高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡第1课时随堂练习题

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化学平衡状态　化学平衡常数(40分钟　70分)一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)1．已知298 K时，反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ·mol－1，将此温度下的2 mol SO2和1 mol O2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量为(忽略能量损失)(　　)A．一定大于198 kJ　　　　 B．一定等于198 kJC．一定小于198 kJ　      D．不能确定【解析】选C。SO2和O2反应生成SO3的反应为可逆反应，反应为2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ·mol－1，可逆反应不能完全进行到底，反应物的转化率不能达到100%，此温度下的2 mol SO2和1 mol O2放在一密闭容器中，不能生成2 mol SO3，则反应放出的热量一定小于198 kJ，故C正确。2．(2021·钦州高二检测)在体积固定的密闭容器中发生反应：2CO(g)＋4H2(g) CH3CH2OH(g)＋H2O(g)。下列叙述中不能说明上述反应已达到化学平衡状态的是(　　)A．体系的压强不变B．反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化C．混合气体的密度不变D．混合气体的平均相对分子质量不变【解析】选C。该反应为气体体积缩小的可逆反应，压强为变量，当体系的压强不变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故A不符合题意；反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化时，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故B不符合题意；该反应中混合气体总质量、容器容积为定值，则混合气体的密度始终不变，不能根据混合气体的密度判断平衡状态，故C符合题意；混合气体总质量为定值，混合气体的物质的量为变量，则混合气体的平均相对分子质量为变量，当混合气体的平均相对分子质量不变时，表明达到平衡状态，故D不符合题意。3．(2021·湖州高二检测)已知反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＜0，向某体积恒定的密闭容器中按体积比2∶1充入SO2和O2在一定条件下发生反应(纵坐标Y表示SO3的浓度)。下列说法正确的是(　　)A．T1＞T2B．平衡时，SO2的生成速率等于SO3的生成速率C．当混合气体密度不变时，说明反应达到了平衡状态D．当c(SO2)∶c(O2)∶c(SO3)＝2∶1∶2时，说明反应达到了平衡状态【解析】选B。升高温度，反应速率增大，则到达平衡的时间缩短，根据图像知，T2条件下达到平衡的时间短，则T2＞T1，故A错误；化学平衡时，SO2的生成速率等于SO2的消耗速率，SO2的消耗速率等于SO3的生成速率，故B正确；体积恒定的容器中气体的密度一直不变，所以当混合气体密度不变时，不能说明反应达到了平衡状态，故C错误；c(SO2)∶c(O2)∶c(SO3)＝2∶1∶2，不能说明各物质的浓度不变，所以c(SO2)∶c(O2)∶c(SO3)＝2∶1∶2不一定达平衡状态，故D错误。4．科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。目前合成氨技术原理为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，正反应为放热反应。在673 K、30 MPa下，上述合成氨反应中n(NH3)和n(H2)随时间的变化关系如图所示。下列叙述正确的是(　　)A．点a的正反应速率比点b的大B．点c处反应达到化学平衡状态C．点d和点e处的n(N2)不相同D．点e处反应达到化学平衡状态，反应停止【解析】选A。A.点a反应物的浓度大于点b，浓度越大反应速率越快，故点a反应速率更大，故A项正确；B.点c之后氢气的物质的量继续减小，说明反应未达到平衡，故B项错误；C.点d、点e对应的氢气、氨气的物质的量已不再发生变化，说明反应处于平衡状态，点d和点e处的n(N2)相同，故C项错误；D.化学平衡是动态平衡，反应并未停止，故D项错误。【补偿训练】(2020·廊坊高二检测)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 mol O2的同时生成n mol NO2B．