高中化学第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡第1课时可逆反应化学平衡状态习题新人教版选修4.docx
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高中化学第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡第1课时可逆反应化学平衡状态习题新人教版选修4
第1课时可逆反应化学平衡状态
课时训练
基础过关
1.下列对可逆反应的认识正确的是( C )
A.SO2+Br2+2H2O
H2SO4+2HBr与2HBr+H2SO4(浓)
Br2+SO2↑+2H2O互为可逆反应
B.既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应
C.在同一条件下,同时向正、逆两个方向进行的反应叫可逆反应
D.电解水生成氢气和氧气与氢气和氧气点燃生成水的反应是可逆
反应
解析:
正确理解可逆反应定义中的“同一条件下”“同时”“正、逆两个方向”等关键字眼。
2.合成氨工业为人类解决粮食问题作出了巨大贡献。
一定条件下,在密闭容器中进行合成氨反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),当正、逆反应速率相等且不等于零时,下列说法不正确的是( A )
A.N2、H2完全转化为NH3
B.N2、H2、NH3在容器中共存
C.反应已达到化学平衡状态
D.N2、H2、NH3的浓度不再改变
解析:
反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),当正、逆反应速率相等且不等于零时,达化学平衡状态。
可逆反应中,反应物不能完全转化为生成物,A不正确;N2、H2、NH3在容器中共存,B正确;正、逆反应速率相等且不等于零时的状态是化学平衡状态,C正确;化学平衡状态时,各组分的浓度不随时间的变化而变化,D正确。
3.一定条件下,可逆反应2A
B+3C,在下列四种状态中,处于平衡状态的是( D )
正反应速率
逆反应速率
A
vA=2mol·L-1·min-1
vB=2mol·L-1·min-1
B
vA=2mol·L-1·min-1
vC=2mol·L-1·min-1
C
vA=1mol·L-1·min-1
vB=2mol·L-1·min-1
D
vA=1mol·L-1·min-1
vC=1.5mol·L-1·min-1
解析:
将四种状态的正、逆反应速率除以相应物质的化学计量数,若两者相等,则说明达到了平衡状态。
按上述方法分析,D处于平衡状态。
4.一定温度下,反应N2O4(g)
2NO2(g)的焓变为ΔH。
现将1molN2O4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( D )
A.①②B.②④C.③④D.①④
解析:
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ρ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,①符合题意;无论是否平衡,反应的ΔH都不变,②不符合题意;反应开始时,加入1molN2O4,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,③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,④符合题意。
5.可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),在容积为10L的密闭容器中进行,开始时加入2molN2和3molH2,达平衡时,NH3的浓度不可能达到( B )
A.0.1mol·L-1B.0.2mol·L-1
C.0.05mol·L-1D.0.15mol·L-1
解析:
2molN2和3molH2反应,假设反应能够进行到底,则3molH2完全反应,生成2molNH3,此时NH3浓度为0.2mol·L-1,但由于反应是可逆反应,不能进行到底,所以NH3浓度达不到0.2mol·L-1。
6.(2017·四川成都外国语学校期中)可逆反应:
2NO2(g)
2NO(g)
+O2(g),在容积固定的密闭容器中,达到平衡状态的标志正确的有( B )
①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2
②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
⑧NO2的转化率不再随时间改变而改变
⑨NO与O2的物质的量之比不再随时间改变而改变
⑩n(NO2)∶n(NO)∶n(O2)=2∶2∶1
A.4个B.5个C.6个D.7个
解析:
单位时间内生成nmolO2,同时生成2nmolNO2,说明反应v正=
v逆,达到平衡状态,①正确;单位时间内生成nmolO2的同时生成
2nmolNO,同是正反应方向,②错误;无论反应是否达到平衡状态,反应速率之比等于化学计量数之比,不能说明达到平衡状态,③错误;混合气体的颜色不再改变,说明NO2气体的浓度不变,达到平衡状态,④正确;无论反应是否达到平衡状态,混合气体的质量不变,容器的体积不变,所以混合气体的密度不变,不能说明达到平衡状态,⑤错误;反应前后气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的压强不变,⑥正确;反应前后气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的物质的量不变,则混合气体的平均摩尔质量不再改变,⑦正确;NO2的转化率不再随时间改变而改变,说明NO2气体的浓度不变,达到平衡状态,⑧正确;不论是否平衡,NO与O2的物质的量之比始终不随时间改变而改变,⑨错误;n(NO2)∶n(NO)∶n(O2)=2∶2∶1,不能说明达到平衡,⑩错误。
7.一定条件下,对于反应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)。
达平衡时,X、Y、Z浓度分别为
0.1mol·L-1、0.3mol·L-1和0.08mol·L-1,则下列判断不合理的
是( D )
