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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡第1课时课时训练
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡第1课时课时训练，共13页。试卷主要包含了在一密闭容器中进行下列反应，4 ml·L-1,O2为0等内容，欢迎下载使用。
第1课时 化学平衡状态
1.模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方法,对于反应2HBr(g)H2(g)+Br2(g),下列四个图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是( )
A B
C D
图L2-2-1
2.在一密闭容器中进行下列反应: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 ml·L-1、0.1 ml·L-1、0.2 ml·L-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是( )
A.SO2为0.4 ml·L-1,O2为0.2 ml·L-1
B.SO2为0.15 ml·L-1
C.SO2、SO3均为0.25 ml·L-1
D.SO3为0.4 ml·L-1
3.下列对于可逆反应2M(g)+N(g)2P(g)达到平衡时的说法正确的是( )
A.M、N全部变成了P
B.反应已经停止
C.反应混合物中各组分的浓度不再改变
D.v(M)∶v(N)=2∶1
4.在恒温、体积为2 L的密闭容器中加入1 ml CO2和3 ml H2,发生如下的反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。可认定该可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是( )
A.容器中CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1∶3∶1 ∶1
B.v正(CO2)=v逆(H2O)
C.容器内混合气体密度保持不变
D.3 ml H—H键断裂的同时水中断裂3 ml H—O键
5.下列说法可以证明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是( )
A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键断裂
B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键形成
C.3个H—H键断裂的同时,有6个N—H键形成
D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键形成
6.在体积可变的密闭容器中发生可逆反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g)。能作为反应达到平衡状态的标志是( )
A.单位时间内生成n ml O2的同时生成n ml NO2
B.NO2、NO、O2三者的物质的量浓度之比为2∶2∶1
C.混合气体的密度不再改变
D.容器中气体压强不再变化
7.一定条件下,可逆反应2AB+3C在下列状态中处于平衡状态的是( )
A.v(A)正=2 ml·L-1·min-1,
v(B)逆=2 ml·L-1·min-1
B.v(A)正=2 ml·L-1·min-1,
v(C)逆=2 ml·L-1·min-1
C.v(A)正=1 ml·L-1·min-1,
v(B)逆=2 ml·L-1·min-1
D.v(A)正=1 ml·L-1·min-1,
v(C)逆=1.5 ml·L-1·min-1
8.一定温度下,两恒容密闭容器中分别发生两个反应:①2X(g)+Y(g)2Z(g);②A(g)+B(g)C(g)+D(g),以下说法中,能说明反应①已经达到化学平衡状态,但不能说明反应②已经达到化学平衡状态的是( )
A.反应容器中,气体物质的总质量不再变化
B.反应容器中,各物质的量不随时间变化
C.反应容器中,压强不随时间改变而改变
D.反应容器中,气体的密度不再改变
9.在200 ℃,将a ml H2(g)和b ml I2(g)充入到体积为V L的密闭容器中,发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g)。
(1)反应刚开始时,由于c(H2)= ,c(I2)= ,而c(HI)= ,所以化学反应速率 最大,而 (为零)最小。
(2)随着反应的进行,反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2) ,c(I2) ,而c(HI) ,从而化学反应速率v正 ,而v逆 。
(3)当反应进行到v正与v逆 时,此可逆反应就达到了平衡,若保持外界条件不变时,反应混合物各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和产物的产率及体系的总压强(或各组分的分压)都将 。
