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第六章化学反应与能量第二节化学反应的速率与限度课时2化学反应的限度一.单选题1.下列各组反应互为可逆反应的是()①2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(△))Na2CO3+CO2↑+H2O与CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3②SO2+H2O=H2SO3与H2SO3=SO2↑+H2O③2SO2+O2eq\o(=,\s\up10(催化剂),\s\do10(△))2SO3与2SO3eq\o(=,\s\up10(催化剂),\s\do10(△))2SO2+O2④NH3+HCl=NH4Cl与NH4Cleq\o(=,\s\up10(△))NH3↑+HCl↑A.只有①② B.只有②③C.②③④ D.①②④[答案]B2.可逆反应达到最大反应限度的本质特征是()A.反应停止了B.正、逆反应的速率均为零C.正、逆反应都还在继续进行D.正、逆反应的速率相等且不为零[答案]D3.在一密闭容器中放入1molX,进行可逆反应2X(g)3Y(g),反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的变化关系如图所示,下列叙述正确的是()A.t1时,只有正反应在进行B.t2~t3时间段,反应停止C.t2时,容器内有1.5molYD.t2~t3时间段,X、Y的物质的量均没有发生变化[答案]D[解析]t1时,正、逆反应速率都大于零,都在进行,A错误;t2~t3时间段,正、逆反应速率都大于零,反应仍在进行,X、Y的物质的量均没有发生变化,B错误,D正确;t2时,反应达到平衡,但X不能完全转化为Y,故Y小于1.5mol,C错误。4.在恒温下的密闭容器中,有可逆反应:2NO+O22NO2(正反应为放热反应),不能说明已经达到平衡状态的是()A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等B.反应容器中压强不变C.混合气体颜色深浅保持不变D.混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化[答案]A[解析]该反应是一个反应前后气体物质的量不相等的反应,因此混合气体的平均相对分子质量、压强以及颜色保持不变,即说明达到平衡。A中表示的速率虽然方向相反,但速率之比不等于化学计量数之比,即应该是正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率的2倍相等,故A错。5.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器容积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其分解:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是()A.2v(NH3)=v(CO2)B.密闭容器中NH3与CO2的物质的量之比不变C.密闭容器中混合气体的密度不变D.密闭容器中氨气的体积分数不变[答案]C[解析]A项,未指明其速率是代表正反应速率还是逆反应速率,且倍数关系也不正确;由于得到的气体中NH3与CO2的体积比恒为2∶1,且体系中只有这两种气体,故NH3的体积分数始终不变,B、D项不能说明反应是否达到平衡状态。该反应中NH2COONH4为固体,容器容积不变,故当混合气体密度不变时,说明反应达到平衡状态,C项正确。6.一定条件下,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()①c1∶c2=1∶3②平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3③平衡时X和Y的转化率不相等④c1的取值范围为0<c1<0.14mol·L-1A.①②B.③④C.①④D.②③[答案]D[解析]分析浓度变化关系:X(g)+3Y(g)2Z(g)c起始c1c2c3c平衡/(mol·L-1)0.10.30.08反应的化学方程式中反应物化学计量数之比为1∶3,所以反应中X和Y必然以物质的量之比为1∶3的比例消耗,因为达平衡时X和Y浓度之比为1∶3,故c1∶c2=1∶3,①正确;平衡时Y和Z的生成速率之比应该和化学方程式对应化学计量数之比相等,故Y和Z的生成速率之比为3∶2,②错误;由于起始时反应物的物质的量之比等于化学方程式中相应化学计量数之比,故平衡时X和Y的转化率相等,③错误;运用极限法,假设Z完全转化为反应物,c1的极限值为0.14mol·L-1,而题设c1>0,反应又是可逆的,④正确。7.