化学选择性必修1第二节 化学平衡第1课时达标测试

第二节　化学平衡

第1课时　化学平衡状态　化学平衡常数

基础巩固

1.在一定条件下,向某容器中充入N2和H2合成NH3,以下叙述错误的是(　　)。

A.开始反应时,正反应速率最大,逆反应速率为0

B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后减小为0

C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后保持恒定

D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后与逆反应速率相等且都保持恒定

答案:B

解析:随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,正反应速率逐渐减小,最后保持恒定,但不为0,B项错误。

2.某温度下,向容积为1 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3,当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%,则该温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数为(　　)。

A.8.0×102 B.1.6×103

C.3.2×103 D.4.0×102

答案:B

解析:设反应达到平衡时生成O2的物质的量为xmol。

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

起始/mol 0.10 0 0

平衡/mol 0.10-2x 2x x

×100%=20%　x=0.01

K=

所以逆反应的平衡常数为1600,B项正确。

3.关于反应Fe2O3(s)+CO(g)2FeO(s)+CO2(g)的平衡常数表达式的几种写法,其中正确的是(　　)。

①K=

②K=

③K=

④K=

⑤K=　

⑥K=

A.①③⑤ B.②④⑥

C.⑤ D.⑥

答案:C

解析:Fe2O3和FeO均为固体,其浓度通常认为是常数,不写入平衡常数表达式中。平衡常数K等于生成物平衡浓度的幂之积除以反应物平衡浓度的幂之积。

4.下列关于平衡常数K的说法中,正确的是(　　)。

①平衡常数K只与反应本身及温度有关　②改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K　③加入催化剂不改变平衡常数K　④平衡常数K只与温度有关,与反应的本身及浓度、压强无关

A.①② B.②③

C.③④ D.①③

答案:D

解析:平衡常数K是反映可逆反应限度的一个特征物理量,由反应本身决定,只受温度影响。催化剂不能使化学平衡发生移动,加入催化剂不改变平衡常数K。

5.在一定温度下向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体发生如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),下列描述能说明此反应一定达到平衡状态的是(　　)。

A.容器内压强随时间变化而变化

B.容器内各物质的浓度不随时间变化

C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2

D.单位时间内消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z

答案:B

解析:A项中压强仍在变化,说明反应未达到平衡状态;B项中各物质的浓度不随时间变化说明反应达到平衡状态;C项中X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2不能说明反应达到平衡状态;D项描述的都是正反应速率,不能说明反应达到平衡状态。

6.一定温度下,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;题述反应是起始时充入1molN2O4,正反应速率应是逐渐减小直至不变,③曲线趋势不正确。

7.在恒温恒容下的密闭容器中,进行可逆反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH<0。下列选项中的描述不能说明反应已达到平衡状态的是(　　)。

A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等

B.反应器中压强不随时间变化而变化

C.混合气体平均摩尔质量保持不变

D.混合气体颜色深浅保持不变

答案:A

解析:达到平衡时对某一物质而言,其正、逆反应速率相等,根据热化学方程式,平衡时生成O2的速率是消耗NO2的速率的,A项中生成NO2的速率和生成O2的速率相等时v(正)<v(逆),A项描述说明反应未达到平衡状态。反应前后气体体积不相等,当体系中总的物质的量保持不变,总压强也保持不变时,说明反应已达到平衡状态;而混合气体的总质量不变,当平均摩尔质量保持不变,说明反应已达到平衡状态;混合气体颜色深浅保持不变,说明NO2(g)的浓度不再变化,反应已达到平衡状态。

8.在一定条件下,在密闭容器中进行反应X2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是(　　)。

A.Z为0.2 mol·L-1

B.Y2为0.35 mol·L-1

C.X2为0.3 mol·L-1

D.Z为0.4 mol·L-1

答案:A

解析:利用极值法分析。平衡时,X2的浓度范围是0<c(X2)<0.2mol·L-1,Y2的浓度范围是0.1<c(Y2)<0.3mol·L-1,Z的浓度范围是0<c(Z)<0.4mol·L-1。只有A项符合题意。

9.(1)已知448 ℃时,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K1=49,则该温度下反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数K2=　　　　　;反应H2(g)+I2(g)HI(g)的平衡常数K3=　　　　　　　　。 

(2)已知下列反应的平衡常数:

H2(g)+S(s)H2S(g)　K4

S(s)+O2(g)SO2(g)　K5

则反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数K6=　　　　(用K4、K5表示)。 

答案:(1)　7　(2)

解析:(1)第2个反应与第1个反应互为逆反应,其平衡常数互为倒数关系,第3个反应中各物质的化学计量数与第1个相比,减少为一半,平衡常数也会发生变化,得K3=,代入K1=49,得K3=7。(2)写出K4、K5和K6的表达式:K4=,K5=,K6=,得K6=。

10.(1)在一定温度下,氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应:

Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)

