苏教版 (2019)第二单元 化学反应的方向与限度练习

2.2.2 化学平衡状态（2）

A组

1．可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系式中能说明反应已达到平衡状态的是(　　)

A．av正(A)＝bv正(B)   B．bv正(A)＝av逆(B)

C．av正(C)＝cv正(A)   D．av正(A)＝bv逆(B)

答案：B

解析：当正反应速率等于逆反应速率时，可逆反应达到平衡状态。正、逆反应速率相等有以下几种表现形式：若用同一物质表示：v正＝v逆；若用不同物质表示v逆∶v正＝化学方程式中的化学计量数之比。根据化学方程式中A、B、C间的计量关系，可知上述四个选项中，只有bv正(A)＝av逆(B)表示正、逆反应速率相等。

2．能够说明一个可逆反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)已达到平衡状态的是(　　)

A．1 mol H—H键断裂的同时有1 mol H—I键形成

B．1 mol H—H键断裂的同时有2 mol H—I键形成

C．1 mol I—I键断裂的同时有2 mol HI键形成

D．1 mol H—H键断裂的同时有1 mol I—I键形成

答案：D

解析：断裂反应物的化学键和形成生成物的化学键都表示正反应，断裂生成物的化学键和形成反应物的化学键都表示逆反应，只要抓住反应方向相反和物质的生成和消耗量符合反应方程式，问题便可解决。

3．在一定条件下，密闭容器中进行可逆反应：N2＋3H22NH3，下列说法能说明该反应已达到化学反应限度的是(　　)

A．反应物浓度等于生成物浓度

B．容器中N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2

C．单位时间生成n mol N2，同时生成3n mol H2

D．H2的生成速率等于NH3的生成速率的1.5倍

答案：D

4．可逆反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)在密闭容器中进行，下列能说明该反应已达到平衡状态的是(　　)

A．容器内压强不随时间变化而变化

B．混合气体总分子数不随时间变化而变化

C．混合气体的颜色不再改变

D．c(H2)与c(I2)保持相等

答案：C

解析：该反应为体积不变的反应，总分子数不变、压强不变不证明平衡已建立，H2、I2都是生成物且计量数相等，二者浓度相等也不能证明平衡已建立。

5．在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol O2和2 mol NO，发生如下反应：O2(g)＋2NO(g)2NO2(g)，此反应不一定达平衡的是(　　)

A．容器内压强不随时间变化

B．容器内各物质的浓度不随时间变化

C．容器内O2、NO、NO2的浓度之比为1∶2∶2

D．单位时间内生成1 mol O===O，同时生成2 mol NO2

答案：C

解析：A项，该反应气体数目有变化，当容器内压强不随时间变化时，必达平衡；B项必达平衡；C项中，其比例是反应方程式中的系数比，此时，不能反映量已固定，所以，不一定是平衡状态；D项，O===O的生成是逆向反应，生成NO2是正向反应，比例1∶2与化学方程式系数相符，必是平衡状态。

6．3 mol H2和1 mol N2放入密闭容器中，使用催化剂发生反应：N2＋3H22NH3，从反应开始到平衡过程中，不可能出现的是(　　)

A．2 mol NH3                   B．0.5 mol NH3

C．0.9 mol N2                   D．H2和NH3物质的量相等

答案：A

解析：可逆反应不可能进行到底。当生成2 mol NH3时，N2和H2的物质的量均为0，这种情况不可能出现。

7．一定条件下，在体积为1 L的密闭容器中，1 mol X和1 mol Y进行反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)，下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是(　　)

A．X的百分含量不再发生变化

B．c(X)∶c(Y)∶c(Z)＝2∶1∶1

C．容器内原子总数不再发生变化

D．同一时间内消耗2n mol X的同时生成n mol Z

答案：A

解析：反应过程中原子个数守恒，所以C不合题意；消耗2n mol X与生成n mol Z是同一反应方向，也不能说明反应已达平衡；浓度之比为2∶1∶1，不能说明浓度保持不变。

8．恒温恒容的情况下，反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到平衡状态的标志是(　　)

A．容器内气体的密度不随时间而变化

B．容器内的总压强不随时间而变化

C．单位时间内生成2n mol AB的同时，生成n mol的B2

D．A2、B2、AB的反应速率比为1∶1∶2的状态

答案：C

解析：ρ＝，m、V始终不变，则ρ始终不变；该反应是等体反应，所以总压强始终不变；单位时间内生成2n mol AB(正向反应速率)，同时生成n mol B2(逆向反应速率)，二者反应速率相等，说明反应已达平衡；无论是否达到化学平衡，三者反应速率之比始终为1∶1∶2。

9．已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0，下列说法不正确的是(　　)

A．升高温度可使该反应的逆反应速率降低

B．反应达平衡后，CO的反应速率保持不变

C．使用高效催化剂可有效提高正、逆反应速率

D．单位时间内消耗CO和N2的物质的量之比为2∶1时，反应达到平衡

答案：A

解析：此反应的正反应是放热反应，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡逆移，故A错；加入催化剂，能同等程度地提高正、逆反应速率，故C正确；平衡时，各成分的反应速率保持不变，但不为0，故B正确；消耗CO为v(正)，消耗N2为v(逆)，当单位时间内消耗CO和N2的物质的量之比为2∶1时，均换算为CO的反应速率，得v(正)＝v(逆)，达平衡，故D正确。

