高二化学反应原理课时作业14：2.2.1化学平衡的建立及标志

高二《化学反应原理》PAGEPAGE1第2节化学反应的限度第1课时化学平衡的建立及标志分层训练[基础过关]一、可逆反应的判定1.下列反应中，属于可逆反应的是()①N2＋3H2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(T、p))2NH3，2NH3eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(T、p))3H2＋N2②2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3③CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(170℃))CH2=CH2↑＋H2O，CH2=CH2＋H—OHeq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(T、p))CH3CH2OH④2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2NaCl，2NaCleq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑A.只有① B.①②③C.①②③④ D.①③④[解析]可逆反应是指在同一条件下既向正反应方向进行，又向逆反应方向进行的反应，符合此条件的只有①。[答案]A二、平衡状态的特征2.哈伯因发明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，在一定条件下使该反应发生：N2＋3H22NH3，下列有关说法正确的是()A.达到化学平衡时，N2将完全转化为氨B.达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等C.达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化D.达到化学平衡时，正、逆反应速率都为0[解析]当可逆反应达到化学平衡状态时，v正＝v逆≠0，各组分的浓度(或质量)保持不变，但不一定相等。[答案]C3.14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2＋C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有()A.14CO2 B.14CO2、14COC.14CO2、14CO、14C D.14CO[解析]14CO2与C反应生成14CO(正反应)的同时，逆反应14CO的分解(生成14CO2和14C)也在进行，故平衡混合物中含14C的粒子有：14CO2、14CO、14C。[答案]C三、平衡状态的判断标志4.在恒温恒容的密闭体系中，可逆反应：A(s)＋2B(g)2C(g)ΔH<0，不能作为该反应达到化学平衡的标志的是()①v正(B)＝v逆(C)②n(B)∶n(C)＝1∶1③容器内压强不再改变④容器内气体的密度不再改变⑤容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变A.②④⑤ B.②③C.①③④ D.①②③④⑤[解析]①当某反应物的正反应速率与某生成物的逆反应速率之比等于系数之比时，可推出v(正)＝v(逆)，即反应达到平衡状态；②当反应物与生成物的物质的量之比等于系数之比时，无法确定v(正)与v(逆)的关系，也无法判断是否达到平衡状态；③该反应ΔV＝0，不管是否达到平衡状态，压强均不变；④、⑤由于A为固体，当平衡发生移动时，恒容条件下气体的质量发生改变，气体的密度及平均相对分子质量都发生相应的改变，当气体的密度及平均相对分子质量不再改变时说明反应达到平衡。[答案]B5.一定条件下的密闭容器中，可逆反应2A(g)B(g)＋3C(g)在下列四种状态中处于平衡状态的是()速率ABCDv正/(mol·L－1·min－1)v(A)＝2v(A)＝1v(A)＝2v(A)＝2v逆/(mol·L－1·min－1)v(B)＝2v(B)＝1.5v(C)＝1.5v(A)＝2[解析]应抓住速率之比等于系数之比：A、B、C三项均不符合。[答案]D6.一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)ΔH＝－41.8kJ·mol－1，下列能说明反应达到平衡状态的是()A.体系压强保持不变B.混合气体颜色保持不变C.SO3和NO的体积比保持不变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体积相等的反应，体系的压强始终保持不变，故压强不变反应不一定达到平衡，A错误；SO3与NO的体积比始终保持1∶1，C错误；消耗SO3和生成NO2为反应的同一方向，D错误。[答案]B7.一定条件下反应2AB(g)A2(g)＋B2(g)达到平衡状态的标志是()A.容器内压强不随时间变化B.容器内，3种气体AB、A2、B2共存C.容器中各组分的体积分数不随时间变化D.AB的消耗速率等于A2的消耗速率[解析]A项，该反应为等体积反应，压强不变不能作为平衡的标志；B项，未到达平衡状态，三种物质也能共存。D项，当AB的消耗速率应等于A2消耗速率的2倍时，该反应才达到平衡状态。[答案]C8.在一个不传热的固定容积的密闭容器中可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qQ(g)，m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是()①体系的压强不再改变②体系的温度不再改变③各组分的浓度不再改变④各组分的质量分数不再改变⑤反应速率vA∶vB∶vC∶vQ＝m∶n∶p∶q⑥单位时间内mmolA断键反应，同时pmolC也断键反应A.