NO2、NO、O2三者的物质的量浓度之比为2∶2∶1C．混合气体的密度不再改变D．容器中气体压强不再变化【解析】选C。A、化学平衡时单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，故A错误；B、NO2、NO、O2三者的物质的量浓度之比可能为2∶2∶1，与各物质的初始浓度及转化率有关，故B错误；C、混合气体的密度不再改变，说明体积一定，反应达平衡状态，故C正确；D、根据pV＝nRT可知，体积、物质的量和温度都是变量，所以容器中气体压强不再变化，不能说明反应达平衡状态，故D错误。5．(双选)Burns和Dainton研究发现Cl2与CO合成COCl2的反应机理如下：①Cl2(g) 2Cl·(g)　快②CO(g)＋Cl·(g) COCl·(g)　快③COCl·(g)＋Cl2(g) COCl2(g)＋Cl·(g)　慢其中反应②存在v正＝k正c(CO)·c(Cl·)、v逆＝k逆c(COCl·)下列说法正确的是(　　)A．反应①的活化能大于反应③的B．反应②的平衡常数K＝C．要提高合成COCl2 的速率，关键是提高反应②的速率D．选择合适的催化剂能加快该反应的速率，并提高活化分子百分数【解析】选B、D。活化能越小，反应速率越快，则反应①的活化能小于反应③的活化能，故A错误；反应②存在v正＝k正c(CO)·c(Cl·)、v逆＝k逆c(COCl·)，平衡时正逆反应速率相等，则K＝＝，故B正确；慢反应决定整个反应速率，要提高合成COCl2的速率，关键是提高反应③的速率，故C错误；选择合适的催化剂能降低反应的活化能从而提高活化分子百分数，而加快该反应的速率，故D正确。【补偿训练】在一密闭容器中发生反应：2SO2＋O22SO3，起始时有a mol 二氧化硫和b mol氧气，达到平衡时有c mol 三氧化硫生成，则平衡时二氧化硫在反应混合物中的体积分数为(　　)A．×100%　　　　　　   B．×100%C．×100%     D．%【解析】选D。分别列出起始量、转化量和平衡量。　　　　　　　　2SO2　＋　O2　2SO3起始量(mol)　   a　        b　       0转化量(mol)　   c　        0.5c　     c平衡量(mol)     a－c　     b－0.5c    cw(SO2)＝×100%＝%，故D正确。6．一定温度下，某恒容容器内进行可逆反应A(g)＋3B(g) 2C(g)。下列说法正确的是(　　)A．化学反应的限度与反应时间的长短有关B．达化学平衡状态时，C的生成速率是A的生成速率的2倍C．达化学平衡状态时，容器内A、B、C的分子数比一定为1∶3∶2D．充入1 mol A和3 mol B，达化学平衡状态时可生成2 mol C【解析】选B。A.反应转化的限度与反应时间无关，与反应物自身的性质有关系，A错误；B.平衡时不同物质的正逆反应速率之比等于化学计量数之比，则化学平衡状态时，C的生成速率是A的生成速率的2倍，B正确；C.分子数关系与起始量与转化率有关，则平衡状态时，容器内A、B、C的分子数比不一定为1∶3∶2，C错误；D.反应为可逆反应，不能完全转化，则充入1 mol A和3 mol B，达化学平衡状态时生成C小于2 mol，D错误。7．化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，下列反应的平衡常数数值如下：2NO(g) N2(g)＋ O2(g)　K1＝1×10302H2(g)＋ O2(g) 2H2O(g)　K2＝2×10812CO2(g) 2CO(g)＋ O2(g)　K3＝4×10－92以下说法正确的是(　　)A．NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式K1＝c(N2)c(O2)/c(NO)B．水分解产生O2，此时平衡常数的数值约为5×10－80C．NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO＞H2O＞CO2D．以上说法都不正确【解析】选C。A.常温下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式是K1＝，故A错误；B.2H2(g)＋O2(g) 2H2O(g)　K2＝2×1081，所以2H2O(g) 2H2(g)＋O2(g)　K3＝＝5×10－82，故B错误；C.常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的化学平衡常数K的数值逐渐减小，则化学反应进行倾向由大到小的顺序为NO＞H2O＞CO2，故C正确；D.因C正确，故D错误。8．(2020·宣城高二检测)在恒温恒容的密闭容器中，能说明反应X(g)＋Y(g) 2Z(g)达到化学平衡状态的是(　　)A．X、Y、Z的分子数之比为1∶1∶2B．容器内混合气体的密度保持不变C．容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变D．