2021_2022版高中化学课时分层作业7化学平衡状态含解析新人教版选修.doc

化学平衡状态(30分钟50分)一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分)1.(2019·海口高二检测)下列反应不属于可逆反应的是()A.SO2溶于水生成H2SO3和H2SO3分解B.H2跟I2化合成HI和HI分解C.SO2跟O2化合成SO3和SO3分解D.电解水生成H2与O2和H2与O2转化成水【解析】选D。A项SO2溶于水生成H2SO3,SO2+H2OH2SO3,B项H2+I22HI,C项2SO2+O22SO3,上述三个反应,正、逆反应的反应条件相同,故都属于可逆反应。电解水生成H2与O2和H2与O2生成水的反应条件不同,故不属于可逆反应。2.(2019·烟台高二检测)在一定条件下,将0.3 mol CO2和0.2 mol H2通入2 L密闭容器中,进行反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。下列关于该反应建立平衡的说法正确的是()A.反应刚开始时,生成物浓度最大,正反应速率最小B.随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,正反应速率逐渐增大C.达到平衡状态时反应体系中CO2的浓度为0 mol·L-1D.该反应建立平衡过程中v -t(时间)图象为右图【解析】选A。A项,由于该反应从逆反应开始进行,故反应刚开始时,生成物浓度最大,正反应速率最小,A项正确;随着反应的进行,生成物浓度逐渐减小,逆反应速率逐渐减小,反应物浓度逐渐增大,正反应速率逐渐增大,B项不正确;C项,该反应不能进行彻底,且起始时n(CO2)>n(H2),故平衡时CO2的浓度不可能是0 mol·L-1,C项不正确;D项,该反应建立平衡的过程中,逆反应速率大于正反应速率,且逆反应速率逐渐减小,正反应速率逐渐增大,达到平衡时正、逆反应速率相等,D项不正确。【补偿训练】已知:X(g)+2Y(g)3Z(g)H=-a kJ·mol-1(a>0),下列说法不正确的是()A.0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 molB.达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度不再发生变化C.达到化学平衡状态时,反应放出的总热量可达a kJD.升高反应温度,逆反应速率增大,正反应速率减小【解析】选D。A.属于可逆反应,0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 mol,A正确;B.达到化学平衡状态时正逆反应速率相等,X、Y、Z的浓度不再发生变化,B正确;C.虽然属于可逆反应,达到化学平衡状态时,如果消耗1 mol X,则反应放出的总热量等于a kJ,C正确;D.升高反应温度,正、逆反应速率均增大,D错误。3.(2019·西安高二检测)在一定条件下,气体参与的某正反应方向H<0的可逆反应达到化学平衡时,下列说法不正确的是()A.反应物的浓度一定等于生成物的浓度B.反应体系中压强恒定C.反应体系中混合物的组成保持不变D.反应体系中温度不变【解析】选A。对于放热的可逆反应,达到平衡时,反应物与生成物的浓度不一定相等,A项错误;可逆反应达到平衡时,正、逆反应速率相等,气体分子数保持不变,反应体系中压强恒定,混合物的组成保持不变,反应体系中温度不变,B、C、D项正确。【补偿训练】在一定温度下,某反应A(g)+B(g)C(g) 体系中,n(A)随反应时间(t)的变化如下表:该反应处于平衡状态的时间区域为()t/min012345n(A)/mol0.0400.0200.0140.0100.0100.010A.12 minB.13 minC.23 minD.35 min【解析】选D。化学平衡状态是在一定条件下,可逆反应中,正反应速率等于逆反应速率,且组分的浓度不再改变,即35 min时,反应达到平衡,故D正确。4.(2019·张家口高二检测)298 K时,将20 mL 3x mol·L-1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L-1 I2和20 mL NaOH溶液混合,发生反应:As(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)As(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。下列可判断反应达到平衡的是()A.溶液的c(Na+)不再变化B.v(I-)=2v(As)C.不再变化D.c(I-)=2c(As)【解析】选C。Na+不参与化学平衡,c(Na+)不变不能说明反应处于化学平衡状态,故A错误;根据各物质的反应速率之比等于方程式的化学计量数之比,v(I-)=2v(As)始终成立,不能作为平衡状态的判断依据,故B错误;达到平衡时各物质的浓度保持不变,即不再变化,反应处于平衡状态,故C正确;在生成物中始终存在c(I-)=2c(As),故D错误。