高中化学第三节 化学平衡第1课时练习

第三节　化学平衡

第1课时　化学平衡状态

基础过关练

题组一　可逆反应的判断

1.下列各组两个反应互为可逆反应的是(　　)

①2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O与CO2+Na2CO3+H2O 2NaHCO3

②H2SO4(浓)+2HBr 2H2O+Br2+SO2与Br2+SO2+2H2O 2HBr+H2SO4

③2NO2 N2O4与N2O4 2NO2

④2SO2+O2 2SO3与2SO3 2SO2+O2

A.①②　　　 B.②③ C.③④　　　 D.②④

2.(2020黑龙江牡丹江一中高二月考)一定温度下,在恒容密闭容器中发生可逆反应:X2(g)+Y2(g) 2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L,当反应达到平衡时,下列叙述正确的是(　　)

A.c(X2)=0.2 mol/L

B.c(Y2)=0.4 mol/L

C.c(Z)=0.3 mol/L

D.c(X2)+c(Y2)+c(Z)=0.5 mol/L

题组二　化学平衡状态的建立

3.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.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后为零

B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后不变

C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后不变

D.反应开始时,正反应速率最大,逆反应速率为零

4.(2020河南平顶山高二第一次月考)在容积固定的4 L密闭容器中进行可逆反应:X(g)+2Y(g) 2Z(g)并达到平衡,在此过程中,以Y的浓度改变表示的反应速率v(正)、v(逆)与时间t的关系如图所示。则图中阴影部分的面积表示(　　)

A.X的浓度的减少 B.Y的物质的量的减少

C.Z的浓度的增加 D.X的物质的量的减少

题组三　化学平衡状态的判断

5.(2019浙江嘉兴第一中学高二上期中)反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)　ΔH<0,若在恒容绝热容器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是(　　)

A.混合气体的密度不再变化

B.容器内的压强不再变化

C.相同时间内,断开1 mol H—H键的同时生成2 mol H—I键

D.容器内气体的浓度c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2

6.(2020山东日照一中高二模块学分认定考试)在地壳内SiO2和HF存在以下平衡:SiO2(s)+4HF(g)SiF4(g)+2H2O(g)　ΔH=+148.9 kJ/mol。如果上述反应在密闭容器中发生,当反应达到平衡状态时(　　)

A.2v(正、HF)=v(逆、H2O) 

B.v(H2O)=v(SiF4)

C.SiO2的质量保持不变 

D.反应物不再转化为生成物

7.在一定温度下,将2 mol NO2气体通入恒容密闭容器中,发生如下反应:2NO2(g) N2O4(g)。下列不能说明反应达到平衡状态的是(　　)

A.N2O4的浓度不再改变

B.NO2的分解速率等于N2O4的生成速率

C.混合气体的颜色不变

D.混合气体中NO2的百分含量不变

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,发生如下反应: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)根据图中数据,反应开始至达到平衡时,CO的化学反应速率为　　　　　　　;反应达到平衡时,c(H2)=　　　　。 

(2)判断该反应达到平衡的依据是　　　　。 

①CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等

②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等

③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化

④正、逆反应速率都为零

能力提升练

1.(2020黑龙江大庆铁人中学高二月考,疑难2,★★☆)在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,不能表明反应:A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已达平衡状态的是(　　)

A.混合气体的压强

B.混合气体的密度

C.3v逆(C)=2v正(B)

D.混合气体的平均相对分子质量

2.(2019江西南昌二中高二上第一次月考,疑难1,★★☆)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末该反应达到平衡,生成0.8 mol D,并测得C的浓度为0.8 mol·L-1。下列判断错误的是(　　)

A.x=4

B.2 min内B的反应速率为0.1 mol·L-1·min-1

C.混合气体密度不变,则表明该反应已达到平衡状态

D.B的转化率为40%

3.(疑难1、2,★★☆)某密闭容器中进行如下反应:3X(g)+Y(g)2Z(g),若要使平衡时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等,且用X、Y作反应物,则X、Y的初始物质的量之比的范围应满足(　　)