10.一定温度下,在10 L密闭容器中加入5 ml SO2和3 ml O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),10 min时,反应达到平衡状态,此时有3 ml SO2发生了反应。
(1)反应生成了 ml SO3,v(SO2)= 。
(2)平衡时SO3的浓度是 ,SO2的转化率是 。
(3)平衡时容器内气体的总物质的量为 ml。
(4)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡,下列还可以说明该反应已达平衡的是 (填序号)。
①体系内压强不再改变
②容器内气体的密度不再改变
③混合气体的平均相对分子质量不再改变
④v正(SO3)=2v逆(O2)
⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)=2∶1∶2
11.在一定温度下的恒容密闭容器中,当下列物理量不再变化时:
①混合气体的压强 ②混合气体的密度
③B的物质的量浓度 ④气体的总物质的量
能说明反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已达到平衡状态的是( )
A.①③B.②③C.①④D.②④
12.某温度下,在一固定容积的密闭容器中进行反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列情况一定能说明反应已达到平衡状态的是( )
①容器内压强不随时间而变化
②单位时间内,有3 ml H2反应,同时有2 ml NH3生成
③气体的密度不随时间而变化
④单位时间内,有1 ml N2生成,同时有2 ml NH3生成
⑤用N2、H2、NH3表示的反应速率之比为1∶3∶2
⑥气体的平均摩尔质量不随时间而变化
A.①④⑥B.①②③C.②③⑤D.①②⑥
13.一定条件下对于可逆反应2X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表(c1、c2、c3均不为零):
则下列判断正确的是( )
A.c1∶c2=2∶3
B.平衡时Y和Z的生成速率之比为2∶3
C.X、Y的转化率之比为2∶3
D.c1的取值范围为0
14.在甲、乙、丙三个恒温恒容的密闭容器中,分别加入足量活性炭和一定量的NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),测得各容器中c(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示,下列说法正确的是( )
A.达到平衡状态时,2v正(NO)=v逆(N2)
B.容器内压强不再改变说明反应已达平衡
C.丙容器中从反应开始到建立平衡的平均反应速率v(NO)=0.011 25 ml·L-1·min-1
D.由表格数据可知:T>400
15.恒温恒容下,将2 ml A气体和2 ml 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 ml B,并测得C的浓度为1.2 ml·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.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1
D.A的百分含量保持不变
图L2-2-2
16.某温度时,在一个5 L的恒容容器中,X、Y、Z均为气体,三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图L2-2-2所示。根据图中数据填空:
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)反应开始至2 min,以气体Z表示的平均反应速率为 。
平衡时X的转化率为 。
(3) 2 min反应达到平衡,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时 (填“大”“小”或“相等”,下同),混合气体密度比起始时 。
(4)下列叙述能证明该反应已经达到化学平衡状态的是(填序号) 。
A.Y的体积分数不再变化
B.容器内气体压强不再变化
C.v(X)∶v(Y)=3∶1
D.单位时间内消耗3n ml X同时生成2n ml Z
图L2-2-3
17.698 K时,向V L的密闭容器中充入2 ml H2(g)和2 ml I2(g),发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-26.5 kJ·ml-1,测得各物质的物质的量浓度与时间变化的关系如图L2-2-3所示。
请回答下列问题:
(1)V= 。
(2)该反应达到最大限度的时间是 ,该时间内平均反应速率v(HI)= 。
(3)该反应达到平衡状态时, (填“吸收”或“放出”)的热量为 。
1.C [解析] 可逆反应中反应物与生成物同时存在。
2.B [解析] SO2和O2的浓度增大,说明反应向逆反应方向进行建立平衡,若SO3完全反应,则SO2和O2的浓度变化分别为0.2 ml·L-1、0.1 ml·L-1,因反应可逆,实际变化应小于该值,所以SO2小于 0.4 ml·L-1,O2小于0.2 ml·L-1,A错误;SO2的浓度减小,说明反应向正反应方向进行建立平衡,SO2的浓度小于0.2 ml·L-1,大于0,B正确;反应物、生成物的浓度不可能同时增大,一个减小,另一个一定增大,C错误;SO3的浓度增大,说明该反应向正反应方向进行建立平衡,若二氧化硫和氧气完全反应,SO3的浓度变化为0.2 ml·L-1,实际变化应小于该值,D错误。