③④⑤⑥ B.①③④⑤C.②③④⑥ D.①③④⑥[解析]由于m、n、p、q的关系未知，所以压强不变不能作为平衡的标志；在整个平衡建立过程中，速率之比均等于系数之比。[答案]C9.在1000K时，已知反应Ni(s)＋H2O(g)NiO(s)＋H2(g)的平衡常数K＝0.0059。当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时，此反应()A.已达平衡状态B.未达平衡状态，反应正向进行C.未达平衡状态，反应逆向进行D.无法确定[解析]Q＝eq\f([H2],[H2O])＝1，Q>K，反应未达平衡状态，向逆反应方向进行。[答案]C10.对于反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)ΔH<0。若该反应在绝热恒容的密闭体系中进行，则下列示意图正确且能说明反应进行到t1时已达到平衡状态的是()[解析]A项，t1时正反应速率仍然在变化，说明没有达到平衡状态，错误；B项，该反应前后气体的分子数不相等，当t1时压强不再变化，则混合物中各组成成分的百分含量保持不变，说明达到了平衡状态，正确；C项，t1时二氧化碳和一氧化碳的物质的量还在变化，说明正、逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，错误；D项，t1时w(NO)仍然在变化，说明没有达到平衡状态，错误。[答案]B11.在一定温度下的某容积不变的密闭容器中，建立下列化学平衡：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是()A.体系的压强不再发生变化B.v正(CO)＝v逆(H2O)C.生成nmolCO的同时生成nmolH2D.1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键[解析]不论反应是否达到平衡状态，生成nmolCO的同时都会生成nmolH2。[答案]C[能力提升]12.在一定条件下，可逆反应A2(g)＋B2(g)2C(g)达到平衡时，各物质的平衡浓度为[A2]＝0.5mol·L－1、[B2]＝0.1mol·L－1、[C]＝1.6mol·L－1，若用a、b、c分别表示A2、B2、C的初始浓度(mol·L－1)，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≤1.313.在2L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＜0，n(NO)随时间的变化如下表：时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)下图中表示NO2的变化的曲线是________。用O2表示从0～2s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________(填字母)。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，其浓度变化量为0.0065mol·L－1，所以表示NO2的变化曲线是b；0～2s内v(NO)＝eq\f(0.020mol－0.008mol,2L×2s)＝0.003mol·L－1·s－1；则v(O2)＝eq\f(1,2)v(NO)＝eq\f(1,2)×0.003mol·L－1·s－1＝1.5×10－3mol·L－1·s－1。(2)A中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)BC14.698K时，向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化的关系如图所示。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“吸收”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)由图知反应达到最大限度即达到化学平衡的时间为5s，v(HI)＝eq\f(1.58mol·L－1,5s)＝0.316mol·L－1·s－1。(3)可逆反应从正反应开始达到化学平衡，所以放出热量。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eq\f(26.5kJ,2mol)×3.16mol＝41.87kJ。[答案](1)2(2)5s0.316mol·L－1·s－1(3)放出41.87kJ[拓展探究]15.某研究性小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度，在一定条件下会达到“平衡状态”。取5mL0.1mol·L－1KI溶液于试管中，滴加0.1mol·L－1FeCl3溶液2mL，发生如下反应：2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2。为证明该反应具有可逆性且具有限度，他们设计了如下实验：①取少量反应液，滴加AgNO3溶液，发现有少量黄色沉淀(AgI)，证明反应物没有反应完全。②再取少量反应液，加入少量CCl4振荡，发现CCl4层显浅紫色，证明萃取到了I2，即有I2生成。综合①②的结论，他们得出该反应具有一定的可逆性，在一定条件下会达到反应限度。(1)老师指出他们上述实验中①不合理，你认为他的理由是____________________________________________________________________________________________________________________________；改进的方法是_____________________________________________________