①c1∶c2=1∶3 ②平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3③X和Y的转化率不相等 ④c1的取值范围为0 A.①②B.③④C.①④D.②③ 解析: 分析浓度变化关系: X(g) + 3Y(g) 2Z(g) c(起始)c1c2c3 c(平衡)0.1mol·L-10.3mol·L-10.08mol·L-1 反应方程式中反应物计量数之比为1∶3,所以反应中X和Y必然以1∶3消耗,因为达平衡时X和Y浓度之比为1∶3,故c1∶c2=1∶3,①合理;平衡时,Y和Z的生成速率之比应该和方程式计量数之比相等,故Y和Z的生成速率之比为3∶2,②不合理;由于起始时反应物是按方程式计量数之比配料,故X和Y转化率相等,③不合理;运用极限法,假设Z完全转化为反应物,c1的最大极限值为0.14mol·L-1,而题设c1>0,反应又是可逆的,故④合理。 8.一定温度下,在容积为VL的密闭容器中进行反应: aN(g) bM(g) (a≠b),M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示: (1)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为 。 (2)此反应在该条件下达到限度时,反应物的转化率为 。 (3)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是 。 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.单位时间内消耗amolN,同时生成bmolM E.混合气体的压强不随时间的变化而变化 F.N的转化率达到最大,且保持不变 解析: (1)v(M)= = mol·L-1·min-1。 (2)开始时反应物N为8mol,达到限度时N为2mol,故其转化率为 ×100%=75%。 (3)因为a≠b,所以当混合气体总物质的量不随时间的变化而变化、容器内气体压强不变时,均可判断反应达到平衡状态;反应物的转化率达最大且保持不变,意味着各组分浓度不再改变,也能说明反应达到平衡状态。 答案: (1) mol·L-1·min-1 (2)75% (3)CEF 能力提升 9.对于反应N2O4(g) 2NO2(g)在温度一定时,平衡体系中NO2的体积分数 (NO2)随压强的变化情况如图所示(实线为对应压强下的平衡点),下列说法正确的是( D ) A.A、C两点的正反应速率的关系为v(A)>v(C) B.A、B、C、D、E各状态中,v正 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 D.使E状态从水平方向到达C状态后,再沿平衡曲线到达A状态,从理论上来讲,可选用的条件是从p1突然加压至p2,再由p2无限缓慢降压至p1 解析: 在有气体参加的反应体系中,增大压强,反应速率增大,A点的压强小于C点,故反应速率v(A) 10.汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH<0。 若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是( C ) A.①②B.③④C.②④D.①③ 解析: ①中t1时刻v正仍然在变化,说明没有达到平衡状态,①错误;由于是绝热、恒容密闭体系,随着反应的进行,体系的温度升高,当温度保持不变时,该反应达到平衡状态,②正确;③中t1时刻CO2和CO的物质的量还在变化,说明正、逆反应速率不相等,反应没有达到平衡状态,③错误;④中t1时刻NO的质量分数不再变化,表明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,④正确。 11.一定条件下反应2AB(g) A2(g)+B2(g)达到平衡状态的标志是( C ) A.单位时间内生成nmolA2,同时消耗2nmolAB B.容器内三种气体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 解析: 生成nmolA2,同时消耗2nmolAB都是正反应,A错误;平衡之前三种气体AB、A2、B2也共存,B错误;容器中各组分的体积分数不随时间变化,说明达到平衡状态了,C正确;AB的消耗速率和A2的消耗速率之比等于2∶1时达到平衡状态,D错误。 12.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: ①混合气体平均相对分子质量不再改变 ②恒温时,气体压强不再改变 ③各气体组分浓度相等 ④反应体系中温度保持不变 ⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍⑥混合气体密度不变 ⑦单位时间内,消耗水蒸气质量与生成氢气质量比为9∶1 其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是( D ) A.①②⑤B.③④⑤C.⑥⑦D.④⑤ 解析: 由于乙反应的两边气体的体积相同且都是气体,压强始终不变,平均相对分子质量始终不变,①、②无法判断乙反应是否达到平衡状态,故①②错误;各气体组分浓度相等,不能判断各组分的浓度不变,无法证明达到了平衡状态,故③错误;反应体系中温度保持不变,说明正、逆反应速率相等,达到了平衡状态,故④正确;断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍,说明正、逆反应速率相等,达到了平衡状态,故⑤正确;由于乙反应的两边气体的体积相同且都是气体,容器的容积不变,所以密度始终不变,无法判断乙是否达到平衡状态,故⑥错误;消耗水蒸气质量与生成氢气质量表示的都是正反应,无法判断正、逆反应速率相等,故⑦错误。 13.在2L密闭容器内,800℃时反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表: 时间(s) 0 1 2 3 4 5 n(NO)(mol) 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 (1)上图表示NO2的浓度变化的曲线是 。 用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v= 。 (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: 该反应达平衡时,n(NO)=0.007mol,此时n(NO2)=0.013mol,其浓度变化量为0.0065mol·L-1,所以表示NO2浓度变化的曲线是b。 在 (2)中,a没有说明反应方向,若表示同一方向的速率,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)b 1.5×10-3mol·(L·s)-1 (2)bc 14.乙酸和乙醇可以发生酯化反应,CH3COOH+HOC2H5 CH3COOC2H5+H2O (1)对于上述可逆反应,若乙酸分子中的氧都是18O,乙醇分子中的氧都是16O,一段时间后,分子中含有18O的物质有( ) A.1种B.2种C.3种D.4种 (2)在上述条件下,生成物中水的相对分子质量为( ) A.16B.18C.20D.22 (3)下列描述,能说明乙酸和乙醇的酯化反应已达到平衡状态的有 。 ①单位时间内,生成1mol乙酸乙酯,同时生成1mol水 ②单位时间内,生成1mol乙酸乙酯,同时生成1mol乙酸 ③单位时间内,消耗1mol乙醇,同时消耗1mol乙酸 ④正反应的速率与逆反应速率相等 ⑤混合物中各物质的浓度不再变化 解析: 由 + O可知,含有18O的物质有乙酸、乙酸乙酯和水3种。 生成的水的相对分子质量为20。 达到平衡状态时,v正=v逆,各物质的浓度不再变化,②④⑤的描述能说明反应已达平衡。 答案: (1)C (2)C (3)②④⑤
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