学高中化学.化学平衡(第课时)可逆反应化学平衡状态习题选修讲义

一、选择题(本题包括12小题，每小题5分，共60分)

1．一定温度下，在一固定容积的密闭容器中，可逆反应A(s)＋3B(g) 2C(g)达到平衡时，下列说法正确的是(　　)

①C的生成速率和C的分解速率相等　②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B　③气体密度不再变化　④混合气体的总压强不再变化　⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶2

⑥混合气体的平均相对分子质量不变

A．②④⑤    B．①③④⑥

C．①②④⑥  D．①②③④⑤

【答案】　B

2．下列各组两个反应互为可逆反应的是(　　)

①2H2＋O22H2O与2H2O2H2↑＋O2↑

②H2SO4(浓)＋2HBr===2H2O＋Br2＋SO2↑与Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4

③2NO2===N2O4与N2O4===2NO2

④2SO2＋O22SO3与2SO32SO2＋O2

A．①②  B．②③

C．③④  D．②④

【答案】　C

【解析】　可逆反应必须是在同一条件下，同时向正、逆反应方向进行的反应，①中的反应条件不同，②中H2SO4的浓度不同，性质不同。

3．在一密闭容器中进行反应：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 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L。当反应达到平衡时可能存在的数据是(　　)

A．SO2为0.4 mol/L，O2为0.2 mol/L

B．SO3为0.25 mol/L

C．SO3、SO2均为0.15 mol/L

D．SO3为0.4 mol/L

【答案】　B

【解析】　A项数据表明，题中0.2 mol/L的SO3完全转化成了SO2和O2，即平衡时，c(SO3)＝0，这是不可能的；B项说明在题给浓度的基础上又有0.05 mol/L SO2和0.025 mol/L O2化合生成0.05 mol/L SO3，这是可能的，B正确。C项数据表明SO2、SO3的浓度都在原浓度的基础上减少了0.05 mol/L，这也是不可能的。D项数据表明SO2完全转化成了SO3，即平衡时c(SO2)＝0，c(O2)＝0，这也是不可能的。

4．对于可逆反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，正反应速率分别用v(SO2)、v(O2)、v(SO3)表示，逆反应速率分别用v′(SO2)、v′(O2)、v′(SO3)表示，该反应达平衡时，则下列关系式中正确的是(　　)

A．v(SO2)＝v′(O2)  B．v(O2)＝v(SO3)

C．v(SO3)＝2v′(O2)  D．v(SO2)＝v(SO3)

【答案】　C

【解析】　对于正反应有v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)＝2∶1∶2，对于逆反应有v′(SO2)∶v′(O2)∶v′(SO3)＝2∶1∶2，而达到平衡时有v(SO2)＝v′(SO2)、v(O2)＝v′(O2)、v(SO3)＝v′(SO3)。

5．一定温度下在恒容的容器中发生如下反应：

A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)，当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是(　　)

①混合气体的密度　②混合气体的压强　③混合气体的总物质的量　④B的物质的量浓度

A．①④  B．仅②③

C．②③④  D．仅④

【答案】　A

【解析】　根据ρ＝，ρ不变，说明m(气)不变，即生成A(s)的速率等于消耗A(s)的速率，①符合题意。这是一个等积反应，反应过程中压强始终保持不变，所以压强不变不能说明是否已达平衡。

6．一定条件下，在体积为1 L的密闭容器中，1 mol X和1 mol Y进行反应：2X(g)＋Y(g) Z(g)，下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是(　　)

A．X的百分含量不再发生变化

B．c(X)∶c(Y)∶c(Z)＝2∶1∶1

C．容器内原子总数不再发生变化

D．同一时间内消耗2n mol X的同时生成n mol Z

【答案】　A

【解析】　反应过程中原子个数守恒，所以C不合题意。消耗2n mol X与生成n mol Z是同一反应方向，也不能说明反应已达平衡。浓度之比为2∶1∶1，不能说明浓度保持不变。

7．对于恒容密闭容器中发生的可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，能说明反应达到化学平衡状态的为(　　)

A．断开一个N≡N键的同时有6个N—H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1∶3∶2的状态

【答案】　C

【解析】　断开N≡N键与生成N—H键是同一个反应方向，A不对；平均相对分子质量r＝，反应过程中m始终不变，若r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。

8．密闭容器中发生可逆反应：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)。已知起始时X2、Y2、Z各物质的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，反应在一定条件下达到平衡时，各物质的物质的量浓度可能是(　　)

A．c(Z)＝0.3 mol·L－1

B．c(Y2)＝0.45 mol·L－1

C．c(Y2)＝0.2 mol·L－1

D．c(Z)＝0.4mol·L－1

【答案】　A

【解析】　若反应向右进行，则X2、Y2、Z三种物质的物质的量浓度范围依次是：0～0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1～0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1～0.4 mol·L－1；若反应向左进行，则X2、Y2、Z三种物质的物质的量浓度范围依次是0.1 mol·L－1～0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1～0.4 mol·L－1、0～0.2 mol·L－1。

