高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡学案设计

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2.2.1 化学平衡状态——同步学习必备知识
2.2.1 化学平衡状态

一、化学平衡状态

二、化学平衡移动


例题1、  
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)
例题2、  
2．一定条件下的密闭容器中，可逆反应在下列四种状态中处于平衡状态的是
速率
A
B
C
D
v正/(mol·L-1·min-1)
v(A)=2
v(A)=1
v(A)=2
v(A)=2
v逆/(mol·L-1·min-1)
v (B)=2
v(B)=1.5
v(C)=1.5
v(A)=2

A．A B．B C．C D．D
例题3、  
3．下列说法中，可以证明反应已达到平衡状态的是
A．1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键形成
B．1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键断裂
C．3个H-H键形成的同时，有6个N-H键断裂
D．1个N≡N键断裂的同时，有6个N-H键形成
随练1、  
4．下列反应中，属于可逆反应的是
①，
②，
③，
④，
A．只有① B．①②③ C．①②③④ D．①③④
随练2、  
5．一定条件下反应2AB(g) A2(g)+B2(g)达到平衡状态的标志是
A．容器内压强不随时间变化 B．容器内，3种气体AB、A2、B2共存
C．容器中各组分的体积分数不随时间变化 D．AB的消耗速率等于A2的消耗速率
随练3、  
6．一定条件下，在密闭恒容容器中，能表示反应X(g)+2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是（    ）
①X、Y、Z的物质的量之比是1：2：2
②X、Y、Z的浓度不再发生变化
③容器中的压强不再发生变化
④单位时间内生成nmolZ，同时生成2nmolY
A．①② B．①④ C．②③ D．③④

例题1、  
7．对于任何一个化学平衡体系，采取以下措施，一定会使平衡发生移动的是
A．加入一种反应物 B．增大体系的压强 C．升高温度 D．使用催化剂
例题2、
8．如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在(1)中加入CaO，在(2)中不加其他任何物质，在(3)中加入NH4Cl晶体，发现(1)中红棕色变深，(3)中红棕色变浅，下列叙述正确的是

A．是放热反应
B．NH4Cl溶于水时放出热量
C．烧瓶(1)中平衡混合气的平均相对分子质量增大
D．烧瓶(3)中气体的压强增大
例题3、  
9．在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：
a（g）+b（g）⇌2c（g）；△H1＜0
x（g）+3y（g）⇌2z（g）；△H2＞0
进行相关操作且达到平衡后（忽略体积改变所作的功），下列叙述错误的是
A．等压时，通入惰性气体，c的物质的量不变
B．等压时，通入z气体，反应器中温度升高
C．等容时，通入惰性气体，各反应速率不变
D．等容时，通入z气体，y的物质的量浓度增大
随练1、  
10．合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H＜0反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是（　　）
A．增加压强 B．降低温度 C．增大CO的浓度 D．更换催化剂
随练2、  
11．在一定条件下，反应CO(g)＋2H2(g) CH3OH（g）在一密闭容器中达到平衡。充入适量氢气，增大容器的体积，维持H2的浓度和容器的温度不变，跟原平衡相比较达到新平衡时CO的转化率将（　　）
A．增大 B．减小 C．不变 D．无法判断
随练3、  
12．将一定体积的SO3(g)充入恒容的密闭容器中，发生反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)并达到平衡；保持温度不变，再充入相同体积的SO3(g)，达到新平衡后，与原平衡相比，下列值减小的是
A．平均相对分子质量 B．SO3(g)的转化率
C． D．

例题1、  
13．下列事实能用勒夏特列原理解释的是(　　)
A．加入催化剂有利于合成氨的反应
B．由H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
C．500 ℃时比室温更有利于合成氨的反应
D．将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应
例题2、  
14．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（　　）
A．光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小 B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C．可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气 D．增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3
随练1、
15．下列事实中，不能用平衡移动原理解释的是
A．开启啤酒瓶后，瓶中马上泛起大量泡沫
B．对CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)平衡体系增大压强可使其颜色变深
C．常温下，将1mLpH=3的醋酸溶液加水稀释到100mL，测得其pH<5
D．实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气

