2025版新教材高中化学第2章化学反应速率与化学平衡第2节第1课时化学平衡状态课时作业新人教版选择性必修1

其次章其次节第一课时一、选择题1．向2L恒容密闭容器中通入A、B气体各10mol，在确定温度下进行反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(s)，下列说法不正确的是(A)A．①体系气体密度不变；②B的体积分数不变；③2v逆(A)＝3v正(C)，三种现象均可以说明该反应达到平衡状态B．①增加D的质量；②向体系中充入He；③抽出A减小体系压强，三种操作都不能增大逆反应速率C．对于该反应，无论正反应还是逆反应，上升温度，反应速率均上升D．某时刻四种物质的物质的量均为6mol，则反应达到其限度时，2mol·L－1<c(B)<4.5mol·L－1解析：该反应是气体质量减小的反应，在恒容密闭容器中混合气体的密度减小，则体系气体密度不变、2v逆(A)＝3v正(C)均说明正、逆反应速率相等，反应均已达到平衡，假设一段时间后B反应了xmol，则有3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(s)起始/mol101000转化/mol3xx2x2x剩余/mol10－3x10－x2x2xB的体积分数为eq\f(10－x,10－3x＋10－x＋2x)＝eq\f(1,2)＝50%，B的体积分数始终不变，故不能确定反应达到平衡，故A错误；固体的浓度为定值，则增加固体D的质量、在恒容密闭容器中充入氦气，体系中气体物质的浓度不发生变更，化学反应速率不变，抽出气体A减小体系压强，反应物浓度减小，化学反应速率减小，所以三种操作都不能增大逆反应速率，故B正确；上升温度，正、逆反应速率均上升，故C正确；由题意可知，假设四种物质的物质的量均为6mol，依据方程式可知，当6molA完全反应时，消耗2molB，此时剩余4molB，B的物质的量浓度最小，c(B)＝eq\f(4mol,2L)＝2mol·L－1，当6molC完全反应时，生成3molB，n(B)＝3mol＋6mol＝9mol，此时B的物质的量浓度最大，c(B)＝eq\f(9mol,2L)＝4.5mol·L－1，因为是可逆反应，不行能完全转化，所以2mol·L－1<c(B)<4.5mol·L－1，故D正确。2．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在确定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(A)A．Z为0.3mol·L－1 B．Y2为0.4mol·L－1C．X2为0.2mol·L－1 D．Z为0.4mol·L－1解析：该题可利用“极端假设法”推断，设反应正向或逆向进行原委，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。假设反应正向进行原委：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度(mol·L－1)：0.10.30.2变更浓度(mol·L－1)：0.10.10.2终态浓度(mol·L－1)：00.20.4假设反应逆向进行原委：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度(mol·L－1)：0.10.30.2变更浓度(mol·L－1)：0.10.10.2终态浓度(mol·L－1)：0.20.40平衡体系中各物质的浓度取值范围为0<c(X2)<0.2mol·L－1,0.2mol·L－1<c(Y2)<0.4mol·L－1,0<c(Z)<0.4mol·L－1。3．反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应确定已达平衡状态的是(A)A．容器内的温度不再变更B．容器内的压强不再变更C．相同时间内，断开H—H的数目和生成N—H的数目相等D．容器内气体的浓度c(N2)c(H2)c(NH3)＝132解析：A选项，温度不再变更，说明正反应放出的热量等于逆反应吸取的热量，即正、逆反应速率相等，可以表明反应达到平衡状态，所以正确；B选项，该容器为恒压容器，因此不论是否达到平衡状态，压强均不发生变更，所以错误；C选项，断开H—H和生成N—H均表示的是正反应，因此不能表明反应达到平衡状态，所以错误；D选项，容器内气体的浓度c(N2)c(H2)c(NH3)＝132，不表示各物质浓度不再发生变更，因此不能表明反应达到平衡状态，所以错误。4．对于某一可逆反应，在不同条件下的平衡状态中，正、逆反应速率的关系是(A)解析：四个选项中，只有选项A始终都满足v(正)＝v(逆)，即反应处于平衡状态。5．确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(C)A．混合气体的密度不再变更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1molY的同时生成2molX解析：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项中反应未达到平衡状态。6．确定温度下，在容积为1L的密闭容器中进行某一反应，容器内M、N两种气体的物质的量随时间的变更曲线如图所示。下列说法正确的是(D)A．该反应的化学方程式为N(g)2M(g)B．t1～t2时间内，v(N)＝eq\f(1,t2－t1)mol·L－1·min－1C．t2时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态D．平衡时，物质N的转化率为75%解析：达到平衡时N削减8mol－2mol＝6mol，M增加5mol－2mol＝3mol，依据变更量之比是化学计量数之比可知该反应的化学方程式为2N(g)M(g)，A错误；t1～t2时间内N削减6mol－4mol＝2mol，浓度变更量是2mol·L－1，则v(N)＝eq\f(2,t2－t1)mol·L－1·min－1，B错误；t2时M和N的物质的量照旧在变更，正、逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，C错误；达到平衡时N削减8mol－2mol＝6mol，则平衡时，物质N的转化率为eq\f(6mol,8mol)×100%＝75%，D正确。