5.(2019·唐山高二检测)哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,在一定条件下使该反应发生。下列有关说法正确的是()A.达到化学平衡时,N2将完全转化为NH3B.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等C.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化D.达到化学平衡时,正反应速率和逆反应速率都为零【解析】选C。可逆反应不能进行到底,A项不正确;达到化学平衡时,反应物和生成物的物质的量浓度保持不变,而各浓度不一定相等,B项不正确,C项正确;达到化学平衡时,正、逆反应速率相等,但都不为零,D项不正确。6.(2019·郑州高二检测)一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应:2X(g)Y(g)+Z(s),以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是()A.混合气体的密度不再变化B.反应容器中Y的质量分数不变C.X的分解速率与Y的消耗速率相等D.单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X【解析】选C。X的分解速率与Y的消耗速率之比为21时,才能说明反应达到平衡状态。故C项说明反应未达到平衡状态。【补偿训练】对于恒容密闭容器中发生的可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H<0,能说明反应达到化学平衡状态的为()A.断开一个NN键的同时有6个NH键生成B.混合气体的密度不变C.混合气体的平均相对分子质量不变D.N2、H2、NH3分子数比为132的状态【解析】选C。断开NN键与生成NH键是同一个反应方向,A不对;平均相对分子质量=,反应过程中m始终不变,若不变,则n不变,说明反应已达平衡。密闭容器混合气体密度始终不变。7.(2019·遵义高二检测)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:混合气体平均相对分子质量不再改变恒温时,气体压强不再改变各气体组成浓度相等反应体系中温度保持不变断裂HO键速率是断裂HH键速率的2倍混合气体密度不变单位时间内,消耗水蒸气质量与生成氢气质量比为91其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是()A.B.C.D.【解析】选D。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,错误;各组分浓度相等,不能判断反应达到平衡状态,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,正确;生成HO键速率是断裂HH键速率的2倍,经转化,水中HO键断裂速率等于生成HO键速率,达到平衡状态,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,错误。二、非选择题(本题包括1小题,共8分)8.(2019·聊城高二检测)在2 L密闭容器内,800 时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)如图表示NO2的浓度变化的曲线是_。用O2表示从02 s内该反应的平均速率v(O2)=_。 (2)能说明该反应已达到平衡状态的是_。 a.v(NO2)=2v(O2)b.容器内压强保持不变c.v逆(NO)=2v正(O2)d.容器内密度保持不变【解析】(1)该反应达到平衡时,n(NO)=0.007 mol,此时n(NO2)=0.013 mol,其浓度变化量为0.006 5 mol·L-1,所以表示NO2浓度变化的曲线是b。(2)a表示的是同一方向的速率,在任何时候都成立,而d中容器的体积及气体的总质量都不变,气体的密度也始终不变。答案:(1)b1.5×10-3 mol·L-1·s-1(2)b、c【补偿训练】(2019·保定高二检测)在698 K时,向某V L的密闭容器中充入2 mol H2(g)和2 mol I2(g),发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)H=-26.5 kJ·mol-1,测得各物质的物质的量浓度与时间变化的关系如图所示。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_。 【解析】(1)由图知初始反应时,c(H2)=c(I2)=1 mol·L-1,而加入的H2和I2的物质的量均为2 mol,所以V=2。(2)反应达到最大限度即达到化学平衡,所需时间为5 s,v(HI)=0.316 mol·L-1·s-1。