3.C [解析] 反应是可逆反应,所以M、N不能全部转化为P,A错误;平衡是动态平衡,反应没有停止,B错误;平衡时,反应混合物中各组分的浓度不再改变,C正确;反应过程中,v(M)∶v(N)始终为2∶1,D错误。
4.B [解析] 容器中CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1∶3∶1∶1时,该反应可能达到平衡状态,也可能没有达到平衡状态,与反应初始浓度和转化率有关,A错误;v正(CO2)=v逆(H2O),方向相反,化学反应速率之比等于化学计量数之比,能判断反应达到平衡状态,B正确;反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)中,反应前后气体质量不变,容积不变,气体体积不变,密度始终不变,不能判断反应达到化学平衡状态,C错误;3 ml H—H键断裂同时,水中应该断裂2 ml H—O键,才能说反应达到平衡状态,D错误。
5.B [解析] A、C、D中均表示正反应方向,不能证明反应已达到平衡状态。B中前者表示正反应方向,后者表示逆反应方向,且二者的比例等于化学计量数之比,能证明反应达到化学平衡状态。
6.C [解析] 单位时间内生成n ml O2的同时生成n ml NO2,题给比例不符合正逆反应速率相等,不可作为达到平衡状态的标志,A错误;NO2、NO、O2的物质的量浓度之比为2∶2∶1的状态,不能说明浓度不变,所以不一定是平衡状态,B错误;在体积可变的密闭容器中,气体的总质量不变,则混合气体的密度不变时,体积不变,所以混合气体的密度不再改变说明反应已达到平衡状态,C正确;在体积可变的密闭容器中发生可逆反应,容器中的气体压强始终保持不变,压强不变不能作为达到平衡状态的标志,D错误。
7.D [解析] v正与v逆的比值等于其化学计量数之比时,说明反应达到化学平衡状态。
8.C [解析] 两反应前后均是气体,气体总质量始终保持不变,A项错误。若两反应中各物质的量均不随时间发生变化,说明两反应均达到平衡状态,B项错误。①中随着不断反应,气体的物质的量减少,压强不再发生变化,说明达到平衡状态;②中反应前后气体总体积始终相同,根据压强不变不能确定是否达到平衡状态,C项正确。容器体积不变,密度始终不变,根据密度不能确定是否达到平衡状态,D项错误。
9.(1)aV ml·L-1 bV ml·L-1 0 v正 v逆
(2)减小 减小 增大 减小 增大 (3)相等 保持不变
10.(1)3 0.03 ml·L-1·min-1 (2)0.3 ml·L-1 60% (3)6.5 (4)①③④
[解析] 一定温度下,向10 L恒容密闭容器中充入5 ml SO2和3 ml O2,反应达到平衡时有3 ml SO2发生了反应,则:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始量(ml):530
变化量(ml):31.53
平衡量(ml):21.53
(1)反应生成了3 ml SO3,v(SO2)=3ml10 L10min=0.03 ml·L-1·min-1。(2)平衡时SO3的浓度是3ml10 L=0.3 ml·L-1;SO2的转化率是3ml5ml×100%=60%。(3)平衡时容器内气体的总物质的量为2 ml+1.5 ml+3 ml=6.5 ml。(4)①因反应前后气体的化学计量数之和不相等,则体系内压强不再改变说明达到平衡状态,①正确;②因容器的体积不变,气体的总质量不变,则无论是否达到平衡状态,容器内气体的密度都不改变,不能用来判断是否达到平衡状态,②错误;③因反应前后气体的化学计量数之和不相等,气体的质量不变,则混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明达到平衡状态,③正确;④v正(SO3)=2v逆(O2),正逆反应速率相等,说明达到平衡状态,④正确;⑤因初始物质的物质的量没有明确,则n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)=2∶1∶2,不能作为判断是否达到平衡状态的依据,⑤错误。
11.B [解析] 此反应中A为固态,反应前后气体的物质的量始终不变,故混合气体的压强不变并不能说明反应达到平衡状态,①④项错误;ρ=m气V总,m气变化而V总不变,所以ρ不变时,可以说明反应达到平衡状态,②项正确;反应物的浓度和生成物的浓度不再改变可以说明反应已经达到平衡状态,所以B的物质的量浓度不变,可以说明反应达到平衡状态,③项正确。
12.A [解析] 随着反应不断进行,气体分子数减少,容器内压强减小,直至压强不变达到平衡状态,①正确;②说明反应是向正反应方向进行的,不能判断是否达到平衡状态,②错误;容器体积不变,密度不变,故密度不变不能作为判断是否达到平衡的依据,③错误;④生成2 ml NH3时消耗1 ml N2,且生成1 ml N2,即N2的正反应速率与逆反应速率相等,达到平衡状态,④正确;根据化学计量数可知用N2、H2、NH3表示的反应速率之比为1∶3∶2,但不能由此确定是否达到平衡状态,⑤错误;气体的平均摩尔质量不随时间变化,说明气体总的物质的量不变,可以说明反应达到平衡状态,⑥正确。综上分析A项正确。