7．确定条件下，在四个恒容密闭容器中分别进行下列反应，其中依据“容器内气体压强不变”可判定该反应达到平衡状态的是(B)A．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)B．C(s)＋CO2(g)2CO(g)C．2HI(g)H2(g)＋I2(g)D．Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)解析：A、C、D三项中反应前后气体的物质的量均不发生变更，所以在确定条件下，在恒容密闭容器中压强均不发生变更。B项反应前后气体的物质的量发生变更，所以当容器内气体压强不变，说明反应达到平衡状态，故选B。8．确定条件下，将NO2与SO2以体积比12置于密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)ΔH＝－41.8kJ·mol。下列能说明反应达到平衡状态的是(B)A．体系压强保持不变B．混合气体颜色保持不变C．SO3和SO2的体积和保持不变D．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2解析：由于该反应为反应前后气体分子数不变的反应，体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为反应达到平衡状态的标记，A错误；混合气体颜色保持不变，说明NO2浓度保持不变，说明反应达到平衡状态，B正确；在任何时刻，消耗的SO2始终等于生成SO3的总量，故二者的体积和始终是确定值，不能推断是否达到平衡状态，C错误；消耗SO3和生成NO2为同一方向的反应，D错误。9．在两个恒容的密闭容器中分别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混合气体的平均相对分子质量不再变更；②恒温时，气体压强不再变更；③各气体组成浓度相等；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混合气体的密度不变；⑦单位时间内，消耗水蒸气的质量与生成氢气的质量之比为91。其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是(D)A．①②⑤ B．③④⑥C．⑥⑦ D．④⑤解析：甲容器中，碳为固体，该反应属于反应前后气体体积不相等的反应；乙容器中的反应属于反应前后气体体积不变的反应，气体平均相对分子质量、密度、压强都始终不变，①②⑥不符合；各组分浓度相等，不能推断反应是否达到平衡状态，③不符合；对于任何一个可逆反应，随着反应的进行，体系温度会发生变更，当温度不再变更时，说明反应达到平衡状态，④符合；断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍，说明断裂氢氧键的速率等于生成氢氧键的速率，达到平衡状态，⑤符合；消耗水蒸气与生成氢气是同一方向，不能据此推断反应是否达到平衡状态，⑦不符合。10．下列说法正确的是(B)A．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变B．C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再变更说明反应已达平衡C．若压强不再随时间变更能说明反应2A(？)＋B(g)2C(？)已达平衡，则A、C不能同时是气体D．1molN2和3molH2反应达到平衡时H2转化率为10%，放出的热量为Q1；在相同温度和压强下，当2molNH3分解为N2和H2的转化率为10%时，吸取的热量为Q2，Q2不等于Q1解析：压强越大，有气体参加或生成的可逆反应正逆反应速率都增大，缩小容器体积相当于增大压强，增大单位体积内活化分子个数，正逆反应速率都增大，故A错误；可逆反应达到平衡状态时，各物质的质量不再发生变更，该反应中C的质量不变时说明该反应已经达到平衡状态，故B正确；假如A、C都是气体，当压强不变时，该反应达到平衡状态，所以A、C可以同时都是气体，故C错误；相同温度、相同压强下，将2mol氨气完全转化为氮气和氢气，也是1molN2和3molH2，所以二者为等效平衡，设生成氨气的反应热为＋Q，氨气分解生成氮气和氢气的反应热为－Q，即有3molH2消耗放出Q热量，消耗氢气为3mol×10%＝0.3mol，放出的热量为Q1＝0.1Q，消耗2mol氨气生成氮气和氢气时吸取Q热量，则消耗氨气为2mol×10%＝0.2mol时吸取热量为Q2＝0.1Q，所以Q2等于Q1，故D错误。11．向绝热恒容密闭容器中通入确定量的SO2和NO2，确定条件下发生反应：SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)ΔH<0，测得SO3浓度随时间变更如表所示，下列说法不正确的是(A)反应时间/s405060708090100110SO3浓度/(mol·L－1)0.100.140.210.260.300.320.330.33A.50s时，SO3的生成速率为0.0028mol·L－1·s－1B．40～90s时间段：v正>v逆C．0～50s的反应速率小于70～80s的反应速率D．110s时，反应已达到平衡12．在一个绝热的恒容密闭容器中通入CO(g)和H2O(g)，确定条件下使反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)达到平衡状态，正反应速率随时间变更的示意图如图所示。由图可得出的结论正确的有(B)①反应物浓度：A点小于C点②反应物的总能量高于生成物的总能量③反应过程中压强始终不变④Δt1＝Δt2时，H2的产率：AB段小于BC段⑤C点时反应进行的程度最大A．