应是反应前后气体物质的量改变的反应，若混合气体的压强不再变化，说明气体总物质的量不变，反应达到平衡状态，C符合题意；
D．三种气体的体积分数相等时，反应可能处于平衡状态，也可能未处于平衡状态，不能据此分析判断，D不符合题意；故合理选项是C。
6．（2022秋·上海宝山）若反应在容积可变的容器中进行，不能说明该反应已达到平衡状态的是
A．容器内混合气体的压强不随时间变化而改变
B．容器内混合气体的密度不随时间变化而改变
C．容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变
D．容器内混合气体的平均分子量不随时间变化而改变
【答案】A
【解析】A．容积可变的容器压强恒定，容器内混合气体的压强不随时间变化而改变，不能说明该反应已达到平衡状态，A符合；
B．该反应为非等体积反应，容器体积可变，容器内混合气体的密度可变，密度不随时间变化而改变说明该反应已达到平衡状态，B不符合；
C．二氧化氮是红棕色气体，容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变说明该反应已达到平衡状态，C不符合；
D．根据，气体总质量不变，该反应为非等体积反应，气体总的物质的量可变，混合气体的平均分子量可变，容器内混合气体的平均分子量不随时间变化而改变说明该反应已达到平衡状态，D不符合；
故选A。
7．（2022秋·安徽）一定温度下，向一个体积可变的密闭容器中充入气体，发生反应：。下列能说明该反应达到平衡状态的是
A．容器的体积不再发生变化 B．气体的平均相对分子质量不再变化
C．气体的颜色不再发生变化 D．的分解速率为的生成速率的2倍
【答案】C
【解析】A．是反应前后气体的物质的量不变的反应，气体的物质的量不变，则容器体积不变，无法判断反应是否达到平衡状态，故A错误；
B．容器中的气体质量不变，反应前后气体的物质的量不变，故气体的平均相对分子质最不变，无法判断是否达到平衡状态，故B错误；
C．该反应只有有颜色，气体的颜色不再发生变化说明浓度不再改变，说明该反应达到平衡状态，故C正确；
D．的分解速率和的生成速率都是正反应速率，不能作为反应达到平衡状态的判断标准，故D错误；
故答案为C。
8．（2022陕西宝鸡）在一个不传热的恒容密闭容器中，可逆反应达到平衡的标志是  
①反应速率  ②各组分的物质的量不变
③体系的压强不再发生变化    ④混合气体的密度不变(相同状况)
⑤体系的温度不再发生变化    ⑥
⑦单位时间内3molH—H键断裂参加反应，同时2molN—H键也断裂参加反应
A．①②③⑤⑥ B．②③④⑤⑥ C．②③⑤⑥ D．②③④⑥⑦
【答案】C
【解析】①在化学反应中，各物质的反应速率之比始终等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，故题给条件不能证明反应达到平衡状态；
②各组分的物质的量不再变化，可以证明反应达到平衡状态；
③对于反应前后气体分子数改变的反应，恒容条件下，体系的压强不再变化，可以证明反应达到平衡状态；
④恒容密闭容器中，混合气体体积始终不变，混合气体质量始终不变，故混合气体的密度始终不变，所以混合气体的密度不再变化，不能证明达到平衡状态；
⑤反应前后有热量变化，不传热的恒容密闭容器中，温度会反生变化，体系的温度不再发生变化，证明反应达到平衡状态；
⑥用N2表示的正反应速率与用NH3表示的逆反应速率比等于方程式中化学计量数之比，证明反应达到平衡状态;
⑦单位时间内3molH—H键断裂参加反应，同时有6molN—H键断裂才能证明正逆反应速率相等，反应达平衡。题给条件不能判断反应达到平衡状态；所以②③⑤⑥符合题意。
故选C。
9．（2022秋·新疆省直辖县级单位）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：H2NCOONH4(s)⇌2NH3(g)+CO2(g)。能判断该反应已达到化学平衡的是
①v(NH3)正=2v(CO2)逆
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密团容器中混合气体的平均相对分子质量不变       
⑤密闭容器中n(NH3)：n(CO2)=2：1
⑥混合气体总质量不变
A．①②③④ B．①②④⑥ C．①②③⑥ D．①③④⑤
【答案】C
【解析】①v(NH3)正=2v(CO2)逆满足正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故选；
②正反应体积增大，平衡之前容器中压强在增大，当密闭容器中总压强不变时反应达到平衡状态，故选；
③混合气体的密度，在反应过程中恒容，达平衡前，气体的质量在增大，故气体的密度在增大，所以当密闭容器中混合气体的密度不变时反应达到平衡状态，故选；