(易错题)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)在一定条件下达到平衡,正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图可得出的正确结论是()A.反应在c点达到平衡状态B.反应物浓度:a点小于b点C.反应物的总能量低于生成物的总能量D.Δt1=Δt2时,SO2的转化率:a~b段小于b~c段[答案]D[解析]化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变,其实质是正反应速率等于逆反应速率,且保持不变,c点对应的正反应速率显然还在改变,故一定未达到平衡,A错误;a到b时正反应速率增加,反应物浓度不断减小,B错误;随着反应的进行,反应物浓度减小,但正反应速率增大,说明体系温度升高,正反应是放热反应,即反应物的总能量高于生成物的总能量,C错误;因为反应一直正向进行,且a~c段正反应速率一直在增大,故SO2的转化率:a~b段小于b~c段,D正确。8.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0.2mol·L-1、0.1mol·L-1、0.2mol·L-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是()。A.SO2为0.4mol·L-1,O2为0.2mol·L-1B.SO2为0.25mol·L-1C.SO2、SO3均为0.15mol·L-1D.SO3为0.4mol·L-1答案:B解析:首先采用极限法分析。若反应向右进行到底,则有:c(SO2)=0,c(O2)=0,c(SO3)=0.4mol·L-1;若反应向左进行到底,则有:c(SO2)=0.4mol·L-1,c(O2)=0.2mol·L-1,c(SO3)=0。化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不可能完全转化的,所以平衡时各物质的浓度范围为0<c(SO2)<0.4mol·L-1,0<c(O2)<0.2mol·L-1,0<c(SO3)<0.4mol·L-1,A、D错误;若SO2为0.15mol·L-1,则转化的SO2的浓度为(0.2-0.15)mol·L-1=0.05mol·L-1,此时SO3的浓度为(0.2+0.05)mol·L-1=0.25mol·L-1,C错误。9.某温度时,在容积为3L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析,下列结论错误的是()。A.该反应的化学方程式为2Z+Y3XB.反应开始至2min末,X的化学反应速率为0.2mol·L-1·s-1C.该反应是由正、逆反应同时开始的,最终建立平衡D.若增加或减少X的物质的量,化学反应速率一定会发生明显的变化答案:B解析:从题图中横、纵坐标及曲线的变化趋势可找到X、Y、Z转化的物质的量之比,即可写出该反应的化学方程式:2Z+Y3X,故A项正确;根据化学反应速率的计算公式,可求出X的化学反应速率:v(X)=0.8mol-0.4mol3L×2min×60s·min-1≈0.0011mol·L-1·s-1,故B项错误;根据题图中曲线均不通过原点,可判断该可逆反应是由正、逆反应同时开始的,故C项正确。因容器容积一定,10.将1mol纯净的A置于真空密闭容器中(假设容器容积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其分解达到平衡:A(s)2B(g)+C(g),下列可以判断该反应已达到化学平衡状态的是()。A.反应速率:vB(正)=vC(逆)B.B的体积分数不变C.气体的密度保持不变D.混合气体的平均摩尔质量保持不变答案:C解析:根据方程式可知反应速率:vB(正)=2vC(逆)时达到平衡状态,A项错误;体系中气体只有B、C,无论是否达到了平衡状态,体积比始终是2∶1,B、C的体积分数始终不变,B项错误;根据ρ=mV,容器容积不变,反应物A是固体,只要反应没有达到平衡状态,气体的质量就会改变,当达到了平衡状态后,气体的密度不再改变,C项正确;体系中气体只有B、C,无论是否达到了平衡状态,B和C的物质的量比始终是2∶1,混合气体的平均摩尔质量始终保持不变,D11.NO2与SO2混合可发生放热反应:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。在100℃下将1molNO2与1molSO2的混合气体置于绝热(不与外界进行热交换)恒容密闭容器中发生上述反应。SO2的正反应速率随时间变化的趋势如图所示,则下列说法正确的是(填字母,下同)。
