高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡精品第1课时练习题

第二节　化学平衡

第1课时　化学平衡状态　化学平衡常数

课后·训练提升

基础巩固

1.在平衡体系2NO(g)+O2(g)2NO2(g)中通入18O组成的氧气,重新达到平衡后,则18O(　　)。

A.只存在于O2中

B.只存在于NO2中

C.只存在于O2和NO2中

D.存在于NO、O2、NO2中

答案:D

解析:由于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)是可逆反应,在通入18O2后,18O会随着正、逆反应的进行,存在于NO、O2、NO2中。

2.在一定条件下,某密闭容器中发生可逆反应2X(g)+2Y(g)3Z(g)+2W(g),X、Y的初始浓度分别为2.5 mol·L-1和2.0 mol·L-1,达到平衡后,下列各生成物的浓度数据中肯定错误的是(　　)。

A.c(Z)=1.5 mol·L-1 B.c(Z)=2.4 mol·L-1

C.c(W)=1.6 mol·L-1 D.c(W)=2.0 mol·L-1

答案:D

解析:可逆反应中,反应物不可能完全转化。由于反应中X、Y按物质的量之比1∶1反应,所以X过量,若Y完全反应,则c(Z)=3.0 mol·L-1,c(W)=2.0 mol·L-1。但Y不可能完全反应,所以0<c(Z)<3.0 mol·L-1,0<c(W)<2.0 mol·L-1,D项错误。

3.一定温度下,在某固定容积的密闭容器中发生可逆反应A(s)+3B(g)3C(g),该反应达到平衡状态的标志是(　　)。

A.密闭容器内物质的总质量不再改变

B.密闭容器内气体的压强不再改变

C.密闭容器内混合气体的总物质的量不再改变

D.密闭容器内混合气体的质量不再改变

答案:D

解析:根据质量守恒定律可知,反应前后物质的总质量相等,A项不能作为反应达到平衡状态的标志;该反应前后气体分子数相等,反应过程中混合气体的总物质的量始终不变,密闭容器内气体的压强也不变,B、C两项不能作为反应达到平衡状态的标志;由于有固体物质参加反应,所以达到平衡前混合气体的质量是不断变化的,若混合气体的质量不再变化,则说明反应达到了平衡状态,D项正确。

4.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,若增大容器容积,则正反应速率减小,逆反应速率增大

D.化学反应速率的关系是2v正(NH3)=3v正(H2O)

答案:A

解析:根据用不同物质表示同一反应速率时的关系可知,v逆(O2)∶v逆(NO)=5∶4,v逆(NO)=v逆(O2),代入A项中表达式知v正(O2)=v逆(O2),A项正确;NO的生成与NH3的消耗同时表示正反应速率,B项不正确;达到平衡时,增大容器容积,反应物、生成物浓度同时减小,正、逆反应速率同时减小,C项不正确;在反应的任意状态总有v正(NH3)∶v正(H2O)=4∶6,即3v正(NH3)=2v正(H2O),D项不正确。

5.下列说法中,可以证明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是(　　)。

A.1个N≡N断裂的同时,有3个H—H形成

B.1个N≡N断裂的同时,有3个H—H断裂

C.3个H—H形成的同时,有6个N—H断裂

D.1个N≡N断裂的同时,有6个N—H形成

答案:A

解析:B项,指的均是正反应速率;C项,指的均是逆反应速率;D项,指的均是正反应速率。

6.生产硫酸的工艺流程中,反应之一是2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-190 kJ·mol-1。下列描述中能说明上述反应已达到平衡状态的是(　　)。

A.v正(O2)=2v逆(SO3)

