2024-2025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4

PAGE12-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.(2024·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.(2024·烟台高二检测)在肯定条件下,将0.3molCO2和0.2molH2通入2L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.反应刚起先时,生成物浓度最大,正反应速率最小B.随着反应的进行,反应物浓度渐渐减小,正反应速率渐渐增大C.达到平衡状态时反应体系中CO2的浓度为0mol·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起先进行,故反应刚起先时,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,生成物浓度渐渐减小,逆反应速率渐渐减小,反应物浓度渐渐增大,正反应速率渐渐增大,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的浓度不行能是0mol·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,且逆反应速率渐渐减小,正反应速率渐渐增大,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)ΔH=-akJ·mol-1(a>0),下列说法不正确的是 ()A.0.1molX和0.2molY充分反应生成Z的物质的量肯定小于0.3molB.达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度不再发生变更C.达到化学平衡状态时,反应放出的总热量可达akJD.上升反应温度,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,0.1molX和0.2molY充分反应生成Z的物质的量肯定小于0.3mol,A正确;B.达到化学平衡状态时正逆反应速率相等,X、Y、Z的浓度不再发生变更,B正确;C.虽然属于可逆反应,达到化学平衡状态时,假如消耗1molX,则反应放出的总热量等于akJ,C正确;D.上升反应温度,正、逆反应速率均增大,D错误。3.(2024·西安高二检测)在肯定条件下,气体参与的某正反应方向ΔH<0的可逆反应达到化学平衡时,下列说法不正确的是 ()A.反应物的浓度肯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肯定相等,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】在肯定温度下,某反应A(g)+B(g)C(g)体系中,n(A)随反应时间(t)的变更如下表: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.1～2min B.1～3minC.2～3min D.3～5min【解析】选D。化学平衡状态是在肯定条件下,可逆反应中,正反应速率等于逆反应速率,且组分的浓度不再变更,即3～5min时,反应达到平衡,故D正确。4.(2024·张家口高二检测)298K时,将20mL3xmol·L-1Na3AsO3、20mL3xmol·L-1I2和20mLNaOH溶液混合,发生反应:As(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)As(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。下列可推断反应达到平衡的是 ()A.溶液的c(Na+)不再变更B.v(I-)=2v(As)C.不再变更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;依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推断依据,故B错误;达到平衡时各物质的浓度保持不变,即不再变更,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.(2024·唐山高二检测)哈伯因独创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1molN2和3molH2,在肯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的物质的量浓度肯定相等C.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变更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。可逆反应不能进行究竟,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,而各浓度不肯定相等,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.(2024·郑州高二检测)肯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】选C。X的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1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)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【解析】选C。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=,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.(2024·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:①混合气体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H—O键速率是断裂H—H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 ()A.①②⑤ B.③④⑥C.⑥⑦ D.④⑤【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,①②⑥错误;各组分浓度相等,不能推断反应达到平衡状态,③错误;对于任何一个可逆反应,随着反应进行,体系温度会发生变更,当温度不变更时,说明反应达到平衡状态,④正确;生成H—O键速率是断裂H—H键速率的2倍,经转化,水中H—O键断裂速率等于生成H—O键速率,达到平衡状态,⑤正确;消耗水蒸气与生成氢气是同一方向,不能推断达到平衡状态,⑦错误。二、非选择题(本题包括1小题,共8分)8.(2024·聊城高二检测)在2L密闭容器内,800℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)如图表示NO2的浓度变更的曲线是________。用O2表示从0～2s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)=0.007mol,此时n(NO2)=0.013mol,其浓度变更量为0.0065mol·L-1,所以表示NO2浓度变更的曲线是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)b1.5×10-3mol·L-1·s-1(2)b、c【补偿训练】(2024·保定高二检测)在698K时,向某VL的密闭容器中充入2molH2(g)和2molI2(g),发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH=-26.5kJ·mol-1,测得各物质的物质的量浓度与时间变更的关系如图所示。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“汲取”或“放出”)的热量为________。