①反应的平衡常数表达式为K=　　　　　　　。 

②该温度下,在2 L盛有Fe2O3粉末的密闭容器中通入CO气体,则10 min内CO2的平均反应速率为0.015 mol·L-1·min-1,10 min后生成了单质铁　　　 g。 

(2)能说明上述反应已达到平衡状态的是　　　。 

A.CO的生成速率与CO2的生成速率相等

B.CO生成速率与CO2消耗速率相等

C.CO的质量不变

D.体系的压强不再发生变化

E.气体密度不再变化

答案:(1)①　②11.2　(2)ACE

解析:(1)①固体、液体纯物质的浓度可看作常数,所以K中不出现Fe2O3(s)和Fe(s),K=;

②10min内生成CO2的物质的量为

0.015mol·L-1·min-1×10min×2L=0.3mol,由以下关系式:

2Fe　~　3CO2

2mol 3mol

0.2mol0.3mol

m(Fe)=0.2mol×56g·mol-1=11.2g。

(2)CO生成速率为逆反应速率,CO2生成速率为正反应速率,且CO、CO2的化学计量数相等,则v正(CO2)=v逆(CO),达到化学平衡;v生成(CO)=v逆(CO),v消耗(CO2)=v逆(CO2),无法说明是否达到化学平衡;m(CO)不变,则n(CO)不变,反应达到平衡;该反应是气体体积不变的反应,反应任意时刻,体系的压强均相同;ρ=,当m(气体)不变时,反应即达到平衡,达到平衡时,ρ不再变化。

能力提升

1.(双选)在一定温度下的密闭容器中,加入1 mol CO与1 mol H2O发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),5 s后达到平衡时测得n(H2)为0.5 mol,下列说法正确的是(　　)。

A.在该温度下平衡常数K=1

B.v(CO)=0.1 mol·L-1·s-1

C.CO的转化率为50%

D.再投入8 mol H2O,CO的转化率增大为88.9%

答案:AC

解析:

CO(g)     +      H2O(g)        CO2(g)     +         H2(g)

起始/mol 1 1 0 0

转化/mol 0.5 0.5 0.5 0.5

平衡/mol 0.5 0.5 0.5 0.5

K==1,A项正确;CO的转化率为×100%=50%,C项正确;再投入8molH2O,即投入1molCO与9molH2O发生反应,设平衡时CO转化的物质的量为xmol,利用平衡常数列式:=1,解得x=0.9,CO的转化率为90%,D项错误;因容器容积未知,B项错误。

2.(双选)在温度一定时,反应N2O4(g)2NO2(g)平衡体系中NO2的体积分数φ(NO2)随压强的变化情况如图所示(实线上的点表示对应压强下的平衡点),下列说法正确的是(　　)。

A.A、C两点的正反应速率的关系为v(A)>v(C)

B.A、B、C、D、E各状态中,v(正)<v(逆)的是状态D

C.维持p1不变,E→A所需时间为x;维持p2不变,D→C所需时间为y,则x<y

D.使C状态到达A状态,可选用的条件是减小压强,由p2无限缓慢降压至p1

答案:BD

解析:有气体参加的化学反应,增大压强,反应速率增大,A点的压强小于C点,故v(A)<v(C),A项错误;由图像可知,A、B、C点表示反应达到平衡状态,其v(正)=v(逆),E点时反应正向进行,即v(正)>v(逆),D点时反应逆向进行,即v(正)<v(逆),B项正确;由于p2>p1,故p2时反应速率大,达到平衡所需时间y<x,C项错误。

3.将一定量的SO2和0.7 mol氧气充入一定容积的密闭容器中,550 ℃时,在催化剂作用下发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。反应达到平衡后,将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液,气体体积减小了21.28 L;再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减小了5.6 L。(以上气体体积均已转化为标准状况下的体积,计算结果保留一位小数)

请回答下列问题。

(1)判断该反应达到平衡状态的标志是　　　。 

A.SO2和SO3浓度相等

B.SO2百分含量保持不变

C.容器中气体的压强不变

D.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等

E.容器中混合气体的密度保持不变

(2)求该反应达到平衡时SO2的转化率(用百分数表示)。

(3)若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液,生成沉淀多少克?

答案:(1)BC

(2)消耗O2的物质的量:

0.7 mol-=0.45 mol。

生成SO3的物质的量:0.45 mol×2=0.9 mol。

SO2和SO3的物质的量之和:=0.95 mol。

反应前SO2的物质的量:0.95 mol。

SO2的转化率:×100%=94.7%。

(3)在给定的条件下,溶液呈强酸性,BaSO3不会存在。因此BaSO4的质量为0.9 mol×5%×233 g·mol-1≈10.5 g。

解析:(1)判断反应是否达到平衡状态的标志,一是正、逆反应速率相等,二是各成分含量保持不变。浓度相等不能作为达到平衡状态的标志,A不正确;由于是气体体积不相等的反应,压强不变可以作为达到平衡状态的标志;D项中均表示正反应速率,不正确。由于均为气体反应,气体的质量守恒,体积不变,密度不变,不能作为达到平衡状态的标志。