④由于体系中只有两种气体，且氨气和二氧化碳的体积之比始终满足2：1，所以密闭容器中混合气体的平均相对分子质量始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故不选；
⑤反应从正反应方向开始，故体系中的氨气和二氧化碳的物质的量之比始终满足2：1，不能说明反应达到平衡，故不选；
⑥由于反应物是固体，所以混合气体总质量不变时反应达到平衡状态，故选；综上所诉，①②③⑥能判断该反应已达到化学平衡，故C正确；
故选C。
10．（2022秋·北京丰台）在一定温度下的恒容密闭容器中发生反应：，下列证据能说明反应一定达到化学平衡状态的是
A．单位时间内消耗，同时生成
B．体系内物质的总质量保持不变
C．同时在容器中存在
D．
【答案】D
【解析】A．不管反应是否达平衡，单位时间内消耗2nmolSO2，一定同时生成2nmolSO3，无法判断平衡状态，故A错误；
B．根据质量守恒，体系内物质的总质量一直不变，所以满足该条件时反应不一定达到平衡状态，故B错误；
C．该反应为可逆反应，不管反应进行到什么程度，SO2、O2、 SO3一定同时存在于容器中，所以反应不一定达到平衡状态，故C错误；
D．当浓度商与化学平衡常数相等，即时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D正确；
故选D。
11．（2022黑龙江佳木斯）反应X(s)+2Y(g)2W(g)   ∆H =-akJ·mol-1(a＞0)，一定温度下，在恒容的密闭容器中，加入1molX和2molY发生反应，下列说法正确的是
A．当容器中气体的压强不再改变时，表明该反应一定已达到平衡状态
B．当达到平衡状态时，X和Y的转化率之比为1:2
C．当Y与W的物质的量浓度之比为1:1时，表明该反应一定已到达平衡状态
D．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状态
【答案】D
【解析】A．因为反应前后气体分子数相等，随反应进行混合气的压强始终不变，当容器中气体的压强不再改变时，反应不一定达平衡状态，A不正确；
B．反应前，加入1molX和2molY，起始投入量之比等于化学计量数之比，当达到平衡状态时，X和Y的转化率之比为1:1，B不正确；
C．当Y与W的物质的量浓度之比为1:1时，反应物的转化率为50%，正、逆反应速率不一定相等，则该反应不一定达平衡状态，C不正确；
D．混合气的质量在不断改变，则混合气的密度始终改变，当容器内气体的密度不再改变时，反应达平衡状态，D正确；
故选D。
11．（2021秋·四川成都·高二校考期中）H2NCOONH4是工业上由氨合成尿素的中间产物。在一定温度下、容积不变的密闭容器中发生反应H2NCOONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)，能说明该反应达到平衡状态的是
①每生成34gNH3的同时消耗44 gCO2
②混合气体的平均相对分子质量不变
③NH3的体积分数保持不变  
④混合气体的密度保持不变  
⑤c(NH3)：c(CO2)=2：1
A．①③⑤ B．①④ C．①②④ D．①③④
【答案】B
【解析】①每生成34g NH3的同时消耗44 gCO2，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故①符合题意；
②该反应混合气体的平均相对分子质量始终不变，因此当混合气体的平均相对分子质量不变，不能判断反应是否达到平衡状态，故②不符合题意；
③容器中只有NH3和CO2为气体，且二者体积之比始终为2：1，则NH3的体积分数始终不变，所以NH3的体积分数保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故③不符合题意；
④由于反应物H2NCOONH4是固体，没有达到平衡状态前，气体质量会变化，容器体积不变，则混合气体的密度会发生变化，因此混合气体的密度保持不变，说明反应达到了平衡状态，故④符合题意；
⑤任何时刻均存在c(NH3)：c(CO2)=2：1，因此当c(NH3)：c(CO2)=2：1时，不能说明反应达到平衡状态，故⑤不符合题意；
故答案选B。
12．（2022春·陕西西安·高一高新一中校考阶段练习）可逆反应：2NO22NO＋O2在体积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部
【答案】A
【解析】①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，反应进行的方向相反，且变化量之比等于化学计量数之比，则反应达平衡状态，①正确；