13.A [解析] ①若反应一开始正向进行
2X(g) + 3Y(g) 2Z(g)
起始浓度(ml·L-1)c1c2c3
转化浓度(ml·L-1)2x3x2x
平衡浓度(ml·L-1)c1-2xc2-3xc3+2x
c1-2x=0.2c2-3x=0.3c3+2x=0.12,解得c1c2=23;c1、c2、c3均不为零且均大于0,故0
②若反应一开始逆向进行
2X(g) + 3Y(g) 2Z(g)
起始浓度(ml·L-1)c1c2c3
转化浓度(ml·L-1)2x3x2x
平衡浓度(ml·L-1)c1+2xc2+3xc3-2x
c1+2x=0.2c2+3x=0.3c3-2x=0.12,解得c1c2=23;c1、c2、c3均不为零且均大于0,可推出0
③若反应一开始就处于平衡状态,则c1=0.2 ml·L-1,c2=0.3 ml·L-1。
由上述分析可知,无论反应一开始正向进行还是逆向进行或者处于平衡状态,c1c2均为23,A正确;速率之比等于化学计量数之比,则平衡时Y和Z的生成速率之比为3∶2,B错误;转化率=转化的量起始的量×100%,X、Y的转化量之比、开始的物质的量浓度之比均为2∶3,则X、Y的转化率之比为1∶1,C错误;综上所述,c1的取值范围为0
14.D [解析] 达到平衡状态时,v正(NO)与v逆(N2)比值等于化学计量数之比,为2∶1,因此v正(NO)=2v逆(N2),A错误;反应是等体积反应,压强不随反应进行而改变,当容器内压强不再改变不能说明反应已达到平衡状态,B错误;容器中在什么时间达到平衡不清楚,无法计算从反应开始到建立平衡的平均反应速率,C错误;根据表格中丙与甲的数据比较得出丙的反应速率快,而达到平衡时转化率发生改变,说明是温度发生改变,单位时间改变量大,速率快,说明该过程是升温,T>400,D正确。
15.(1)0.6 ml·L-1·min-1 (2)3 (3)BD
[解析] (1)v(C)=1.2ml·L-12min=0.6 ml·L-1·min-1。
(2) 2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)
开始/(ml·L-1) 1 1 0
转化/(ml·L-1) 0.8 0.4 1.2
平衡/(ml·L-1) 0.2 0.6 1.2
由此可知,2∶1∶x=0.8∶0.4∶1.2=2∶1∶3,所以x=3。
(3)A项,x=3,该反应前后气体的物质的量始终不变,无论反应是否达到平衡状态,压强均不会变化;B项,容器的体积不变,若气体的密度不再变化,说明气体的质量不再发生变化,由于D为固体,故气体的质量不再发生变化,说明反应已达到平衡状态;C项,A的消耗速率与B的消耗速率表示的反应方向一致,不能说明反应已达到平衡状态;D项,A的百分含量保持不变,说明反应已达到平衡状态。
16.(1)3X(g)+Y(g)2Z(g) (2)0.02 ml·L-1·min-1 30%
(3)大 相等 (4)AB
[解析] (1)根据图像可知,X、Y是反应物,Z为生成物,分别改变量为0.3 ml、0.1 ml、0.2 ml,改变量之比等于化学计量数之比,因此得到该反应的化学方程式为3X(g)+Y(g)2Z(g)。
(2)反应开始至2 min,以气体Z表示的平均反应速率为v(Z)=ΔnV·Δt=0.2ml5 L×2min,平衡时X改变量为0.3 ml,此时X的转化率为0.3ml1ml×100%=30%。
(3)2 min反应达到平衡,平均相对分子质量M=mn,气体质量未变,气体物质的量减小,因此容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时大,ρ=mV(容器),气体质量未变,容器体积未变,混合气体密度与起始时相等。(4)Y的体积分数不再变化,证明达到平衡,A正确;此反应为反应前后气体的化学计量数之和不相等的反应,当容器内气体压强不再变化,则达到平衡,B正确;v(X)∶v(Y)=3∶1,不知反应速率是正反应速率还是逆反应速率,因此不能说明达到平衡,C错误;单位时间内消耗3n ml X,同时生成2n ml Z,均为正反应方向,不能说明达到平衡,D错误。
17.(1)2 (2)5 s 0.316 ml·L-1·s-1 (3)放出 41.87 kJ
[解析] (1)由图知初始反应时,c(H2)=c(I2)=1.00 ml·L-1,而加入的H2和I2的物质的量均为2 ml,所以V=2。
(2)由图知反应达到最大限度即达到化学平衡的时间为5 s,v(HI)=1.58ml·L-15 s=0.316 ml·L-1·s-1。
(3)可逆反应从正反应开始达到化学平衡,所以放出热量。
由反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-26.5 kJ·ml-1,达到平衡时共生成n(HI)=1.58 ml·L-1×2 L=3.16 ml,所以放出的热量为26.5 kJ2ml×3.16 ml=41.87 kJ。
物质
X
Y
Z
初始浓度/(ml·L-1)
c1
c2
c3
平衡浓度/(ml·L-1)
0.2
0.3
0.12
容器
(温度)
t/min
c/(ml·L-1)
0
40
80
120
160
甲(400 ℃)
c(NO)
2.00
1.50
1.10