A.1<<3 B.<<

C.<<4 D.1<<5

4.(2020湖北黄冈高二月考,疑难2,★★☆)可逆反应:2NO22NO+O2在密闭容器中反应,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反应速率的比为2∶2∶1

④混合气体的颜色不再改变

⑤混合气体平均相对分子质量不再改变

A.①③④ B.②③⑤

C.①④⑤ D.①②③④⑤

5.(2019湖北孝感七校教学联盟高二上期中,疑难1,★★☆)对可逆反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是(　　)

A.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO)

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

C.达到化学平衡时,若增大容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大

D.化学反应速率关系是2v正(NH3)=3v正(H2O)

6.(2020吉林延边二中高二月考,疑难1、2,★★☆)某可逆反应在体积为5 L的密闭容器中进行,0~3 min内各物质的物质的量的变化情况如图所示:(A、B、C均为气体)

(1)该反应的化学方程式为　　　　　　　。 

(2)0~2 min内,B的平均反应速率为　　　　。 

(3)能说明该反应已达到平衡状态的是　　　　(填序号)。 

a.v(A)=2v(B)

b.容器内压强保持不变

c.v逆(A)=v正(C)

d.容器内混合气体的密度保持不变

(4)反应达到平衡时,A的转化率为　　　　　。 

7.(疑难1、2,★★★)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　　　　　　。 

(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状态,下列还可以说明该反应已达平衡状态的是　　　　(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

答案全解全析

基础过关练

1.C　可逆反应必须是在同一条件下,既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应,故选C。

2.C　若0.2 mol/L Z全部分解,则生成的X2、Y2均为0.1 mol/L,此时X2、Y2分别为0.2 mol/L、0.4 mol/L,同理X2、Y2完全反应后,剩余的Y2为0.2 mol/L,生成的Z为0.2 mol/L,此时Z为0.4 mol/L,但由于是可逆反应,反应不能进行到底,即0<c(X2)<0.2 mol/L、0<c(Y2)<0.4 mol/L,A项、B项均错误;0<c(Z)<0.4 mol/L,C项正确;根据反应前后气体的物质的量不变可知c(X2)+c(Y2)+c(Z)=0.6 mol/L,D项错误。

3.A　根据化学平衡的建立过程可知:反应从正反应方向开始,v(正)最大,v(逆)=0,最后达平衡时,v(正)=v(逆)≠0。

4.C　SabdO表示Y向正反应方向进行时减少的浓度,而SbOd则表示Y向逆反应方向进行时增大的浓度,SaOd=SabdO-SbOd,表示Y向正反应方向进行时“净”减少的浓度,而Y的反应速率与Z的反应速率相等,则阴影部分可表示Y的浓度的减少或Z的浓度的增加,故选C。

5.B　混合气体的密度是混合气体的总质量和总体积的比,混合气体的总质量不变,总体积不变,所以混合气体的密度始终不变,故密度不变不能说明反应达到平衡状态,A错误;在恒容绝热容器中容器内的压强不变说明反应不再放出或吸收热量,则反应达到平衡状态,B正确;相同时间内,断开1 mol H—H键的同时生成2 mol H—I键都是正反应方向,故不能说明反应达到平衡状态,C错误;容器内气体的浓度c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2,不能说明反应达到平衡状态,D错误。

6.C　当v(正、HF)=2v(逆、H2O)时达到平衡状态,A项错误;B项没有说明方向,无法判断是否达到平衡,错误;当SiO2质量保持不变时,即各组分浓度均保持不变,达到平衡状态,C项正确;达到平衡状态时反应物转化为生成物的反应速率与生成物转化为反应物的反应速率相等,D项错误。

7.B　N2O4的浓度不再改变,反应达到平衡状态,A项不符合题意;NO2的分解速率和N2O4的生成速率均为正反应速率,不能作为达到平衡的标志,B项符合题意;混合气体的颜色不变,则NO2的浓度不再发生变化,反应达到平衡状态,C项不符合题意;混合气体中NO2的百分含量不变,反应达到平衡状态,D项不符合题意。