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO，反应进行的方向相同，不一定达平衡状态，②不正确；
③在反应进行的任何阶段，用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比都为2∶2∶1，反应不一定达平衡状态，③不正确；
④混合气体的颜色不再改变时，c(NO2)不变，反应达平衡状态，④正确；
⑤混合气体的质量不变、体积不变，则密度始终不变，所以密度不再改变时，反应不一定达平衡状态，⑤不正确；
⑥反应前后气体的物质的量不等，平衡前压强在不断发生改变，当混合气体的压强不再改变时，反应达平衡状态，⑥正确；
⑦混合气体的质量不变，物质的量发生改变，则平衡前混合气体的平均相对分子质量不断发生改变，当平均相对分子质量不再改变时，反应达平衡状态，⑦正确；
综合以上分析，①④⑥⑦正确，故选A。
13．（2022秋·江西宜春）恒温恒容，可逆反应(条件：高温、高压、催化剂)达到平衡的标志是
①生成的速率和分解的速率相等   
②、、的浓度相等   
③体系压强不变
④单位时间内n mol H-H键断裂，同时2n mol N-H键形成  
⑤混合气体的密度不变
⑥、、的分子数之比为1∶3∶2  
⑦气体的平均相对分子质量不变
A．①②③④⑤⑦ B．①③④⑦ C．①③⑤⑦ D．①③⑦
【答案】D
【解析】①生成的速率和分解的速率相等 ，符合化学平衡特征，①正确；  
②、、的浓度相等，取决于起始物质的浓度、不能说明各成分的量不变、不能说明已平衡，②错误；   
③反应中，气体的物质的量、压强会随着反应而变化，故容器内压强不随时间的变化，说明气体的物质的量不随时间变化，则说明反应已达平衡，③正确；
④单位时间内nmolH-H键断裂，同时2nmoN-H键形成，均指正反应、不能说明正反应和逆反应速率相等、不能说明已平衡，④错误；  
⑤气体质量、容积体积、气体密度均始终不变，故混合气体的密度不变不能说明已平衡，⑤错误；
⑥、、的分子数之比为1∶3∶2 ，取决于起始物质的量、不能说明各成分的量不变、不能说明已平衡，⑥错误；
⑦气体质量始终不变，气体的物质的量、混合气体的平均摩尔质量会随着反应而变，混合气体的平均相对分子质量不变说明反应已达平衡，⑦正确；
答案选D。
题组二 化学反应条件的控制与优化


1．（2022浙江·高一期中）工业合成氨的流程图如下图所示：

下列有关工业合成氨生产条件的分析正确的是
A．步骤①中“净化”的步骤没有必要
B．步骤②采用的压强是2×107Pa， 因为在该压强下催化剂的活性最大
C．步骤③温度可高于500 ℃，因为温度升高，正反应速率增大，逆反应速率减小
D．步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本
【答案】D
【解析】A． 为防止催化剂中毒，反应前的氮气和氢气混合气体需要除杂净化，故A错误；
B． 工业合成氨的反应是气体体积减小的反应，增大压强加快反应速率，平衡正向进行，能增大反应物转化率，步骤②采用的压强是2×107Pa，同时考虑对设备强度要求、生产成本，与催化剂的活性无关，故B错误；
C． 温度升高，正反应速率增大，逆反应速率也增大，步骤③温度用500 ℃是因为该温度下催化剂活性最大，故C错误；
D． ④液化氨气平衡正向进行，反应物转化率增大，⑤氮气和氢气循环使用有利于提高原料的转化率，故D正确；
故选D。
2．（2022秋·上海静）关于合成氨工业的说法错误的是
A．合成氨工业采用循环操作，主要是为了提高氮气和氢气的利用率
B．工业上一般选择400-500℃的主要原因是让铁触媒的活性大，反应速率快
C．从合成氨的原理出发，增大压强既有利于加快速率又有利于平衡右移，但压强增大设备成本大幅度提升，所以实际工业中往往采用常压
D．为了防止催化剂“中毒”，原料气需要经过净化
【答案】C
【解析】A．合成氨工业采用循环操作，主要是为了提高氮气和氢气的利用率，提高经济效益，故A正确；
B．合成氨反应使用铁触媒作催化剂，该催化剂在400-500℃时活性最大，因此合成氨反应的温度控制在400-500℃，故B正确；
C．合成氨反应为气体体积减小的反应，增大压强既有利于加快速率又有利于平衡右移，但压强增大设备成本大幅度提升，综合考虑以上影响因素，实际工业中采用压强：2107~5107Pa，故C错误；
D．合成氨反应使用铁触媒作催化剂，原料气中含有杂质的气体可能会造成催化剂中毒而活性减弱，因此原料气需要经过净化处理，故D正确；
答案选C。
3．（2021·上海）在工业生产硫酸的过程中，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+Q，下列叙述中不正确的是