为定值【解析】选D。A.X、Y、Z的分子数之比为1∶1∶2时，无法判断各组分浓度是否继续变化，则无法判断是否达到平衡状态，故A错误；B.容器容积、气体总质量为定值，则混合气体的密度始终不变，不能据此判断平衡状态，故B错误；C.混合气体的总质量、总物质的量为定值，则混合气体的平均相对分子质量始终不变，不能据此判断平衡状态，故C错误；D.该反应的平衡常数K＝，为定值时，表明达到平衡状态，故D正确。二、非选择题(本题包括2小题，共22分)9．(10分)在恒温、体积为1.0 L的密闭容器中通入1.0 mol N2和x mol H2发生如下反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，20 min后达到平衡，测得反应放出的热量为18.4 kJ，混合气体的物质的量为1.6 mol，容器内的压强变为原来的80%。请回答下列问题：(1)20 min内，v(N2)＝__________________。(2)该反应的热化学方程式为_______________________________________。 (3)下列叙述中能表示该反应达到平衡状态的是________(填序号)。①N2体积分数保持不变②单位时间断裂0.3 mol H—H键，同时生成0.6 mol N—H键③混合气体的密度不再改变④2v正(H2)＝3v逆(NH3)⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变【解析】设平衡时氮气转化率为a，则                   N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　　　开始的量(mol)　    1.0　   x　         0改变的量(mol)　    a　     3a　        2a平衡的量(mol)      1.0－a  x－3a　     2a＝80%，解得x＝1.0，2.0－2a＝1.6，解得a＝0.2＝20%。(1)20 min内，v(N2)＝＝ 0.01 mol·L－1·min－1；(2) 0.2 mol氮气参与反应时放出18.4 kJ热量，则1 mol氮气参与反应时的焓变为＝－92 kJ·mol－1，该反应的热化学方程式为N2(g)＋ 3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1；(3)根据“变量不变达平衡”原则来进行判断。①反应为气体体积缩小的反应，N2体积分数为变量，当其体积分数保持不变时反应达平衡状态，故正确；②单位时间断裂0.3 mol H—H键，同时生成0.6 mol N—H键，都是指正反应速率，无法说明正逆反应速率相等，反应不一定达平衡，故错误；③反应在恒容条件下进行且所有反应物均为气体，密度不是变量，故混合气体的密度不再改变反应不一定达平衡，故错误；④2v正(H2)＝3v逆(NH3)，说明正逆反应速率相等，反应达平衡状态，故正确；⑤混合气体的平均摩尔质量为变量，若其不再改变则反应达平衡，故正确，答案选①④⑤。答案：(1)0.010 mol·L－1·min－1(2)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1(3)①④⑤10．(12分)已知2X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)，在一个容积固定的容器中加入2 mol X2和1 mol Y2，在500 ℃时充分反应达平衡后Z的浓度为W mol·L－1，放出热量b kJ。(1)此反应平衡常数表达式为____________；若将温度降低到300 ℃，则反应平衡常数将________(填“增大”“减少”或“不变”)。(2)能说明反应已达平衡状态的是________。A．浓度 c(Z)＝2c(Y2)B．容器内压强保持不变C．v逆(X2)＝2v正(Y2)D．容器内的密度保持不变(3)若将上述容器改为恒压容器(反应器开始体积相同)，相同温度下起始加入2 mol X2和1 mol  Y2达到平衡后，Y2的转化率将____________(填“变大”“变小”或“不变”)。【解析】(1)此反应平衡常数表达式为K＝，为放热反应，降低温度平衡正向移动，则将温度降低到300 ℃，则反应平衡常数将增大；(2)A.浓度c(Z)＝2c(Y2)，与起始量、转化率有关，不能判定平衡，故不选；B．容器内压强保持不变，可知物质的量不变，为平衡状态，故选；C．v逆(X2)＝2v正(Y2)，可知正逆反应速率相等，为平衡状态，故选；D．容器内的密度始终保持不变，不能判定平衡，故不选；(3)若将上述容器改为恒压容器(反应器开始体积相同)，相同温度下起始加入2 mol X2和1 mol Y2达到平衡后，反应进行时气体的物质的量减小、体积减小，可看成原平衡增大压强，平衡正向移动，Y2的转化率将变大。