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

(2)①③

解析　(1)由题图可知10 min时反应达到平衡,v(CO)=v(CO2)===0.003 mol·L-1·min-1。由化学方程式得c(H2)=c(CO2)=0.03 mol·L-1。(2)达到平衡的标志是各物质的百分含量不变,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①③可作为判断反应达到平衡的依据。

能力提升练

1.A　反应前后气体总物质的量相同,即混合气体的压强相同,不能由此确定是否达到平衡状态,A项符合题意;反应物中A为固态物质,当混合气体的密度或平均相对分子质量不再变化时,表明反应达到平衡状态,B项、D项不符合题意;当3v逆(C)=2v正(B)时,即正、逆反应速率相等,表明反应达到平衡状态,C项不符合题意。

2.C　根据化学平衡三段式列式计算,平衡时C的浓度为0.8 mol·L-1,物质的量为1.6 mol

　　　　　　3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)

起始量(mol)　　 3　　 1　　　　 0　　 0

变化量(mol)　 1.2　　 0.4　　　 1.6　　 0.8

平衡量(mol)　 1.8　　 0.6　　　 1.6　　 0.8

根据物质的量变化量之比等于化学计量数之比可知x=4,故A正确;2 min内B的反应速率==0.1 mol·L-1·min-1,故B正确;反应前后气体总质量不变,混合气体密度不变,不能表明该反应已达到平衡状态,故C错误;B的转化率=×100%=40%,故D正确。

3.D　设X、Y的初始物质的量分别为a mol、b mol。假设X不足、Y过量,X完全反应,剩余的Y为(b-)mol,生成的Z为mol,有b-=,得a=b;假设Y不足、X过量,剩余的X为(a-3b) mol,生成的Z为2b mol,有a-3b=2b,得a=5b,由于可逆反应不能进行到底,所以1<<5。

4.C　①生成2n mol NO2时消耗n mol O2,即单位时间内O2生成和消耗量相同,达到平衡状态;②均向同一方向,无法判断是否达到平衡状态;③根据该反应的化学计量数可知,反应速率之比为2∶2∶1,但不能由此确定是否达到平衡状态;④NO2为红棕色气体,混合气体颜色不再变化,即达到平衡状态;⑤反应前后气体总体积不同,当混合气体的平均相对分子质量不再改变时,即达到平衡状态。综上①④⑤均能说明达到平衡状态。

5.A　4v正(O2)=5v正(NO)=5v逆(NO),正、逆反应速率相等,故A正确;若单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol NH3,都体现正反应方向,故B错误;达到化学平衡时,若增大容器体积,则物质的浓度减小,正、逆反应速率均减小,故C错误;化学反应速率之比等于化学计量数之比,因此3v正(NH3)=2v正(H2O),故D错误。

6.答案　(1)2A+B2C　(2)0.1 mol·L-1·min-1　(3)b、c　(4)40%

解析　(1)由题图可知2 min内消耗A、B分别为2 mol和1 mol,生成C为2 mol,即A、B、C的物质的量变化量之比为2∶1∶2,则该反应的化学方程式为2A+B2C。(2)0~2 min内,v(B)==0.1 mol·L-1·min-1。(3)v(A)=2v(B)未指明反应进行的方向,不能说明反应达到平衡状态,a错误;反应前后气体总体积不等,当容器中压强保持不变时达到平衡状态,b正确;方程式中A、C化学计量数相同,当v逆(A)=v正(C)时达到平衡状态,c正确;容器体积恒定、气体质量恒定,则混合气体密度始终保持不变,故密度不变不能说明反应达到平衡状态,d错误。(4)起始时A为5 mol,反应中消耗2 mol A,则平衡时A的转化率为×100%=40%。

7.答案　(1)3　0.03 mol·L-1·min-1　(2)0.3 mol·L-1

(3)6.5　(4)①③④

解析　　　　　2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

开始: 5 mol　　　　　 3 mol　　 0

变化: 3 mol　　　　　 1.5 mol　 3 mol

平衡: 2 mol　　　　　 1.5 mol　 3 mol

(1)反应生成了3 mol SO3,v(SO2)===0.03 mol·L-1·min-1。(2)平衡时SO3的浓度为=0.3 mol·L-1。(3)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体系压强不变,说明反应已达平衡状态;②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。