A．矿石粉碎的目的是使原料充分利用，并增大接触面使反应速率加快
B．接触室中采用常压的主要原因是常压下SO2的转化率已经很高
C．沸腾炉中出来的混合气需要洗涤，目的是防止催化剂中毒
D．接触室用450℃的高温，使催化剂活性最佳，更能促进平衡向正反应方向移动
【答案】D
【解析】A．矿石粉碎增大了反应物的接触面积，反应速率加快，A正确;
B．在二氧化硫的催化氧化中，常压下二氧化硫的转化率很高，增大压强会增大反应速率，缩短达到平衡所需时间，反应物转化率也会增大，但同时会增加成本，总体上不经济，B正确；
C．沸腾炉中出来的混合气中含有很多杂质，能够引起催化剂中毒，洗涤的目的是防止催化剂中毒，C正确；
D．二氧化硫的催化氧化是放热反应，接触室采用450℃的温度是由于催化剂在该温度下催化活性最好，但不能使平衡正向移动以提高平衡混和气中SO3的含量，D错误；
故合理选项是D。
4．（2022江苏）已知反应：SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)    △H=-41.8kJ•mol-1，运用该反应处理废气时有关说法正确的是
A．增大压强有利于反应自发进行 B．该反应不能完全消除废气
C．降低反应温度可提高去除效率 D．升高反应温度可提高废气转化率
【答案】B
【解析】A．反应能否自发进行应该根据反应的焓变和熵变进行判断，压强不能改变反应的自发与否，选项A错误；
B．该反应为可逆反应，不能彻底反应，且生成物也为有毒气体，故该反应不能完全消除废气，选项B正确；
C．降低反应温度，平衡正向移动，但反应速率减慢，去除效率降低，选项C错误；
D．升高反应温度，平衡逆向移动，废气转化率降低，选项D错误；
答案选B。
题组三 化学反应速率图像问题


1．（2022河南南阳·高一校考阶段练习）一定温度下，向容积为4L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，下列对反应的推断合理的是

A．该反应的化学方程式为3B+4C⇌6A+3D
B．反应进行到1s时，υ(A)=υ(D)
C．反应进行到6s时，各物质的反应速率相等
D．反应进行到6s时，B的平均反应速率为0.025mol⋅(L⋅s)−1
【答案】D
【解析】A．由图可知，反应达到平衡时A物质增加了1.2mol、D物质增加了0.4mol、B物质减少了0.6mol、C物质减小了0.8mol，所以A、D为生成物，物质的量之比为3：1，B、C为反应物，物质的量之比为3：4，B、C、A、D的变化量之比为3:4:6:2，故反应方程式为：3B+4C⇌6A+2D，故A错误；
B．化学反应速率之比等于化学计量数之比，故反应到1s时，υ(A)=3υ(D)，故B错误；
C．根据3B+4C⇌5A+2D可知，反应中计量数不同，而化学反应速率与化学计量数成正比，所以各物质的反应速率不相同，故C错误；
D．反应进行到6s时，B的物质的量为0.4mol，B的物质的量的变化量为0.6mol，容器容积为4L，所以反应进行到6s时，υ(B)===0.025mol⋅(L⋅s)−1，故D正确。
故选：D。
2．（2022云南）用下图所示的实验装置分别进行镁条与X(25 mL 0.2 mol/L盐酸)和镁条与Y(50 mL 0.1 mol/L盐酸)的实验，每隔半分钟分别测定反应放出气体的体积。下列选项中正确表示实验X及Y的结果的是(　　)

A．B．C． D．
【答案】A
【解析】由于X条件下的盐酸浓度比Y条件下的浓度大，故与镁反应时X的反应速率大于Y的，用时X比Y的更短，而X中含有的HCl的物质的量25 mL× 0.2 mol/L×10-3L/mL=5×10-3mol与Y中所含的HCl的物质的量50 mL× 0.1 mol/L×10-3L/mL=5×10-3mol，二者相同，故最终生成的H2的量相等，故上述图象中，A图符合题意，故答案为：A。
3．（2023江西）如图所示为反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反应速v(N2)的变化的图象，则横坐标不可能是（    ）

A．反应时间 B．温度 C．压强 D．N2的浓度
【答案】A
【解析】A. 外界条件不变，随着反应进行，时间的延长，反应物浓度下降，反应速率减小，与图象不符，A符合；
B. 温度升高，反应速率增大，与图象相符，B不符合；
C. 压强增大，各物质浓度增大，反应速率增大，与图象相符，C不符合；
D. 反应物浓度增大，反应速率增大，与图象相符，D不符合；
答案选A。
4．（2022甘肃）在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2A（g）＋B（g） 3C（g）；ΔH