答案：(1)K＝　增大(2)BC　(3)变大(20分钟　30分)一、选择题(本题包括2小题，每小题5分，共10分)1．在2 L恒容密闭容器分别投入2 mol CO和1 mol O2。进行反应：2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)。在相同的时间段(5 min)下，测得CO的转化率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)A．化学平衡常数：K(b)＜K(c)＜K(d)B．a点，v 正(O2)＝0.14 mol·L－1·min－1C．d点v正(CO)等于a点v正(CO)D．50 ℃时，该反应的化学平衡常数K＝160【解析】选D。正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则化学平衡常数：K(b)＞K(c)＞K(d)，故A错误；a点时CO的转化率为0.7，但不能确定反应时间，则不能确定反应速率，故B错误；d点温度较高，反应速率较大，故C错误；50 ℃时，CO的转化率为0.8，则　　　　　2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)起始/mol   2       1转化/mol   1.6     0.8        1.6平衡/mol   0.4     0.2        1.6体积为2 L，则该反应的化学平衡常数K＝＝160，故D正确。2．(双选)在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如表所示：物　　质XYZ初始浓度/ mol·L－10.10.20平衡浓度/ mol·L－10.050.050.1下列说法错误的是(　　)A．反应达到平衡时，X的转化率为60%B．增大压强，使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大C.反应可表示为X＋3Y2Z，其平衡常数为1 600D．改变温度可以改变此反应的平衡常数【解析】选A、B。A.反应达到平衡时，X的转化率为(0.1 mol·L－1－0.05 mol·L－1)/0.1 mol·L－1×100%＝50%，故A错误；B.增大压强平衡向生成Z的方向移动，但平衡常数不变，故B错误；C.K＝c2(Z)/[c(X)·c3(Y)]＝＝1 600，故C正确；D.平衡常数只受温度的影响，温度改变时，化学平衡常数一定变化，故D正确。二、非选择题(本题包括1小题，共20分)3．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。Ⅰ、利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：TaS2(s)＋2I2(g)===TaI4(g)＋S2(g)　ΔH＞0(Ⅰ)(1)反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K＝________，(2)若K＝1，向某恒容密闭容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s)，I2(g)的平衡转化率为________。Ⅱ、恒温下，在容积为2 L的恒容密闭容器A中通入1 mol N2与1 mol H2的混合气体，发生如下反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＜0，一段时间后，达到平衡，若平衡时氨气的物质的量为0.4 mol。(1)此温度时该反应的K值为__________。(2)若在此温度下，向另一容积为1 L的恒容容器B中按物质的量分别为2 mol、1 mol、1 mol充入N2、H2、NH3，此时，该反应是否处于平衡状态？________(填“是”或“否”)，此时若没有达平衡，反应向________方向进行(填“正”或“逆”)。【解析】Ⅰ、(1)根据题意反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K＝；(2)若K＝1，设 I2的平衡转化率为x，则参加反应的为x mol，平衡时生成TaI4和S2各0.5x mol，剩余I2为(1－x) mol，根据K＝＝＝1，解之得x≈66.7%Ⅱ、(1)　　　　　N2 (g)＋ 3H2(g) 2NH3(g)，初始浓度：       0.5　   0.5　       0变化浓度：       0.1　   0.3　       0.2平衡浓度：       0.4　   0.2　       0.2K＝＝12.5；(2)向另一容积为1 L的恒容容器B中按物质的量分别为2 mol、1 mol、1 mol充入N2、H2、NH3，此时Qc＝＝0.5＜K，所以不是平衡状态，会向着正方向进行。答案：Ⅰ、(1)　(2)66.7%Ⅱ、(1)12.5　(2)否　正