10．一定条件下，在密闭恒容的容器中，发生反应：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g)　ΔH<0，能表示该反应达到平衡状态的是(　　)

A．v逆(N2)＝v正(H2)

B．v正(HCl)＝4v正(SiCl4)

C．混合气体密度保持不变

D．c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6

答案：C

解析：利用化学反应速率之比等于化学方程式的计量系数之比可知A项错误；B项均表示正反应，无论反应是否处于平衡状态都成立；D项表示的浓度关系与是否平衡无关；混合气体密度不变说明容器中气体质量不变，而平衡移动则气体质量改变，所以C项表示达到平衡状态。

11．一定温度下，在2 L的恒容密闭容器内发生的反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。

请回答下列问题：

(1)该反应的化学方程式为________________________________。

(2)在t2时刻存在的等量关系是____________，此时反应是否达到化学平衡状态？________(填“是”或“否”)。

(3)在t3时刻v正________(填“>”、“<”或“＝”)v逆，理由是______________________。

答案：(1)2NM

(2)n(M)＝n(N)　否

(3)＝　M和N的物质的量不再发生变化，所以反应已达到平衡状态，故v正＝v逆

解析：(1)当N减少4 mol时，M增加2 mol，所以化学方程式为2NM。

(2)t2时刻，n(M)＝n(N)＝4 mol，t2时刻后，N物质的量继续减小，M物质的量继续增加，故仍未达到平衡。

(3)t3时刻时，M和N的物质的量均不再发生变化，所以反应已达到平衡状态。

B组

12．在两个恒容的密闭容器中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混合气体密度不变　⑦单位时间内，消耗水蒸气质量与生成氢气质量比为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

答案：D

解析：甲容器中，碳为固态，该可逆反应属于气体体积不相等的反应；乙容器中，反应属于等气体分子数反应，气体相对分子质量、密度、压强都始终不变，①②⑥错误；各组分浓度相等，不能判断反应达到平衡状态，③错误；对于任何一个可逆反应，随着反应进行，体系温度会发生变化，当温度不改变时，说明反应达到平衡状态，④正确；生成氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍，经转化，水中氢氧键断裂速率等于生成氢氧键速率，达到平衡状态，⑤正确；消耗水蒸气与生成氢气是同一方向，不能判断达到平衡状态，⑦错误。

13．在一定温度下，向2 L固定容积的密闭容器中通入1 mol CO2、3 mol H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0。能说明该反应已达到平衡状态的是(　　)

A．混合气体的平均相对分子质量不变

B．体系中＝，且保持不变

C．混合气体的密度不随时间变化

D．单位时间内有n mol H—H键断裂，同时有n mol O—H键生成

答案：A

解析：A项，是变量，当不变，可以说明反应已达平衡；B项，是不变量()，不能说明反应是否达平衡；C项，ρ是不变量，不能说明反应是否达平衡；D项，二者均表示v正，不能说明反应是否达平衡。

14．恒温恒容下，将2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生如下反应：

2A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)，2 min时反应达到平衡状态，此时剩余1.2 mol B，并测得C的浓度为1.2 mol·L－1。

（1）从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为_____________________。

（2）x＝________。

（3）下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是________。

A．压强不再变化                     

B．气体密度不再变化

C．气体的平均相对分子质量不再变化　　

D．A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1

答案：(1)0.6 mol/(L·min)   　(2)3　   (3)BC

解析：(1)较为简单，依据公式即可得出结果。在(2)中，列出反应的化学方程式，求解：

　　　　　　　2A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)

起始量(mol):    2     2            0

转化量(mol):    1.6   0.8           2.4

平衡量(mol):    0.4   1.2           2.4

由于转化量之比等于化学计量数之比，即0.8∶2.4＝1∶x，解得x＝3。

在(3)中，由于反应前后气体体积相同，故A项不可作为反应达到平衡状态的标志，又无论反应是否达到平衡，恒有A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1。

15．将一定量的SO2和含0.7 mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中，550 ℃时，在催化剂作用下发生反应：2SO2＋O22SO3。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减少了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，气体的体积又减少了5.6 L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。

请回答下列问题：

（1）判断该反应达到平衡状态的标志是________。(填字母)

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）开始时，SO2的物质的量为_________，平衡时，O2的物质的量为_________。

答案：（1）bc    （2）0.95mol     0.25mol

解析：(1)由定义判断b正确；由于恒温恒容下的非等体积反应，压强不变说明气体的总物质的量不变，反应达平衡，c正确；由ρ＝中m和V都是定值，故ρ也始终不变，无法判断是否达到平衡，e错误；SO2和SO3的浓度大小关系不能作为平衡判定标志，a错；d中SO3的生成速率和SO2的消耗速率任意时间点都相等，d错。

(2)由信息知消耗氧气的物质的量：0.7 mol－＝0.45 mol；反应达平衡时SO2和SO3的总物质的量为：＝0.95 mol，因为SO2和SO3的消耗和生成关系为1∶1，所以初始SO2的总量也是0.95 mol；平衡时，O2的物质的量为：=0.25mol。