0.80
0.80
乙(400 ℃)
c(NO)
1.00
0.80
0.65
0.53
0.45
丙(T ℃)
c(NO)
2.00
1.40
1.10
1.10
1.10
第1课时 化学平衡状态
1.模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方法,对于反应2HBr(g)H2(g)+Br2(g),下列四个图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是( )
A B
C D
图L2-2-1
2.在一密闭容器中进行下列反应: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 ml·L-1、0.1 ml·L-1、0.2 ml·L-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是( )
A.SO2为0.4 ml·L-1,O2为0.2 ml·L-1
B.SO2为0.15 ml·L-1
C.SO2、SO3均为0.25 ml·L-1
D.SO3为0.4 ml·L-1
3.下列对于可逆反应2M(g)+N(g)2P(g)达到平衡时的说法正确的是( )
A.M、N全部变成了P
B.反应已经停止
C.反应混合物中各组分的浓度不再改变
D.v(M)∶v(N)=2∶1
4.在恒温、体积为2 L的密闭容器中加入1 ml CO2和3 ml H2,发生如下的反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。可认定该可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是( )
A.容器中CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1∶3∶1 ∶1
B.v正(CO2)=v逆(H2O)
C.容器内混合气体密度保持不变
D.3 ml H—H键断裂的同时水中断裂3 ml H—O键
5.下列说法可以证明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是( )
A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键断裂
B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键形成
C.3个H—H键断裂的同时,有6个N—H键形成
D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键形成
6.在体积可变的密闭容器中发生可逆反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g)。能作为反应达到平衡状态的标志是( )
A.单位时间内生成n ml O2的同时生成n ml NO2
B.NO2、NO、O2三者的物质的量浓度之比为2∶2∶1
C.混合气体的密度不再改变
D.容器中气体压强不再变化
7.一定条件下,可逆反应2AB+3C在下列状态中处于平衡状态的是( )
A.v(A)正=2 ml·L-1·min-1,
v(B)逆=2 ml·L-1·min-1
B.v(A)正=2 ml·L-1·min-1,
v(C)逆=2 ml·L-1·min-1
C.v(A)正=1 ml·L-1·min-1,
v(B)逆=2 ml·L-1·min-1
D.v(A)正=1 ml·L-1·min-1,
v(C)逆=1.5 ml·L-1·min-1
8.一定温度下,两恒容密闭容器中分别发生两个反应:①2X(g)+Y(g)2Z(g);②A(g)+B(g)C(g)+D(g),以下说法中,能说明反应①已经达到化学平衡状态,但不能说明反应②已经达到化学平衡状态的是( )
A.反应容器中,气体物质的总质量不再变化
B.反应容器中,各物质的量不随时间变化
C.反应容器中,压强不随时间改变而改变
D.反应容器中,气体的密度不再改变
9.在200 ℃,将a ml H2(g)和b ml I2(g)充入到体积为V L的密闭容器中,发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g)。
(1)反应刚开始时,由于c(H2)= ,c(I2)= ,而c(HI)= ,所以化学反应速率 最大,而 (为零)最小。
(2)随着反应的进行,反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2) ,c(I2) ,而c(HI) ,从而化学反应速率v正 ,而v逆 。
(3)当反应进行到v正与v逆 时,此可逆反应就达到了平衡,若保持外界条件不变时,反应混合物各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和产物的产率及体系的总压强(或各组分的分压)都将 。
10.一定温度下,在10 L密闭容器中加入5 ml SO2和3 ml O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),10 min时,反应达到平衡状态,此时有3 ml SO2发生了反应。
(1)反应生成了 ml SO3,v(SO2)= 。
(2)平衡时SO3的浓度是 ,SO2的转化率是 。