9．把6 mol A和5 mol B两气体通入容积为4 L的密闭容器中，一定条件下反应：3A(g)＋B(g) 2C(g)＋xD(g)　ΔH<0,5 min达平衡，此时生成2 mol C，测得D的平均反应速率为0.1 mol/(L·min)。下列说法中正确的是(　　)

A．降低平衡体系的温度，逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡正向移动

B．恒温下达到平衡的标志是C和D的生成速率相等

C．A的平均反应速率为0.15 mol/(L·min)

D．B的转化率为25%

【答案】　C

【解析】　降低温度，v正、v逆均减小，A错误；平衡时n(D)＝0.1 mol/(L·min)×4 L×5 min＝2 mol, x＝2，因此C和D的生成速率始终相等，与是否达到平衡无关，B错误；v(A)＝v(D)×＝0.1 mol/(L·min)×＝0.15 mol/(L·min)，C正确；B的转化率＝×100%＝20%，D错误。

10．硫酸是一种重要的化工产品，的消耗量常被视为一个国家工业发达水平的一种标志。目前的重要生产方法是“接触法”，有关接触氧化反应2SO2＋O22SO3的说法不正确的是(　　)

A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫

B．达到平衡后，反应就停止了，故正、逆反应速率相等且均为零

C．一定条件下，向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，则从反应开始到达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等

D．利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题

【答案】　B

【解析】　对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化为产物，反应只能进行到一定程度(即达到平衡时为一定条件下的最大限度)。在达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，最终正、逆反应速率相等，即达到平衡，此时，反应物和生成物的浓度都不再随时间的延长而发生变化，但反应并没有停止，正、逆反应都依然在进行着。

11．对可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol，下列叙述正确的是(　　)

A．达到化学平衡时，若增大容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大

B．若单位时间内生成x mol N2的同时，消耗2x mol NH3，则反应达到平衡状态

C．达到化学平衡时，2v正(H2)＝3v逆(NH3)

D．加入催化剂，正反应速率增大，逆反应速率不变

【答案】　C

【解析】　若增大容器体积，压强减小，正、逆反应速率都减小，A错；生成xmol N2的同时，消耗2x mol NH3，均为逆反应方向，不能据此判断反应达平衡状态，B错；达到化学平衡时，正、逆反应速率相等，v正(H2)∶v逆(NH3)＝3∶2，C对；加入催化剂，正、逆反应速率都增大，D错。

12．已知常温常压下，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol。在同温同压下向一密闭容器甲中通入1 mol N2和3 mol H2，反应完成时放出热量为Q1 kJ，向另一体积相同的密闭容器乙中通入1.5 mol N2和3 mol H2，相同条件下反应完成时放出热量为Q2 kJ，则下列关系正确的是    (　　)

A．2Q2＝Q1＝92.4  B．Q2C．Q1【答案】　C

【解析】　乙相当于在甲的基础上多加0.5 mol N2，所以乙放出的热量多于甲的。甲、乙两容器中发生的反应为可逆反应，所以放出的热量始终少于92.4 kJ。

二、非选择题(本题包括3小题，共40分)

13．(13分)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：

(1)上图表示NO2的浓度变化的曲线是________。

用O2表示从0～2 s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

【答案】　(1)b　1.5×10－3 mol·(L·s)－1　(2)BC

【解析】　该反应达平衡时，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。在(2)中，A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。

14．(13分)在一定条件下，可逆反应A2(g)＋B2(g) 2C(g)达到平衡时，A2、B2和C的浓度分别为0.5 mol/L、0.1 mol/L、1.6 mol/L，若用a、b、c分别表示A2、B2、C的初始浓度(mol/L)，则：

(1)a、b应满足的关系是

________________________________________________________________________。

(2)a的取值范围是

________________________________________________________________________。

【答案】　(1)a－b＝0.4　(2)0.4≤a≤1.3

【解析】　(1)由于在建立平衡的过程中A2、B2的浓度变化相同，所以两者任何时刻浓度之差应等于a与b的差。a mol/L－b mol/L＝0.5 mol/L－0.1 mol/L＝0.4 mol/L，即a－b＝0.4。

(2)若平衡从正向建立，即C的初始浓度为0，则初始浓度c(A2)＝1.3 mol/L，c(B2)＝0.9 mol/L。若平衡从逆向建立，即B2的初始浓度为0，则A2的初始浓度为0.4 mol/L，此时C的初始浓度为1.6 mol/L＋2×0.1 mol/L＝1.8 mol/L。

因此有0.4≤a≤1.3,0≤b≤0.9。

15．(14分)乙酸和乙醇可以发生酯化反应，CH3COOH＋HOC2H5CH3COOC2H5＋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．16  B．18

C．20  D．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1 mol乙酸乙酯，同时生成1 mol水

②单位时间内，生成1 mol乙酸乙酯，同时生成1 mol乙酸

③单位时间内，消耗1 mol乙醇，同时消耗1 mol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

【答案】　(1)C　(2)C　(3)②④⑤