16．在一定条件下，使NO和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法不正确的是
A．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零
B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零
C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变
D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变
17．在密闭容器里发生反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qQ(g)，当m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是
①体系的压强不再改变          ②体系的温度不再改变       ③各组分的浓度不再改变
④各组分的质量分数不再改变            ⑤反应速率A：B：C：D=m：n：p：q
⑥单位时间内m mol A断键反应，同时p mol C也断键反应
A．③④⑤⑥ B．②③④⑥ C．①③④⑤ D．①③④⑥
18．在一定条件下，将3mol A和1mol B两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g) ＋ B(g) xC(g) ＋ 2D(g)。2min末该反应达到平衡，生成0.8 mol D，并测得C的浓度为0.2 mol·L－1。下列判断错误的是
A．x＝1
B．B的转化率为50%
C．2min内A的反应速率为0.3mol·L－1·min－1
D．若混合气体的平均相对分子质量不变，则表明该反应达到平衡状态
19．COCl2(g)CO(g) +Cl2(g) △H＞0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温；②恒容通入惰性气体；③增加CO浓度；④减压；⑤加催化剂；⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是
A．①②④ B．①④⑥ C．②③⑤ D．③⑤⑥
20．一定条件下，将10 mol H2和1 mol N2充入一密闭容器中，发生反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g），达到平衡时，H2的转化率可能是
A．25% B．30% C．35% D．75%
21．下列事实，不能用勒夏特列原理解释的是(　　)
A．反应CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)　ΔH<0，升高温度可使平衡向逆反应方向移动
B．合成NH3的反应，为提高NH3的产率，理论上应采取相对较低的温度
C．溴水中存在平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入AgNO3溶液后，溶液颜色变浅
D．对2HI(g)H2(g)＋I2(g)，增大平衡体系的压强(压缩体积)可使体系颜色变深