(3)平衡时容器内气体的总物质的量为 ml。
(4)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡,下列还可以说明该反应已达平衡的是 (填序号)。
①体系内压强不再改变
②容器内气体的密度不再改变
③混合气体的平均相对分子质量不再改变
④v正(SO3)=2v逆(O2)
⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)=2∶1∶2
11.在一定温度下的恒容密闭容器中,当下列物理量不再变化时:
①混合气体的压强 ②混合气体的密度
③B的物质的量浓度 ④气体的总物质的量
能说明反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已达到平衡状态的是( )
A.①③B.②③C.①④D.②④
12.某温度下,在一固定容积的密闭容器中进行反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列情况一定能说明反应已达到平衡状态的是( )
①容器内压强不随时间而变化
②单位时间内,有3 ml H2反应,同时有2 ml NH3生成
③气体的密度不随时间而变化
④单位时间内,有1 ml N2生成,同时有2 ml NH3生成
⑤用N2、H2、NH3表示的反应速率之比为1∶3∶2
⑥气体的平均摩尔质量不随时间而变化
A.①④⑥B.①②③C.②③⑤D.①②⑥
13.一定条件下对于可逆反应2X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表(c1、c2、c3均不为零):
则下列判断正确的是( )
A.c1∶c2=2∶3
B.平衡时Y和Z的生成速率之比为2∶3
C.X、Y的转化率之比为2∶3
D.c1的取值范围为0
14.在甲、乙、丙三个恒温恒容的密闭容器中,分别加入足量活性炭和一定量的NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),测得各容器中c(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示,下列说法正确的是( )
A.达到平衡状态时,2v正(NO)=v逆(N2)
B.容器内压强不再改变说明反应已达平衡
C.丙容器中从反应开始到建立平衡的平均反应速率v(NO)=0.011 25 ml·L-1·min-1
D.由表格数据可知:T>400
15.恒温恒容下,将2 ml A气体和2 ml 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 ml B,并测得C的浓度为1.2 ml·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.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1
D.A的百分含量保持不变
图L2-2-2
16.某温度时,在一个5 L的恒容容器中,X、Y、Z均为气体,三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图L2-2-2所示。根据图中数据填空:
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)反应开始至2 min,以气体Z表示的平均反应速率为 。
平衡时X的转化率为 。
(3) 2 min反应达到平衡,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时 (填“大”“小”或“相等”,下同),混合气体密度比起始时 。
(4)下列叙述能证明该反应已经达到化学平衡状态的是(填序号) 。
A.Y的体积分数不再变化
B.容器内气体压强不再变化
C.v(X)∶v(Y)=3∶1
D.单位时间内消耗3n ml X同时生成2n ml Z
图L2-2-3
17.698 K时,向V L的密闭容器中充入2 ml H2(g)和2 ml I2(g),发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-26.5 kJ·ml-1,测得各物质的物质的量浓度与时间变化的关系如图L2-2-3所示。
请回答下列问题:
(1)V= 。
(2)该反应达到最大限度的时间是 ,该时间内平均反应速率v(HI)= 。
(3)该反应达到平衡状态时, (填“吸收”或“放出”)的热量为 。
1.C [解析] 可逆反应中反应物与生成物同时存在。
2.B [解析] SO2和O2的浓度增大,说明反应向逆反应方向进行建立平衡,若SO3完全反应,则SO2和O2的浓度变化分别为0.2 ml·L-1、0.1 ml·L-1,因反应可逆,实际变化应小于该值,所以SO2小于 0.4 ml·L-1,O2小于0.2 ml·L-1,A错误;SO2的浓度减小,说明反应向正反应方向进行建立平衡,SO2的浓度小于0.2 ml·L-1,大于0,B正确;反应物、生成物的浓度不可能同时增大,一个减小,另一个一定增大,C错误;SO3的浓度增大,说明该反应向正反应方向进行建立平衡,若二氧化硫和氧气完全反应,SO3的浓度变化为0.2 ml·L-1,实际变化应小于该值,D错误。
