高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 化学反应的快慢和限度课时练习

十四　化学反应的限度

【学习理解】共45分

一、选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)

1．下列各组反应互为可逆反应的是(　　)

①2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O与CO2＋H2O＋Na2CO3===2NaHCO3

②SO2＋H2O===H2SO3与H2SO3===SO2＋H2O

③2SO2＋O22SO3与2SO32SO2＋O2

④NH3＋HCl===NH4Cl与NH4ClNH3↑＋HCl↑

A．①②　　　　　　 B．②③

C．②③④　　      D．①②④

解析:选B。可逆反应必须是在相同条件下同时向两个方向进行的反应。

2．(2021·宜春高一检测)在一密闭容器中进行如下反应2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应至正、逆反应速率相等时，可能存在的数据是(　　)

A．SO2为0.4 mol·L－1、O2为0.2 mol·L－1

B．SO2为0.25 mol·L－1

C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1

D．SO3为0.4 mol·L－1

解析:选B。该反应是可逆反应，不可能完全转化，因此SO2不能等于

0.4 mol·L－1、O2不能等于0.2 mol·L－1，故A不符合题意；由A项分析可知，SO2的物质的量只能在0～0.4 mol·L－1内，所以SO2可以为0.25 mol·L－1，故B符合题意；根据反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，设达到平衡时SO2为0.15 mol·L－1，则SO2浓度降低，正向移动，因此SO3浓度增加，应该大于0.2 mol·L－1，故C不符合题意；SO3为0.4 mol·L－1，根据A选项分析，不可能为端点值，故D不符合题意。

补偿训练:

假设某化学反应的反应过程如图所示。观察分析，符合图中变化的化学反应为(　　)

A．A2＋3B22AB3

B．2AB2＋B22AB3

C．2A2B＋5B2===4AB2

D．2AB2＋B2===2AB3

解析:选B。首先根据图示及选项可以判断出该反应中只有两种元素参加反应，小黑球表示B原子，大灰球表示A原子，所以反应物是B2和AB2，生成物是AB3，再结合反应后B2和AB2都有剩余，说明该反应为可逆反应，写出方程式配平即得B选项正确。

3．(2021·开封高一检测)一定条件下的密闭容器中，在下列四种状态下，可逆反应2X(g) Y(g)＋3Z(g)达到平衡状态的是(　　)

解析:选C。判断可逆反应是否达到平衡状态，可以将用不同物质表示的反应速率转化成同一物质正、逆两个方向的反应速率，若二者相等，则反应达到平衡状态。将A、B、C、D四项中的逆反应速率均转化为用X表示的逆反应速率，分别为4 mol·L－1·min－1、3 mol·L－1·min－1、1 mol·L－1·min－1、

 mol·L－1·min－1，只有C项v(正)＝v(逆)，可以说明反应达到平衡状态。

补偿训练:

已知：转化率＝某一反应物转化的量÷该反应物的初始量×100%。在一密闭容器中加入A、B、C三种气体，保持温度一定，在t1～t4时刻测得各物质的浓度如下表。据此判断下列结论不正确的是(　　)

A．在t4时刻，该反应处于化学平衡状态

B．t3时，A的转化率比B的转化率高

C．t1至t2时刻，该反应的速率为3 mol·L－1·s－1

D．该反应的化学方程式是2A(g)＋B(g) C(g)

解析:选C。由表中数据可知，在t3时刻开始，该反应中各组分的浓度保持不变，处于化学平衡状态，A正确； t3时，A的转化率(×100%≈66.7%)比B的转化率(×100%＝40%)高，B正确；化学反应速率必须指明以哪种反应物来表示，C不正确；达平衡时A、B、C的物质的量浓度改变的量之比为4∶2∶2＝2∶1∶1，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，故该反应的化学方程式是2A(g)＋B(g) C(g)，D正确。

4．(2021·潍坊高一检测)一定温度下，可逆反应A2(g)＋B2(g) 2AB(g)达到平衡状态的标志是(　　)