考答案：
1．B
【详解】化学平衡建立时，v正=v逆，对于不同物质而言，要符合物质的反应速率之比等于化学计量数之比的要求，即v(A)：v(B)：v(C)=a：b：c；
A、v正(A)、v正(B)都代表正反应，且bv正(A)=av正(B)，A错误；
B、v正(A)、v逆(B)代表的方向相反，且bv正(A)=av正(B)，B正确；
C、v正(A)、v正(C)都代表正反应，且cv正(A)=av正(C)，C错误；；
D、v正(A)、v逆(B)代表的方向相反，bv正(A)=av正(B)，D错误；
故选B。
2．D
【详解】A．当v正(A)=2 mol·L-1·min-1，v逆(B)=2 mol·L-1·min-1时，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，v正(B)=1 mol·L-1·min-1，正逆反应速率不相等，故未处于平衡状态，故A错误 ；
B． 当v正(A)=1mol·L-1·min-1，v逆(B)=1.5 mol·L-1·min-1时，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，v正(B)=0.5 mol·L-1·min-1，正逆反应速率不相等，故未处于平衡状态，故B错误；
C． 当v正(A)=2mol·L-1·min-1，v逆(C)=1.5 mol·L-1·min-1时，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，v正(C)=3 mol·L-1·min-1，正逆反应速率不相等，故未处于平衡状态，故C错误；
D． v正(A)=2mol·L-1·min-1，v逆(A)=2 mol·L-1·min-1，正逆反应速率相等，故处于平衡状态，故D正确；
故选D。
3．A
【详解】A． 1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键形成，说明正逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，故A正确；
B． N≡N键断裂，H-H键断裂均指正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C． H-H键形成，N-H键断裂均指逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D． N≡N键断裂，N-H键形成均指正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
故选A。
4．A
【详解】可逆反应是指相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应，由反应条件可知，只有①符合可逆反应的定义，故A正确；
故选A。
5．C
【分析】化学反应达到平衡状态有两大特征，即正反应与逆反应的速率相等、各组分浓度保持不变。由此可以直接或间接地衍生出以下5种判断方式：
(1)从速率的角度描述：同一物质的生成速率等于消耗速率；处于同一可逆方程式中的不同物质，其正反应速率与逆反应速率之比等于化学计量数之比；
(2)反应混合物中各物质的物质的量分数、质量分数、体积分数(对气体物质而言)等保持不变；
(3)反应混合物中某一种反应物的转化率、某一生成物的产率等保持不变；
(4)反应混合物中某些特征，如某组分的颜色、体系的颜色不再改变；
(5)对于mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) (其中m＋n≠p＋q)的可逆反应而言：定温、定容条件下，总压强保持不变；定温、定压条件下,总体积保持不变；总物质的量保持不变；总分子数保持不变等。
【详解】A. 因反应前后气体分子数相等，因此容器内压强不随时间而变化，不能用作判断反应达到平衡状态的标志，A项错误；
B. 在可逆反应中，因反应不能进行彻底，因此容器内3种气体始终共存，不能用作判断反应达到平衡状态的标志，B项错误；
C. 容器中各组分的体积分数不随时间变化，说明各组分浓度保持不变，可以用作判断反应达到平衡状态的标志，C项正确；    
D.由于AB与A2的化学计量数之比为2：1，因此当达到平衡时AB的消耗速率与A2的消耗速率之比应为2：1，D项错误；
答案应选C。
【点睛】本题考核的是化学平衡状态的判断依据。值得注意的是在本题中，反应前后的气体分子数相等，因此容器内的总压强、容器的总体积、总物质的量、总分子数始终保持不变，不能用作判断反应是否达到平衡状态的依据。
6．C
【详解】①X、Y、Z的物质的量之比是1：2：2，不能说明各物质的量不变，不能说明反应达到平衡状态，①错误；
②X、Y、Z的浓度不再发生变化，各组分的含量不变，能说明反应达到平衡状态，②正确；
③该反应前后气体的总体积发生变化，故当容器中的压强不再发生变化，能说明反应达到平衡状态，③正确；
④Z、Y的化学计量数相同，故单位时间内生成nmolZ，同时生成nmolY，能说明反应达到平衡状态，④错误；
答案选C。
7．C
【详解】A．若反应为固体与气体发生的反应，加入的这种反应物为固体，则平衡不发生移动，A不符合题意；
B．若反应没有气体参与，或反应前后气体的分子数相等，则增加体系的压强，平衡不发生移动，B不符合题意；
C．一个可逆反应，不是吸热反应就是放热反应，所以升高温度，平衡一定会发生移动，C符合题意；