1项 B．2项C．3项 D．4项解析：A点到C点正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，所以反应物浓度：A点大于C点，故①错误；A点到C点正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚起先时温度上升对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，故②正确；该反应为气体体积不变的反应，该容器为绝热容器，温度上升，压强增大，故③错误；随着反应的进行，正反应速率越快，氢气的产率慢慢增大，Δt1＝Δt2时，H2的产率：AB段小于BC段，故④正确；化学平衡状态的标记是各物质的浓度不再变更，其实质是正反应速率等于逆反应速率，C点对应的正反应速率明显还在变更，故确定未达平衡，故⑤错误。二、非选择题13．在化学反应的探讨和实际应用中，人们除了选择合适的化学反应以实现新期盼的物质转化或能量转化，还要关注化学反应进行的快慢和程度，以提高生产效率。(1)限制条件，让反应在恒容密闭容器中进行如下反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。用传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表。时间/s012345c(NO)/(×10－4mol·L－1)10.04.502.501.501.001.00c(CO)/(×10－3mol·L－1)3.603.052.852.752.702.70前2s内的平均反应速率v(N2)＝_1.875×10－4_mol·L－1·s－1__，从表格看，已达化学平衡的时间段为_4～5_s__。(2)已知NO2是红棕色气体，N2O4是无色气体。在确定温度下，某固定容积的密闭容器中充入确定量的NO2气体后，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)，反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图，下列叙述正确的是_aceg__(填字母)。a．t1时，反应未达到平衡，NO2的浓度在减小b．t2时，反应达到平衡，反应不再进行c．t2～t3，各物质的浓度不再变更d．t2～t3，各物质的浓度相等e．O～t2，N2O4的浓度增大f．反应过程中气体的颜色不变g．建立平衡过程中，混合气体的平均相对分子质量增大14．(2024·连云港期中)汽车尾气主要含有一氧化碳、一氧化氮等物质，是造成城市空气污染的主要因素之一。在恒温恒容的密闭容器中，充入等物质的量的CO和NO混合气体，发生如下反应：2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)，t0时达到平衡，测得反应过程中CO2的体积分数与时间的关系如图所示。(1)a处v正_>__(填“>”“<”或“＝”)b处v逆。(2)CO的平衡转化率为80%。(3)能说明上述反应达到平衡状态的是_AC__(填字母)。A．CO的浓度与CO2的浓度均不再变更B．混合气体密度保持不变C．反应容器内压强保持不变D．CO和NO的浓度之比保持不变解析：(1)随着反应的进行，反应物浓度降低，正反应速率减慢，a处v正>b处v正；b处反应达到平衡，b处v正＝b处v逆，所以a处v正>b处v逆。(2)2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)初始/molaa00转化/mol2x2x2xx平衡/mola－2xa－2x2xxeq\f(2x,2a－x)＝0.5，x＝0.4a，CO的平衡转化率为eq\f(0.8a,a)×100%＝80%。(3)反应达到平衡状态，各物质的浓度保持不变，CO的浓度与CO2的浓度均不再变更，说明反应确定达到平衡状态，故A选；反应前后气体总质量不变，容器体积不变，密度是恒量，混合气体密度保持不变，反应不愿定平衡，故B不选；反应前后气体物质的量不同，容器体积不变，压强是变量，反应容器内压强保持不变，反应确定达到平衡状态，故C选；若投料比等于化学计量数之比，则CO和NO的浓度之比是恒量，CO和NO的浓度之比保持不变，反应不愿定平衡，故D不选。15．(2024·山西长治市期中)在体积为2L的恒温密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，确定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变更如图所示。(1)前10min，v(CO2)＝_0.037_5__mol·L－1·min－1。(2)能说明上述反应达到平衡状态的是_bd__(填字母)。a．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为11(即图中交叉点)b．混合气体的压强不随时间的变更而变更c．单位时间内生成1molH2O，同时生成1molCH3OHd．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变更而变更e．混合气体的密度不随时间的变更而变更f．CO2和CH3OH的反应速率之比为11(3)反应前与平衡时的压强之比为_85__。(4)平衡混合气体中CO2(g)和H2(g)的质量之比是_223__。(5)平衡时H2的转化率为75%。解析：(1)由图像可知，前10min，CO2的物质的量削减了(1.00－0.25)mol＝0.75mol，则v(CO2)＝eq\f(0.75mol,2L×10min)＝0.0375mol·L－1·min－1。(2)反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为11(即图中交叉点)之后CO2的物质的量照旧在减小，CH3OH接着增加，说明反应未达到平衡，a不符合题意；由方程式CO