3.C [解析] 反应是可逆反应,所以M、N不能全部转化为P,A错误;平衡是动态平衡,反应没有停止,B错误;平衡时,反应混合物中各组分的浓度不再改变,C正确;反应过程中,v(M)∶v(N)始终为2∶1,D错误。
4.B [解析] 容器中CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1∶3∶1∶1时,该反应可能达到平衡状态,也可能没有达到平衡状态,与反应初始浓度和转化率有关,A错误;v正(CO2)=v逆(H2O),方向相反,化学反应速率之比等于化学计量数之比,能判断反应达到平衡状态,B正确;反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)中,反应前后气体质量不变,容积不变,气体体积不变,密度始终不变,不能判断反应达到化学平衡状态,C错误;3 ml H—H键断裂同时,水中应该断裂2 ml H—O键,才能说反应达到平衡状态,D错误。
5.B [解析] A、C、D中均表示正反应方向,不能证明反应已达到平衡状态。B中前者表示正反应方向,后者表示逆反应方向,且二者的比例等于化学计量数之比,能证明反应达到化学平衡状态。
6.C [解析] 单位时间内生成n ml O2的同时生成n ml NO2,题给比例不符合正逆反应速率相等,不可作为达到平衡状态的标志,A错误;NO2、NO、O2的物质的量浓度之比为2∶2∶1的状态,不能说明浓度不变,所以不一定是平衡状态,B错误;在体积可变的密闭容器中,气体的总质量不变,则混合气体的密度不变时,体积不变,所以混合气体的密度不再改变说明反应已达到平衡状态,C正确;在体积可变的密闭容器中发生可逆反应,容器中的气体压强始终保持不变,压强不变不能作为达到平衡状态的标志,D错误。
7.D [解析] v正与v逆的比值等于其化学计量数之比时,说明反应达到化学平衡状态。
8.C [解析] 两反应前后均是气体,气体总质量始终保持不变,A项错误。若两反应中各物质的量均不随时间发生变化,说明两反应均达到平衡状态,B项错误。①中随着不断反应,气体的物质的量减少,压强不再发生变化,说明达到平衡状态;②中反应前后气体总体积始终相同,根据压强不变不能确定是否达到平衡状态,C项正确。容器体积不变,密度始终不变,根据密度不能确定是否达到平衡状态,D项错误。
9.(1)aV ml·L-1 bV ml·L-1 0 v正 v逆
(2)减小 减小 增大 减小 增大 (3)相等 保持不变
10.(1)3 0.03 ml·L-1·min-1 (2)0.3 ml·L-1 60% (3)6.5 (4)①③④
[解析] 一定温度下,向10 L恒容密闭容器中充入5 ml SO2和3 ml O2,反应达到平衡时有3 ml SO2发生了反应,则:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始量(ml):530
变化量(ml):31.53
平衡量(ml):21.53
(1)反应生成了3 ml SO3,v(SO2)=3ml10 L10min=0.03 ml·L-1·min-1。(2)平衡时SO3的浓度是3ml10 L=0.3 ml·L-1;SO2的转化率是3ml5ml×100%=60%。(3)平衡时容器内气体的总物质的量为2 ml+1.5 ml+3 ml=6.5 ml。(4)①因反应前后气体的化学计量数之和不相等,则体系内压强不再改变说明达到平衡状态,①正确;②因容器的体积不变,气体的总质量不变,则无论是否达到平衡状态,容器内气体的密度都不改变,不能用来判断是否达到平衡状态,②错误;③因反应前后气体的化学计量数之和不相等,气体的质量不变,则混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明达到平衡状态,③正确;④v正(SO3)=2v逆(O2),正逆反应速率相等,说明达到平衡状态,④正确;⑤因初始物质的物质的量没有明确,则n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)=2∶1∶2,不能作为判断是否达到平衡状态的依据,⑤错误。
11.B [解析] 此反应中A为固态,反应前后气体的物质的量始终不变,故混合气体的压强不变并不能说明反应达到平衡状态,①④项错误;ρ=m气V总,m气变化而V总不变,所以ρ不变时,可以说明反应达到平衡状态,②项正确;反应物的浓度和生成物的浓度不再改变可以说明反应已经达到平衡状态,所以B的物质的量浓度不变,可以说明反应达到平衡状态,③项正确。
12.A [解析] 随着反应不断进行,气体分子数减少,容器内压强减小,直至压强不变达到平衡状态,①正确;②说明反应是向正反应方向进行的,不能判断是否达到平衡状态,②错误;容器体积不变,密度不变,故密度不变不能作为判断是否达到平衡的依据,③错误;④生成2 ml NH3时消耗1 ml N2,且生成1 ml N2,即N2的正反应速率与逆反应速率相等,达到平衡状态,④正确;根据化学计量数可知用N2、H2、NH3表示的反应速率之比为1∶3∶2,但不能由此确定是否达到平衡状态,⑤错误;气体的平均摩尔质量不随时间变化,说明气体总的物质的量不变,可以说明反应达到平衡状态,⑥正确。综上分析A项正确。
13.A [解析] ①若反应一开始正向进行
2X(g) + 3Y(g) 2Z(g)
起始浓度(ml·L-1)c1c2c3
转化浓度(ml·L-1)2x3x2x