D．使用催化剂，可改变化学反应速率，但不能使化学平衡发生移动。D不符合题意；
故选C。
8．A
【详解】A．CaO和水反应放热，(1)中红棕色变深，说明升高温度，平衡逆向移动，是放热反应，故A正确；
B．(3)中红棕色变浅，说明平衡右移，正反应为放热反应，则证明NH4Cl溶于水要吸收热量，故B错误；
C．(1)中红棕色变深，说明平衡逆向移动，气体物质的量增多，平均相对分子质量减小，故C错误；
D．(3)中红棕色变浅，说明平衡右移，气体的物质的量减小，压强减小，故D错误；
选A。
9．A
【详解】A、等压时，通入惰性气体，体积增大，平衡x（g）+3y（g）⇌2z（g）（△H2＞0）向左移动，反应放热，反应体系的温度升高，由于该反应容器是一个不导热的容器，所以平衡a（g）+b（g）⇌2c（g）也向左（吸热方向）移动，c的物质的量减小，故A错误；
B、等压时，通入z气体，增大了生成物的浓度，平衡x（g）+3y（g）⇌2z（g）向左移动，由于该反应的逆反应是放热反应，容器内温度升高，虽然导致第一个反应向逆反应移动，但移动结果不会恢复到原温度，故平衡时温度升高，故B正确；
C、等容时，通入惰性气体，各反应物和生成物的物质的量没有变化，各组分的浓度没有发生变化，所以各反应速率不发生变化，故C正确；
D、等容时，通入z气体，增大了生成物z的浓度，平衡x（g）+3y（g）⇌2z（g）（△H2＞0）逆向移动，所以y的物质的量浓度增大，故D正确；
故选A。
【点睛】本题考查外界条件对化学平衡的影响，难度中等，本题要特别注意题干中的信息“不导热的密闭反应器”，注意压强对第一个反应没有影响，根据第二个反应的移动热效应，判断第一个反应的移动。
10．B
【详解】提高CO的转化率可以让平衡正向进行即可。
A、增加压强，该平衡不会发生移动，故A错误；
B、降低温度，化学平衡向着放热方向即正向进行，故B正确；
C、增大CO的浓度，化学平衡向着正方向进行，但是一氧化碳的转化率降低，故C错误；D、催化剂不会引起化学平衡的移动，故D错误；
答案选B。
11．C
【详解】保持温度不变，则平衡常数不变，增大容器体积，维持H2的浓度不变，则的值不变，仍等于原平衡常数，平衡不发生移动，故CO的转化率不变，C项正确。
12．B
【分析】本题可采取等效平衡法分析，假设在原容器上增加一个相同的容器(两容器有隔板)，保持温度不变，向增加的容器中充入相同体积的SO3(g)，则可建立与原平衡一样的平衡，此时A、B、C、D各项的值均不变，然后抽掉隔板，将容器压缩至原容器大小，则压强增大，平衡逆向移动。
【详解】A．与原平衡相比，平衡逆向移动，气体的总物质的量减小，但总质量不变，因此平均相对分子质量增大，A不符合题意；
B．与原平衡相比，平衡逆向移动，SO3(g)的转化率减小，B符合题意；
C．与原平衡相比，平衡逆向移动，c(SO2)、c(SO3)均增大，但c(SO3)增大的程度比c(SO2)增大的程度大，则增大，C不符合题意；
D．与原平衡相比，平衡逆向移动，可看作该反应的平衡常数的倒数，而平衡常数只与温度有关，则不发生变化，D不符合题意；
故选B。
13．D
【详解】A. 催化剂只能改变化学反应速率，不影响化学平衡移动，故A错误；
B. 由H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系加压后气体的体积减小，I2(g)浓度增大，颜色变深，平衡没有移动，不能用勒夏特列原理解释。故B错误；
C.合成氨反应是放热反应，根据勒夏特列原理，温度越低，NH3的产率越高，采取500，主要考虑催化剂的活性和反应速率问题，故C错误；
D.将混合气体中的氨液化，相当于减小了生成物的浓度，平衡正向移动，有利于合成氨反应，符合勒夏特列原理。
故D正确。
14．B
【详解】A、氯水中存在化学平衡Cl2+H2O⇌HCl+HClO，光照使氯水中的次氯酸分解，次氯酸浓度减小，使得平衡向右移动，氢离子浓度变大，溶液的pH值减小，能用勒夏特列原理解释，选项A不符合；
B、催化剂改变反应速率，不改变化学平衡，不能用化学平衡移动原理解释，选项B符合；
C、浓氨水加入氢氧化钠固体，氢氧化钠固体溶解放热，使一水合氨分解生成氨气，氢氧根浓度增大，化学平衡NH3+H2O⇌NH3•H2O⇌NH4++OH-逆向进行，能用化学平衡移动原理解释，选项C不符合；
D、增大压强，平衡向正反应方向移动，能用勒夏特列原理解释，选项D不符合；
答案选B。
【点睛】本题考查勒夏特利原理的应用，勒夏特利原理是指如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动，勒夏特利原理适用的对象应存在可逆过程，如与可逆过程的平衡移动无关，则不能用勒夏特利原理解释，即使用勒夏特列原理的前提必须是可逆反应，且符合平衡移动的原理。
15．B
【详解】A．存在平衡H2CO3H2O+CO2，打开瓶盖时，压强减小，平衡向右移动，二氧化碳气体溶解度减小，逸出二氧化碳，可以用平衡移动原理来解释，故A正确；
B．对CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)平衡体系增大压强，平衡不移动，但体积减小，浓度增大，可使其颜色变深，不可以用平衡移动原理来解释，故B错误；
C．1mLpH=3的醋酸溶液加水稀释到100mLpH＜5，说明乙酸溶液中存在电离平衡，加水促进电离，可以用平衡移动原理来解释，故C正确；