A.反应在C点达到平衡状态B.反应物浓度:A点小于B点C.当Δt1=Δt2时,SO2的平均反应速率:AB段小于BC段D.当Δt1=Δt2时,SO2的消耗量:AB段大于BC段答案:C解析:反应达到平衡状态时,反应速率应保持不变,A项错误;随着反应的进行,反应物浓度越来越小,所以反应物浓度:A点大于B点,B项错误;由图可知,AB段的平均反应速率小于BC段,所以Δt1=Δt2时,SO2的消耗量:AB段小于BC段,C项正确,D项错误。二.非选择题12.在200℃时,将amolH2(g)和bmolI2(g)充入到体积为VL的密闭容器中,发生反应:I2(g)+H2(g)2HI(g)。(1)反应刚开始时,由于c(H2)=________,c(I2)=________。而c(HI)=________,所以化学反应速率________最大,则________最小(为0)。(2)随着反应的进行,反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)________,c(I2)________,而c(HI)________,从而化学反应速率v(正)________,而v(逆)________。(3)当反应进行到v(正)与v(逆)________时,此可逆反应达到了最大限度。若保持外界条件不变时,混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率都将________。[解析]本题主要考查化学平衡建立的过程,开始时,c(H2)和c(I2)为最大值,正反应速率最大,由于此时没有HI,逆反应速率最小,为0,随着反应的进行,c(H2)和c(I2)越来越小,正反应速率越来越小,逆反应速率逐渐变大,直到平衡,v(正)=v(逆)。[答案](1)eq\f(a,V)mol·L-1eq\f(b,V)mol·L-10v(正)v(逆)(2)减小减小增大减小增大(3)相等保持不变13.(素养题)在一定温度下,4L密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图:(1)比较t2时刻,正、逆反应速度大小v正________v逆。(填“>”“=”或“<”),理由是___________________。(2)若t2=2min,计算反应开始至t2时刻用M的浓度变化表示的平均反应速率为__________________。(3)t3时刻化学反应达到平衡,反应物的转化率为________。(4)如果升高温度,则v逆________(填“增大”“减小”或“不变”)。[解析](1)t2时刻,反应物逐渐减小,生成物逐渐增多,反应未达平衡且正向进行,v正>v逆。(2)v=eq\f(Δc,Δt)=eq\f(4mol-2mol,4L×2min)=0.25mol·L-1·min-1。(3)t3时刻化学反应达到平衡,剩余2molN,则转化6molN,转化率为eq\f(8-2mol,8mol)×100%=75%。(4)升高温度,反应速率增大。[答案](1)>t2时未达平衡,反应向正反应方向进行v正减小,v逆增大(2)0.25mol·L-1·min-1(3)75%(4)增大14.一定温度下,在容积为VL的密闭容器中进行反应:aN(g)bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如下图所示:(1)此反应的化学方程式中ab=(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为。
(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是(填字母)。
A.反应中M与N的物质的量之比为1∶1B.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.单位时间内每消耗amolN,同时生成bmolME.混合气体的压强不随时间的变化而变化答案:(1)2(2)1(t2-(3)CE解析:(1)化学计量数之比等于物质的量的变化量之比,所以a∶b=(8mol-2mol)∶(5mol-2mol)=2∶1,该反应的化学方程式为2N(g)M(g)。(2)v(M)=4mol-3mol(t2(3)达到平衡状态时,各组分的浓度不再发生变化,物质的量相等不能说明达到平衡状态,A选项错误;该反应的反应物和生成物都是气体,根据质量守恒定律,反应前后,混合气体的质量始终不变,B选项错误;该反应为气体分子数减小的反应,若反应没有达到平衡状态,反应过程中气体的总物质的量和压强始终在减小,当气体的总物质的量和压强不再发生变化时,则说明反应达到了平衡状态,C和E选项正确;消耗amolN和生成bmolM都表示的是正反应速率,没有体现正、逆反应速率的大小关系,不能说明反应达到了平衡状态,D选项错误。15.在2L的恒容密闭容器内,800℃时进行反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),已知n(NO)随时间的变化如下表:时间/s012345n(NO)/mol0.0200
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