A．单位时间内生成n mol A2，同时生成n mol AB

B．单位时间内生成2n mol AB，同时生成n mol B2

C．体系内的总压强不随时间变化

D．单位时间内生成n mol A2，同时生成n mol B2

解析:选B。化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质浓度不变，由此衍生的一些物理量不变，注意此化学方程式的特点是反应前后气体体积不变。单位时间内生成n mol A2，同时生成n mol AB，正逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，故A项错误；单位时间内生成2n mol AB，同时生成n mol B2，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B项正确；反应前后气体体积相等，所以压强不变不能说明各组分浓度不变，反应不一定达到平衡状态，故C项错误；单位时间内生成n mol A2，同时生成n mol B2，都是逆反应方向，无法证明是否达到平衡状态，故D项错误。

5．如图所示是425 ℃时，在1 L密闭容器中发生化学反应的浓度随时间的变化示意图。

下列叙述错误的是(　　)

A．图①中t0时，三种物质的物质的量相同

B．图①中t0时，反应达到平衡状态

C．图②中的逆反应为H2(g)＋I2(g) 2HI(g)

D．图①②中当c(HI)＝3.16 mol·L－1时，反应达到平衡状态

解析:选B。图①中t0时，H2、I2、HI的物质的量相等但未保持不变，没有达到平衡状态，B项错。

二、非选择题(本题共1小题，共15分)

6．在一体积为10 L的容器中，通入一定量的CO和H2O，850 ℃时发生反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)。

(1)CO和H2O浓度变化如图，则0～4 min的平均反应速率v(CO)＝_____________ mol·L－1·min－1。

(2)如图中4～5 min该反应________(填“是”或“否”)处于平衡状态，判断理由是__________________________________________________________________。

解析:(1)v(CO)＝＝

＝0.03 mol·L－1·min－1。

(2)平衡时，反应物或生成物的浓度不再发生改变。

答案：(1)0.03　(2)是　c(CO)和c(H2O)不发生变化

【应用实践】共35分

一、选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分)

7．(2021·泰州高一检测)在密闭容器中发生反应X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1和0.2 mol·L－1，则平衡时各物质的浓度不可能是(　　)

A．X为0.2mol·L－1

B．Y为0.1mol·L－1

C．Z为0.3mol·L－1

D．Z为0.1mol·L－1时，Y为0.45 mol·L－1

解析:选A。若将0.2 mol·L－1的Z完全转化为X和Y。此时，X的物质的量浓度为0.2 mol·L－1，Y的物质的量浓度为0.6 mol·L－1，而该反应为可逆反应，故X的物质的量浓度一定小于0.2 mol·L－1，同理，Y的物质的量浓度小于

0.6 mol·L－1，Z的物质的量浓度小于0.4 mol·L－1。

8．(2021·宜春高一检测)在一定温度下的某容积不变的密闭容器中，建立化学平衡：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)。不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是(　　)

A．体系的压强不再发生变化

B．v正(CO)＝v逆(H2O)

C．生成n mol CO的同时生成n mol H2

D．反应体系的密度不再改变

解析:选C。反应无论达到平衡，还是未达到平衡，生成n mol CO的同时都会生成n mol H2。

9．(双选)由γ­羟基丁酸(HOCH2CH2CH2COOH，液态)生成γ­丁内酯(液态)的反应如下：HOCH2CH2CH2COOH＋H2O(l)，在25 ℃，溶液中γ­羟基丁酸的初始浓度为0.18 mol·L－1，随着反应的进行，测得γ­丁内酯的浓度随时间的变化如表所示(忽略溶液体积的变化)，下列说法正确的是(　　)