B.容器中气体的平均摩尔质量不随时间而变化

C.如果容器容积是固定的,那么混合气体的密度不随时间而变化

D.单位时间内生成n mol SO3的同时生成n mol O2

答案:B

解析:达到化学平衡状态的标志:正反应速率等于逆反应速率。v正(O2)=2v逆(SO3)时,正、逆反应速率不相等,A项错误;容器中气体的平均摩尔质量不随时间而变化,说明平衡混合物中各组分含量不变,反应达到平衡状态,B项正确;气体的密度=,根据质量守恒定律,反应过程中气体的总质量不变,容器容积不变,气体的密度不会发生变化,故容器中气体的密度不随时间而变化,不能说明反应达到平衡,C项错误;生成n mol SO3的同时生成n mol O2,正、逆反应速率不相等,反应没有达到平衡状态,D项错误。

7.在一定温度下,反应H2(g)+X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的HX(g)通入容积为1.0 L的密闭容器中,在该温度时HX(g)的最大分解率接近于(　　)。

A.5% B.17% 

C.25% D.33%

答案:B

解析:相同温度下,反应H2(g)+X2(g)HX(g)的平衡常数为10,则HX(g)H2(g)+X2(g)的平衡常数为。设达到平衡时氢气的浓度为x mol·L-1。

　　　　　　 HX(g)  H2(g) +  X2(g)

c始/(mol·L-1) 1 0 0

c变/(mol·L-1) 2x x x

c平/(mol·L-1) 1-2x x x

,x=,

得出HX的分解率为≈17%。

8.已知下列反应的平衡常数:

H2(g)+S(s)H2S(g)　K1

S(s)+O2(g)SO2(g)　K2

则反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数为(　　)。

A.K1+K2 B.K1-K2

C.K1K2 D.

答案:D

解析:由平衡常数的定义可知:K1=,K2=,反应H2+SO2O2+H2S的平衡常数K=,可知K=。

9.某温度下,反应SO2(g)+O2(g)SO3(g)的平衡常数K1=50,在同一温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2的值为(　　)。

A.2 500 B.100

C.4×10-4 D.2×10-2

答案:C

解析:K2===4×10-4。

10.一定温度下,在容积为V L的密闭容器中进行反应:aN(g)bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示。

(1)此反应的化学方程式中=　　　　。 

(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为　　　　　　　。 

(3)下列叙述中能说明上述反应已达到平衡状态的是　　　　。 

A.反应中M与N的物质的量之比为1∶1

B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化

C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化

D.单位时间内每消耗a mol N,同时生成b mol M

答案:(1)2　(2) mol·L-1·min-1　(3)C

解析:(1)=2。

(2)v(M)== mol·L-1·min-1。

(3)该反应反应前后气体体积发生改变,因此混合气体的总物质的量会发生改变,当混合气体的总物质的量不变时反应达到平衡状态。

11.现有反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),523 K时,将10 mol PCl5注入容积为2 L的密闭容器中,平衡时压强为原来的1.5倍。

(1)该温度下该反应的平衡常数K为　　　　; 

(2)PCl5的平衡转化率为　　　　。 

答案:(1)2.5　(2)50%

解析:设达到平衡时PCl5的转化浓度为x mol·L-1,则

　　　　　　　        PCl5(g) PCl3(g)+  Cl2(g)

起始浓度/(mol·L-1) 5 0 0

变化浓度/(mol·L-1) x x x

平衡浓度/(mol·L-1) 5-x x x

由题意可知,=1.5,解得x=2.5。K==2.5;PCl5的平衡转化率为×100%=50%。

能力提升

1.已知可逆反应2NO2(g)N2O4(g),下列状态合理且可以判断该反应已经达到平衡的是(　　)。

①v正=v逆≠0的状态

②NO2全部转变成N2O4的状态

③c(NO2)=c(N2O4)的状态

④N2O4不再分解的状态

⑤NO2的百分含量不再改变的状态

⑥体系颜色不再发生变化的状态

A.①④⑥ B.①⑤⑥

C.①③⑥ D.②⑤⑥

答案:B

解析:化学平衡状态的本质特征是正、逆反应速率相等,但不为0,宏观表现是各组分百分含量保持不变,据此可知①⑤均正确。由于该反应是可逆反应,NO2不可能全部转化为N2O4,因此②中的状态不存在。③中c(NO2)=c(N2O4)是一种特殊情况,并不能说明反应达到平衡状态。可逆反应达到平衡状态时,正、逆反应都在进行,因此④中的状态不存在。反应体系中NO2呈红棕色而N2O4呈无色,体系的颜色不变就是NO2的浓度不变,说明反应达到平衡状态,故⑥正确。