D．氯化钠在溶液中完全电离，所以饱和食盐水中含有大量的氯离子，氯气溶于水的反应是一个可逆反应，Cl2+H2OHClO+H++Cl-，由于饱和食盐水中含有大量的氯离子，相当于氯气溶于水的反应中增加了大量的生成物氯离子，根据勒夏特列原理，平衡向逆反应方向移动，氯气溶解量减小，可以勒夏特列原理解释，故D正确；
答案为B。
16．B
【详解】A．反应开始时，反应物浓度最大，正反应速率最大，生成物浓度为0，逆反应速率为零，A项正确；
B．随着反应的进行，反应物浓度减小，正反应速率逐渐减小，生成物浓度增大，逆反应速率增大，当正反应速率等于逆反应速率，就达到平衡，达平衡时，正、逆反应速率均不为0，B项错误；
C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，当正反应速率等于逆反应速率时，达到化学平衡，逆反应速率不变，C项正确；
D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，当正反应速率等于逆反应速率时，达到化学平衡，正反应速率不变，D项正确；
答案选B。
17．B
【详解】①该反应的反应前后气体计量数之和如果相等，则反应压强始终不变，所以体系的压强不再改变时，该反应不一定达到平衡状态，错误；
②无论该反应是放热反应还是吸热反应，当体系的温度不再改变，正、逆反应速率相等，则该反应达到平衡状态，正确；
③各组分的浓度不再改变，则正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，正确；
④各组分的质量分数不再改变，则正、逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，正确；
⑤无论该反应是否达到平衡状态，都存在反应速率A：B：C：D=m：n：p：q，所以该反应不一定达到平衡状态，错误；
⑥单位时间内m mol A断键反应，同时p mol C也断键反应，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，正确；
综上所述有②③④⑥符合题意；
故答案为：B。
18．B
【详解】A.C的浓度为0.2mol•L‾1，生成C的物质的量为0.2mol•L‾1×2=0.4mol，根据方程式可知：x：2=0.4mol：0.8mol，所以x=1，A正确；
B.根据三段式计算：
3A(g)+ B(g) C(g)+2D(s)
初始浓度（mol•L‾1）   1.5    0.5                     0
转化浓度（mol•L‾1）   0.6    0.2                    0.2    0.4
平衡浓度（mol•L‾1）   0.9    0.3                    0.2    0.4
据以上分析可知，B的转化率=×100%=40%，B错误；
C.2min内A的平均反应速率= =0.3mol/(L·min)，C正确；
D.因反应前后各物质均为气态，则反应前后气体的质量不变化，而气体总物质的量是变化的，则混合气体的平均相对分子质量在反应过程中是变化的，若平均相对分子质量在反应过程中不变了，则表明该反应达到平衡状态，D正确；
故答案选B。
19．B
【详解】①升温，平衡向吸热反应即正向移动，COCl2转化率增大，故①符合题意；②恒容通入惰性气体，压强虽增大，但浓度不变，平衡不移动，COCl2转化率不变，故②不符合题意；③增加CO浓度，平衡逆向移动，COCl2转化率降低，故③不符合题意；④减压，平衡向体积增大的反应方向移动即正向移动，COCl2转化率增大，故④符合题意；⑤加催化剂，速率增大，但平衡不移动，COCl2转化率不变，故⑤不符合题意；⑥恒压通入惰性气体，容器体积增大，相当于减小压强，平衡正向移动，COCl2转化率增大，故⑥符合题意；因此①④⑥符合题意，故B符合题意。
综上所述，答案为B。
20．A
【详解】假设1molN2完全转化，则消耗H2的物质的量为：n消耗(H2)=3n(N2)=3.0 mol，实际化学反应具有一定的限度，N2完全转化是不可能的，因而消耗H2的物质的量绝对小于3.0 mol，故H2的最大转化率为：α最大(H2)＜×100%=30%，故符合题意的答案只能是A。故选A。
21．D
【分析】使用勒夏特列原理时，该反应必须是可逆反应，否则勒夏特列原理不适用。勒夏特列原理的内容为如果改变影响平衡的条件之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
【详解】A项、该正反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，可以用勒夏特列原理解释；
B项、合成氨的反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，NH3的产率增大，可以用勒夏特列原理解释；
C项、加入AgNO3后，Ag＋与Br－反应生成AgBr沉淀，降低了Br－的浓度，平衡向正反应方向移动，溶液颜色变浅，能用勒夏特列原理解释；
D项、该反应是一个气体体积不变的可逆反应，压缩体积使压强增大，平衡不发生移动，但由于体积减小，各组分的浓度增大，故颜色变深，不能用勒夏特列原理解释；
故选D。
【点睛】本题考查勒夏特列原理，侧重考查概念的理解和运用，注意只有可逆反应的条件变化引起平衡移动的才能用勒夏特列原理解释，明确勒夏特列原理是解本题的关键。