A．在80～100 min内，以γ­丁内酯的浓度变化表示的反应速率为

0.0005 mol·L－1 min－1

B．在160 min时，γ­羟基丁酸的转化率约为57.8%

C．在25 ℃，生成的γ­丁内酯与生成的水的物质的量之比保持不变，反应达到平衡状态

D．为加快γ­羟基丁酸的反应速率，可以适当升温或加压

解析:选A、B。在80～100 min内，以γ­丁内酯的浓度变化表示的反应速率为 mol·L－1·min－1＝0.0005 mol·L－1min－1，故A正确；前160 minγ­丁内酯的浓度变化为0.104 mol·L－1，则γ­羟基丁酸的变化浓度也为

0.104 mol·L－1，转化率为×100%≈57.8%，故B正确；伴随反应的进行，生成的γ­丁内酯与生成的水的物质的量之比始终是1∶1，则不能根据两者的物质的量之比始终不变判断反应达到平衡状态，故C错误；反应体系中的物质都为液态，不能加压加快反应速率，故D错误。

补偿训练:

(2021·上饶高一检测)某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，下列有关说法错误的是(　　)

A．该反应的化学方程式为3X＋Y===2Z

B．2 min时，反应达最大限度，但化学反应仍在进行

C．反应开始至2 min，Z的反应速率为0.05 mol·L－1·min－1

D．反应达到平衡时，压强是开始时的0.9倍

解析:选A。分析图知Δn(X)＝0.3 mol、Δn(Y)＝0.1 mol、Δn(Z)＝0.2 mol，所以三者化学系数之比为3∶1∶2，该反应是可逆反应，化学方程式为3X＋Y

2Z，A项错误；2 min时，反应达平衡，但化学反应没有停止，仍在进行，B项正确；v(Z)＝＝＝0.05 mol·L－1·min－1，C项正确；根据图可知，开始时气体总物质的量为2 mol；平衡后气体总物质的量为0.9 mol＋0.7 mol＋0.2 mol＝1.8 mol，＝＝＝0.9，D项正确。

10．(双选)180 ℃时将0.5 mol H2和1 mol CO2通入1 L的恒容密闭容器中，反应生成甲醇蒸汽(CH3OH)和某无机副产物，测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所示，下列说法中正确的是(　　)

A．该反应的化学方程式：CO2＋3H2CH3OH＋H2O

B．在0～3 min内H2的平均化学反应速率为0.1 mol·L－1·min－1

C．当容器内混合气体密度不再变化时，表明反应已经达到平衡状态

D．在3～10 min内，反应仍未达到平衡状态

解析:选A、B。由图知，消耗n(CO2)＝(1－0.9) mol＝0.1 mol，消耗n(H2)＝(0.5－0.2) mol＝0.3 mol，生成n(CH3OH)＝0.1 mol，同一反应中参加反应的各物质的物质的量之比等于其分子个数之比，则n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)＝

0.1 mol∶0.3 mol∶0.1 mol＝1∶3∶1，根据原子守恒知，还生成H2O，所以反应化学方程式为CO2＋3H2CH3OH＋H2O，故A正确；v(H2)＝＝＝0.1 mol·L－1·min－1，故B正确；反应前后气体总质量不变、容器体积不变，则反应前后气体密度始终不变，所以气体密度不能作为平衡状态的判断标准，故C错误；在3 min时各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，则在3～10 min内，反应达到平衡状态，故D错误。

二、非选择题(本题共1小题，共15分)

11．(2021·大同高一检测)甲醇(CH3OH)可作为新型汽车动力燃料，如图是甲醇在工业上的制备过程：

请回答下列问题：

(1)在一定条件下反应室Ⅰ中发生反应：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)。将1 mol CH4和2 mol H2O通入反应室Ⅰ(设反应室容积为10 L)，10 min末有

0.1 mol CO生成，则10 min内反应的平均速率v(H2)＝________ mol·L－1·min－1。

(2)在容积不变的条件下，不能说明反应室Ⅰ中的反应已达到平衡状态的是__________(填字母)。

a．CO的物质的量不再改变

b．容器内的压强保持不变

c．CH4的消耗速率与生成速率相等

d．容器内的密度保持不变

(3)在容积为1 L的反应室Ⅱ中充入1 mol CO与2 mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，当反应达平衡时，CO的转化率为80%，则平衡前后的压强之比为__________(最简整数比)。