(3)可逆反应从正反应建立,所以需放出热量。由反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)H=-26.5 kJ·mol-1,达到平衡时共生成n(HI)=1.58 mol·L-1×2 L=3.16 mol,所以放出的热量为×3.16 mol=41.87 kJ。答案:(1)2(2)5 s0.316 mol·L-1·s-1(3)放出41.87 kJ(30分钟50分)一、选择题(本题包括6小题,每小题6分,共36分)1.(2019·临汾高二检测)一定温度下,反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为H。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是()A.B.C. D.【解析】选D。因反应容器保持恒压,所以容器容积随反应进行而不断变化,结合气=m/V可知,气体密度不再变化,说明容器容积不再变化,即气体的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,符合题意;无论是否平衡,反应的H都不变,不符合题意;反应开始时,加入1 mol N2O4,随着反应的进行,N2O4的浓度逐渐变小,故v正(N2O4)逐渐变小,直至达到平衡,不符合题意;N2O4的转化率不再变化,说明N2O4的浓度不再变化,反应达到平衡状态,符合题意。2.如图是可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线,下列叙述正确的是()A.t1时,只有正反应在不断进行,速率在逐渐减小B.t2时,反应到达平衡,在此条件下N2的转化率达到最大C.t2t3,反应不再发生,各物质的物质的量保持恒定D.t3以后,N2(g)、H2(g)、NH3(g)的物质的量浓度相等【解析】选B。A.t1时刻正、逆反应都在进行,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,故错误;B.t2时刻正逆反应速率相等,说明到达到平衡,此时反应物的转化率最大,故正确;C.此反应是可逆反应,其特征之一为动态平衡,且各组分的浓度保持不变,故错误;D.各组分的浓度保持不变,不是相等,故错误。3.(2019·濮阳高二检测)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c0(X)、c0(Y)、c0(Z)(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.c0(X)c0(Y)=31B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为23C.X、Y的转化率不相等D.c0(X)的取值范围为0 mol·L-1<c0(X)<0.14 mol·L-1【解析】选D。列出“三段式”浓度:X(g)+3Y(g)2Z(g)起始c0(X)c0(Y) c0(Z)转化a 3a 2a平衡0.10.3 0.08A项,c0(X)c0(Y)=(a+0.1)(3a+0.3)=13,故A错误;B项,平衡时,v逆(Y)v正(Z)=32,故B错误;C项,X、Y的转化率之比为=11,故C错误。4.一定温度下,在固定容积的密闭容器中进行的可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意正整数时,下列状态一定能说明反应已达到平衡的是()体系的压强不再发生变化体系的密度不再发生变化各组分的物质的量浓度不再改变各组分的质量分数不再改变反应速率v(A)v(B)v(C)v(D)=mnpqA.B.C.D.【解析】选A。若m+n=p+q时,反应过程中,体系压强始终不变,不符合要求;=,m总、V总不变,则体系密度在反应过程中始终不变,故也不符合要求;反应过程中,反应速率始终满足v(A)v(B)v(C)v(D)=mnpq,故不符合要求,只有能说明反应已达平衡。【方法规律】不能作为判断化学平衡“标志”的四种情况(1)反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。(2)恒温恒容下的体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不再随时间而变化。(3)全是气体参加体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不再随时间而变化。(4)全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度不随时间变化而变化。5.(2019·长沙高二检测)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。能判断该反应已经达到化学平衡的是()2v(NH3)=v(CO2)密闭容器中总压强不变密闭容器中混合气体的密度不变密闭容器中氨气的体积分数不变密闭容器中c(NH3)不变A.B.C.D.