平衡浓度(ml·L-1)c1-2xc2-3xc3+2x
c1-2x=0.2c2-3x=0.3c3+2x=0.12,解得c1c2=23;c1、c2、c3均不为零且均大于0,故0
②若反应一开始逆向进行
2X(g) + 3Y(g) 2Z(g)
起始浓度(ml·L-1)c1c2c3
转化浓度(ml·L-1)2x3x2x
平衡浓度(ml·L-1)c1+2xc2+3xc3-2x
c1+2x=0.2c2+3x=0.3c3-2x=0.12,解得c1c2=23;c1、c2、c3均不为零且均大于0,可推出0
③若反应一开始就处于平衡状态,则c1=0.2 ml·L-1,c2=0.3 ml·L-1。
由上述分析可知,无论反应一开始正向进行还是逆向进行或者处于平衡状态,c1c2均为23,A正确;速率之比等于化学计量数之比,则平衡时Y和Z的生成速率之比为3∶2,B错误;转化率=转化的量起始的量×100%,X、Y的转化量之比、开始的物质的量浓度之比均为2∶3,则X、Y的转化率之比为1∶1,C错误;综上所述,c1的取值范围为0
14.D [解析] 达到平衡状态时,v正(NO)与v逆(N2)比值等于化学计量数之比,为2∶1,因此v正(NO)=2v逆(N2),A错误;反应是等体积反应,压强不随反应进行而改变,当容器内压强不再改变不能说明反应已达到平衡状态,B错误;容器中在什么时间达到平衡不清楚,无法计算从反应开始到建立平衡的平均反应速率,C错误;根据表格中丙与甲的数据比较得出丙的反应速率快,而达到平衡时转化率发生改变,说明是温度发生改变,单位时间改变量大,速率快,说明该过程是升温,T>400,D正确。
15.(1)0.6 ml·L-1·min-1 (2)3 (3)BD
[解析] (1)v(C)=1.2ml·L-12min=0.6 ml·L-1·min-1。
(2) 2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)
开始/(ml·L-1) 1 1 0
转化/(ml·L-1) 0.8 0.4 1.2
平衡/(ml·L-1) 0.2 0.6 1.2
由此可知,2∶1∶x=0.8∶0.4∶1.2=2∶1∶3,所以x=3。
(3)A项,x=3,该反应前后气体的物质的量始终不变,无论反应是否达到平衡状态,压强均不会变化;B项,容器的体积不变,若气体的密度不再变化,说明气体的质量不再发生变化,由于D为固体,故气体的质量不再发生变化,说明反应已达到平衡状态;C项,A的消耗速率与B的消耗速率表示的反应方向一致,不能说明反应已达到平衡状态;D项,A的百分含量保持不变,说明反应已达到平衡状态。
16.(1)3X(g)+Y(g)2Z(g) (2)0.02 ml·L-1·min-1 30%
(3)大 相等 (4)AB
[解析] (1)根据图像可知,X、Y是反应物,Z为生成物,分别改变量为0.3 ml、0.1 ml、0.2 ml,改变量之比等于化学计量数之比,因此得到该反应的化学方程式为3X(g)+Y(g)2Z(g)。
(2)反应开始至2 min,以气体Z表示的平均反应速率为v(Z)=ΔnV·Δt=0.2ml5 L×2min,平衡时X改变量为0.3 ml,此时X的转化率为0.3ml1ml×100%=30%。
(3)2 min反应达到平衡,平均相对分子质量M=mn,气体质量未变,气体物质的量减小,因此容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时大,ρ=mV(容器),气体质量未变,容器体积未变,混合气体密度与起始时相等。(4)Y的体积分数不再变化,证明达到平衡,A正确;此反应为反应前后气体的化学计量数之和不相等的反应,当容器内气体压强不再变化,则达到平衡,B正确;v(X)∶v(Y)=3∶1,不知反应速率是正反应速率还是逆反应速率,因此不能说明达到平衡,C错误;单位时间内消耗3n ml X,同时生成2n ml Z,均为正反应方向,不能说明达到平衡,D错误。
17.(1)2 (2)5 s 0.316 ml·L-1·s-1 (3)放出 41.87 kJ
[解析] (1)由图知初始反应时,c(H2)=c(I2)=1.00 ml·L-1,而加入的H2和I2的物质的量均为2 ml,所以V=2。
(2)由图知反应达到最大限度即达到化学平衡的时间为5 s,v(HI)=1.58ml·L-15 s=0.316 ml·L-1·s-1。
(3)可逆反应从正反应开始达到化学平衡,所以放出热量。
由反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-26.5 kJ·ml-1,达到平衡时共生成n(HI)=1.58 ml·L-1×2 L=3.16 ml,所以放出的热量为26.5 kJ2ml×3.16 ml=41.87 kJ。
物质
X
Y
Z
初始浓度/(ml·L-1)
c1
c2
c3
平衡浓度/(ml·L-1)
0.2
0.3
0.12
容器
(温度)
t/min
c/(ml·L-1)
0
40
80
120
160
甲(400 ℃)
c(NO)
2.00
1.50
1.10
0.80
0.80
乙(400 ℃)
c(NO)
1.00
0.80
0.65
0.53
0.45
丙(T ℃)
c(NO)
2.00
1.40
1.10
1.10
1.10
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