【解析】(1)由图知初始反应时,c(H2)=c(I2)=1mol·L-1,而加入的H2和I2的物质的量均为2mol,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5s,v(HI)==0.316mol·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)ΔH=-26.5kJ·mol-1,达到平衡时共生成n(HI)=1.58mol·L-1×2L=3.16mol,所以放出的热量为×3.16mol=41.87kJ。答案:(1)2(2)5s0.316mol·L-1·s-1(3)放出41.87kJ(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.(2024·临汾高二检测)肯定温度下,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 ()A.①②B.②④C.③④D.①④【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更,结合ρ气=m/V可知,气体密度不再变更,说明容器容积不再变更,即气体的物质的量不再变更,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;反应起先时,加入1molN2O4,随着反应的进行,N2O4的浓度渐渐变小,故v正(N2O4)渐渐变小,直至达到平衡,③不符合题意;N2O4的转化率不再变更,说明N2O4的浓度不再变更,反应达到平衡状态,④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,速率在渐渐减小B.t2时,反应到达平衡,在此条件下N2的转化率达到最大C.t2～t3,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.(2024·濮阳高二检测)肯定条件下,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0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.08mol·L-1,则下列推断正确的是 ()A.c0(X)∶c0(Y)=3∶1B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3C.X、Y的转化率不相等D.c0(X)的取值范围为0mol·L-1<c0(X)<0.14mol·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 0.1 0.3 0.08A项,c0(X)∶c0(Y)=(a+0.1)∶(3a+0.3)=1∶3,故A错误;B项,平衡时,v逆(Y)∶v正(Z)=3∶2,故B错误;C项,X、Y的转化率之比为∶=1∶1,故C错误。4.肯定温度下,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为随意正整数时,下列状态肯定能说明反应已达到平衡的是 ()①体系的压强不再发生变更②体系的密度不再发生变更③各组分的物质的量浓度不再变更④各组分的质量分数不再变更⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶qA.③④ B.②③④C.①②③④ D.①②③④⑤【解析】选A。若m+n=p+q时,反应过程中,体系压强始终不变,①不符合要求;ρ=,m总、V总不变,则体系密度在反应过程中始终不变,故②也不符合要求;反应过程中,反应速率始终满意v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,故⑤不符合要求,只有③④能说明反应已达平衡。【方法规律】不能作为推断化学平衡“标记”的四种状况(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更。(3)全是气体参与体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不再随时间而变更。(4)全是气体参与的反应,恒容条件下体系的密度不随时间变更而变更。5.(2024·长沙高二检测)将肯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,固体试样体积忽视不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。能推断该反应已经达到化学平衡的是()①2v(NH3)=v(CO2)②密闭容器中总压强不变③密闭容器中混合气体的密度不变④密闭容器中氨气的体积分数不变⑤密闭容器中c(NH3)不变A.②③⑤ B.②③④C.①④⑤ D.全部【解析】选A。①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;②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;③ρ=,m(气)可变,故可以作为依据;④n(NH3)∶n(CO2)=2∶1,故氨气的体积分数为恒值,不能作为依据;⑤依据定义,可以作为依据。【补偿训练】(2024·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 ()①容器内B(s)物质的量浓度不变;②混合气体的密度不变;③混合气体的压强不变;④混合气体的平均相对分子质量不变;⑤C(g)的物质的量浓度不变;⑥容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1;⑦某时刻v(A)=2v(C)且不等于零;⑧单位时间内生成nmolD,同时生成2nmolAA.3个B.4个C.5个D.6个【解析】选B。①B(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;②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;③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;④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;⑤C(g)的物质的量浓度不变可以说明反应到平衡,故正确;⑥容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1不能说明反应到平衡,故错误;⑦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;⑧单位时间内生成nmolD,同时生成2nmolA,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.(2024·南京高二检测)某反应进行过程中,各物质物质的量的变更状况如图所示。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.2min后各物质的物质的量不再变更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的物质的量削减,C的物质的量增多,故A、B是反应物,C为生成物。其中Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)=2∶1∶2,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20L恒容的密闭容器中,加入3molSO3(g)和1mol氧气,在某温度下进行反应,反应至4min时,氧气的浓度为0.06mol·L-1,当反应至8min时(1)0～4min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更如图所示,则该反应的化学方程式为________________________________