2.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是(　　)。

A.c1∶c2=3∶1

B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3

C.X、Y的转化率不相等

D.c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L-1

答案:D

解析:由于X、Y的平衡浓度之比为1∶3,转化浓度亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,X、Y的转化率相等,A、C两项不正确;平衡时Y和Z的生成速率之比应为3∶2,B项不正确;由可逆反应的特点可知0<c1<0.14 mol·L-1,D项正确。

3.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:

①NH4I(s)NH3(g)+HI(g)

②2HI(g)H2(g)+I2(g)

达到平衡时,c(H2)=0.5 mol·L-1,c(HI)=4 mol·L-1,则此温度下,反应①的平衡常数为(　　)。

A.9 B.16

C.20 D.25

答案:C

解析:平衡时,c(H2)=0.5 mol·L-1,则②中HI的变化浓度为1 mol·L-1,而此时c(HI)=4 mol·L-1,所以①反应生成了c(HI)=(1+4)mol·L-1=5 mol·L-1,且生成的NH3和HI的浓度相等,故反应①的平衡常数为c(NH3)·c(HI)=5×4=20。

4.把2.5 mol A和2.5 mol B混合盛入容积为2 L的密闭容器里,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),经5 s反应达到平衡,在此5 s内C的平均反应速率为0.2 mol· L-1·s-1,同时生成1 mol D,下列叙述中错误的是(　　)。

A.达到平衡状态时A的转化率为50%

B.x=4

C.达到平衡状态时容器内气体的压强与起始时压强之比为6∶5

D.5 s内B的反应速率v(B)=0.05 mol·L-1·s-1

答案:A

解析:达到平衡状态时生成1 mol D,同时消耗1.5 mol A,所以A的转化率为×100%=60%,A项错误;生成C的物质的量为0.2 mol·L-1·s-1×2 L×5 s=2 mol,所以x=4,B项正确;达到平衡状态时,气体增加1 mol,气体的压强与其物质的量成正比,所以容器内气体的压强与起始时压强比为(2.5+2.5+1)∶(2.5+2.5)=6∶5,C项正确;5 s内B的反应速率v(B)==0.05 mol·L-1·s-1,D项正确。

5.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vA>vC

B.A、B、C、D、E各状态中,v正<v逆的是状态E

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:D

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vA<vC,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项错误;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。

6.将一定量的SO2和含0.7 mol氧气的空气(忽略CO2)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项不正确;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。

7.将N2和H2按一定比例混合,其密度是相同状况下H2的3.6倍,取出0.5 mol该混合气体充入密闭容器里,使之发生反应并在一定条件下达到平衡,已知反应达平衡后容器内压强是相同条件下反应前的76%,试求:

(1)反应前混合气体中N2和H2的体积之比是　　　; 

(2)达平衡时混合气体中氨的物质的量是　　　　　　; 

(3)平衡时N2的转化率为　　　。 

答案:(1)1∶4　(2)0.12 mol　(3)60%

解析:(1)N2和H2的混合气体平均相对分子质量为=3.6×2=7.2。

所以。

(2)设达到平衡时消耗N2的物质的量为xmol。

 　　　　　　           N2(g) +   3H2(g)2NH3(g)

起始物质的量/mol 0.5× 0.5× 0

转化物质的量/mol x 3x 2x

平衡物质的量/mol 0.1-x 0.4-3x 2x

n起=0.5 mol

n平=(0.5-2x) mol

T、V一定时,,x=0.06,n(NH3)=0.06 mol×2=0.12 mol。

(3)平衡时N2的转化率为×100%=60%。