解析:(1)10 min内v(CO)＝＝＝0.001 mol·L－1·min－1，根据反应速率之比等于化学计量数之比，所以v(H2)＝3v(CO)＝3×0.001 mol·L－1·min－1＝0.003 mol·L－1·min－1。

(2) CO是生成物，若未达到平衡，则CO的物质的量就会发生变化，所以CO的物质的量不再改变，说明反应达到平衡状态，a不符合题意；该反应在恒容密闭容器中进行，反应前后气体的物质的量改变，若容器内的压强保持不变，说明气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，b不符合题意；CH4的消耗速率与生成速率相等，则甲烷的物质的量不变，反应处于平衡状态，c不符合题意；反应在恒容密闭容器内进行，反应混合物都是气体，无论反应是否进行，也无论反应是否处于平衡状态，容器内的密度始终保持不变，因此不能根据气体密度不变判断平衡状态，d符合题意。

(3)　　　CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)

开始/mol    1            2         0

转化/mol    0.8        1.6         0.8

平衡/mol    0.2        0.4         0.8

平衡时气体的总物质的量为n(后)＝0.2 mol＋0.4 mol＋0.8 mol＝1.4 mol，反应开始时的总物质的量为n(前)＝1 mol＋2 mol＝3 mol，由于容器的容积不变，所以反应前后的压强比等于气体的物质的量的比，故p(前)∶p(后)＝n(前)∶n(后)＝3∶1.4＝15∶7。

答案：(1)0.003　(2)d　(3)15∶7

【迁移创新】共20分

非选择题(本题共1小题，共20分)

12．(2021·青岛高一检测)某温度时，向某V L的密闭容器中充入3 mol H2(g)和

3 mol I2(g)，发生反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，已知生成2 mol HI时，该反应放出的热量为26.5 kJ，

测得各物质的物质的量浓度与时间变化的关系如图所示。请回答下列问题：

(1)V＝__________L。

(2)该反应达到最大限度的时间是______s，该段时间内的平均反应速率v(HI)＝______mol·L－1·s－1。

(3)该反应达到平衡状态时，________________(填“吸收”或“放出”)的热量为________ kJ。

(4)判断反应达平衡的依据是__________(填序号)。

①H2消耗的速率和I2消耗的速率相等　②H2、I2、HI的浓度比为1∶1∶2　③H2、I2、HI的浓度都不再发生变化　④该条件下正、逆反应速率都为零　

⑤混合气体的平均相对分子质量不再发生变化　⑥气体的颜色不再发生变化

解析:(1)根据图可知，氢气和碘的初始物质的量浓度为1 mol·L－1，所以容器的体积＝＝3 L。

(2)当反应达到平衡状态时，各物质的浓度不变，根据图像可知，反应达到最大限度的时间为5 s，v(HI)＝＝＝0.316 mol·L－1·s－1。

(3)该反应的正反应是放热反应，所以当反应达到平衡状态时会放出热量，根据碘化氢的物质的量和反应热之间的关系式得，放出的热量为≈62.8 kJ。

(4)H2消耗的速率和I2消耗的速率相等，都是正反应，不能判断反应达到平衡状态，故①错误；H2、I2、HI的浓度之比为1∶1∶2，该反应不一定达到平衡状态，还与反应物初始浓度及转化率有关，故②错误；H2、I2、HI的浓度都不再发生变化，该反应正、逆反应速率相等，达到平衡状态，故③正确；正、逆反应速率都为零，该反应没有开始进行，所以一定没有达到平衡状态，平衡状态下正、逆反应速率相同且不为0，故④错误；反应前后气体质量和气体物质的量不变，混合气体的平均相对分子质量始终不发生变化，故⑤错误；气体的颜色不再发生变化，说明碘单质浓度不变，说明反应达到平衡状态，故⑥正确。

答案：(1)3　(2)5　0.316　(3)放出　62.8　(4)③⑥