全部【解析】选A。没说明正反应速率和逆反应速率,且比值错误,故不能作为依据;密闭容器中总压强与气体的物质的量成正比,只有平衡时n(气)不变,故压强可以作为依据;=,m(气)可变,故可以作为依据;n(NH3)n(CO2)=21,故氨气的体积分数为恒值,不能作为依据;根据定义,可以作为依据。【补偿训练】 (2019·黄石高二检测)在一恒温恒容容器中,发生反应:2A(g)+B(s)C(g)+D(g),下列描述中能表明反应已达到平衡状态的有()容器内B(s)物质的量浓度不变;混合气体的密度不变;混合气体的压强不变;混合气体的平均相对分子质量不变;C(g)的物质的量浓度不变;容器内A、C、D三种气体的浓度之比为211;某时刻v(A)=2v(C)且不等于零;单位时间内生成n mol D,同时生成2n mol AA.3个B.4个C.5个D.6个【解析】选B。B(s)固体,其物质的量浓度为常数始终不变,不能说明反应到平衡,故错误;因为反应体系中有固体物质,所以当混合气体的密度不变时说明混合气体的总质量不变,则说明反应到平衡,故正确;因为反应前后气体总物质的量不变,所以混合气体的压强不变不能说明反应到平衡,故错误;混合气体的平均相对分子质量等于气体的总质量与总物质的量的比值,因为气体总物质的量始终不变,所以当混合气体的平均相对分子质量不变说明气体总质量不变,可以说明反应到平衡,故正确;C(g)的物质的量浓度不变可以说明反应到平衡,故正确;容器内A、C、D三种气体的浓度之比为211不能说明反应到平衡,故错误;某时刻v(A)=2v(C)且不等于零,没有说明反应速率的方向,不能说明反应到平衡,故错误;单位时间内生成n mol D,同时生成2n mol A,可以说明反应正逆反应速率相等,反应到平衡,故正确。故有4个可以说明反应到平衡,故选B。6.(2019·南京高二检测)某反应进行过程中,各物质物质的量的变化情况如图所示。下列说法正确的是()A.C、D是生成物B.反应的化学方程式:2A+B2CC.2 min后各物质的物质的量不再变化D.该反应不是可逆反应【解析】选C。D在反应前后物质的量不变,在反应中起催化剂的作用,反应中,A、B的物质的量减少,C的物质的量增多,故A、B是反应物,C为生成物。其中n(A)n(B)n(C)=212,反应进行到2分钟时,A、B、C的物质的量恒定,表明反应处于平衡状态,故该反应为可逆反应。所以反应的化学方程式为2A+B2C。二、非选择题(本题包括1小题,共14分)7.在20 L恒容的密闭容器中,加入3 mol SO3(g)和1 mol氧气,在某温度下进行反应,反应至4 min时,氧气的浓度为0.06 mol·L-1,当反应至8 min时,反应到达平衡。 (1)04 min内生成O2的平均速率:v(O2)=_mol·L-1·min-1。 (2)整个过程中,各物质的浓度随时间的变化如图所示,则该反应的化学方程式为_。 (3)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)。 体系内压强不再改变容器内气体的密度不再改变混合气体的平均相对分子质量不再改变v正(SO3)=2v逆(O2)n(SO3)n(O2)n(SO2)=212【解析】分析图象得出,(1)该反应为2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),由此得出v(O2)=0.002 5 mol·L-1·min-1。(3)根据反应:2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),中体系压强不变,说明反应已达平衡状态;中容器的体积不变,混合气体的质量不变,则反应过程中密度始终不变,密度不变不能说明反应已达平衡状态;中混合气体的总质量不变,但反应过程中混合气体的总物质的量改变,若平均相对分子质量不变,说明反应已达平衡状态;表示v正=v逆,说明反应已达平衡状态;中三者的物质的量之比等于化学计量数之比,不能说明反应已达平衡状态。答案:(1)0.002 5(2)2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)(3)【补偿训练】 (2019·福州高二检测)实验室中配制碘水,往往是将I2溶于KI溶液中,这样就可以得到浓度较大的碘水,主要是因为发生了反应:I2(aq)+I-(aq)(aq),上述平衡体系中,的物质的量浓度c()与温度T的关系如图所示(曲线上的任意一点都表示平衡状态)。(1)在T1、D状态时,v(正)_v(逆)(填“>”“<”或“=”)。 (2)若在T1时某状态=,_平衡状态(填“是”、“不是”或“不一定是”)。 【解析】(1)T1、D状态时,c()未达最大值,故反应还未达到平衡,而可逆反应最终都要达到平衡状态,所以必须增大c()才能达到平衡状态,即反应正向进行,v(正)>v(逆)。(2)=,并不能说明c(I-)、c()是否不变,即不能说明反应是否达到平衡状态。答案:(1)>(2)不一定是- 12 -