2024-2025学年新教材高中化学第二章化学反应速率与化学平衡第二节第1课时化学平衡状态化学平衡常数课时检测含解析新人教版选择性必修1

PAGE10-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298K时，反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－198kJ·mol－1，将此温度下的2molSO2和1molO2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(忽视能量损失)()A．确定大于198kJ B．确定等于198kJC．确定小于198kJ 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＝－198kJ·mol－1，可逆反应不能完全进行原委，反应物的转化率不能达到100%，此温度下的2molSO2和1molO2放在一密闭容器中，不能生成2molSO3，则反应放出的热量确定小于198kJ，故C正确。2．(2024·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更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更时，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，不能依据混合气体的密度推断平衡状态，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．(2024·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在确定条件下发生反应(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。上升温度，反应速率增大，则到达平衡的时间缩短，依据图像知，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始终不变，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不愿定达平衡状态，故D错误。4．科学家始终致力于“人工固氮”的新方法探讨。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673K、30MPa下，上述合成氨反应中n(NH3)和n(H2)随时间的变更关系如图所示。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接着减小，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更，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】(2024·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记是()A．单位时间内生成nmolO2的同时生成nmolNO2B．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变更D．容器中气体压强不再变更【解析】选C。A、化学平衡时单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2，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变更，说明体积确定，反应达平衡状态，故C正确；D、依据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更，不能说明反应达平衡状态，故D错误。5．(双选)Burns和Dainton探讨发觉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＝eq\f(k正,k逆)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＝eq\f(c（COCl·）,c（CO）·c（Cl·）)＝eq\f(k正,k逆)，故B正确；慢反应确定整个反应速率，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amol二氧化硫和bmol氧气，达到平衡时有cmol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．eq\f(100c,ab)×100% B．eq\f(100c,a＋b＋c)×100%C．eq\f(100c,（a－b）＋（a－c）)×100% D．eq\f(100（a－c）,a＋b－0.5c)%【解析】选D。分别列出起始量、转化量和平衡量。2SO2＋O22SO3起始量(mol)ab0转化量(mol)c0.5cc平衡量(mol)a－cb－0.5ccw(SO2)＝eq\f(a－c,（a－c）＋（b－0.5c）＋c)×100%＝eq\f(100（a－c）,a＋b－0.5c)%，故D正确。6．确定温度下，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的分子数比确定为1∶3∶2D．充入1molA和3molB，达化学平衡状态时可生成2molC【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的分子数比不愿定为1∶3∶2，C错误；D.反应为可逆反应，不能完全转化，则充入1molA和3molB，达化学平衡状态时生成C小于2mol，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记，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的倾向由大到小的依次为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＝eq\f(c（N2）·c（O2）,c2（NO）)，故A错误；B.2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)K2＝2×1081，所以2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)K3＝eq\f(1,2×1081)＝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的数值慢慢减小，则化学反应进行倾向由大到小的依次为NO＞H2O＞CO2，故C正确；D.因C正确，故D错误。8．(2024·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．eq\f(c2（Z）,c（X）·c（Y）)为定值【解析】选D。A.X、Y、Z的分子数之比为1∶1∶2时，无法推断各组分浓度是否接着变更，则无法推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，不能据此推断平衡状态，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，不能据此推断平衡状态，故C错误；D.该反应的平衡常数K＝eq\f(c2（Z）,c（X）·c（Y）)，eq\f(c2（Z）,c（X）·c（Y）)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1.0L的密闭容器中通入1.0molN2和xmolH2发生如下反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，20min后达到平衡，测得反应放出的热量为18.4kJ，混合气体的物质的量为1.6mol，容器内的压强变为原来的80%。请回答下列问题：(1)20min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0.3molH—H键，同时生成0.6molN—H键③混合气体的密度不再变更④2v正(H2)＝3v逆(NH3)⑤混合气体的平均摩尔质量不再变更【解析】设平衡时氮气转化率为a，则N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起先的量(mol)1.0x0变更的量(mol)a3a2a平衡的量(mol)1.0－ax－3a2aeq\f(1.6,1.0＋x)＝80%，解得x＝1.0，2.0－2a＝1.6，解得a＝0.2＝20%。(1)20min内，v(N2)＝eq\f(0.2mol/1L,20min)＝0.01mol·L－1·min－1；(2)0.2mol氮气参加反应时放出18.4kJ热量，则1mol氮气参加反应时的焓变为eq\f(－18.4kJ,0.2mol)＝－92kJ·mol－1，该反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1；(3)依据“变量不变达平衡”原则来进行推断。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0.3molH—H键，同时生成0.6molN—H键，都是指正反应速率，无法说明正逆反应速率相等，反应不愿定达平衡，故错误；③反应在恒容条件下进行且全部反应物均为气体，密度不是变量，故混合气体的密度不再变更反应不愿定达平衡，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，若其不再变更则反应达平衡，故正确，答案选①④⑤。答案：(1)0.010mol·L－1·min－1(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1(3)①④⑤10．(12分)已知2X2(g)＋Y2(g)2Z(g)ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)，在一个容积固定的容器中加入2molX2和1molY2，在500℃时充分反应达平衡后Z的浓度为Wmol·L－1，放出热量bkJ。(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”“削减”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(反应器起先体积相同)，相同温度下起始加入2molX2和1molY2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＝eq\f(c2（Z）,c2（X2）·c（Y2）)，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(反应器起先体积相同)，相同温度下起始加入2molX2和1molY2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＝eq\f(c2（Z）,c2（X2）·c（Y2）)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2L恒容密闭容器分别投入2molCO和1molO2。进行反应：2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)。在相同的时间段(5min)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)＝0.14mol·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，上升温度，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/mol21转化/mol1.60.81.6平衡/mol0.40.21.6体积为2L，则该反应的化学平衡常数K＝eq\f(0.82,0.22×0.1)＝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1600D．变更温度可以变更此反应的平衡常数【解析】选A、B。A.反应达到平衡时，X的转化率为(0.1mol·L－1－0.05mol·L－1)/0.1mol·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)]＝eq\f(0.12,0.05×0.053)＝1600，故C正确；D.平衡常数只受温度的影响，温度变更时，化学平衡常数确定变更，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1molI2(g)和足量TaS2(s)，I2(g)的平衡转化率为___