2024高中化学第二章课下能力提升七可逆反应与化学平衡状态含解析新人教版选修4

PAGEPAGE7可逆反应与化学平衡状态一、选择题1．在已达到平衡的可逆反应2SO2＋O22SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的()A．多余的氧气中B．生成的三氧化硫中C．氧气和二氧化硫中D．三种物质中解析：选D充入18O2后，正向移动生成含18O的SO3，由于反应的可逆性，SO3又分解生成SO2、O2，各物质中均含18O。2．在肯定条件下，使SO2和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是()A．随着反应的进行，正反应速率渐渐减小，最终为零B．随着反应的进行，正反应速率渐渐减小，最终不变C．随着反应的进行，逆反应速率渐渐增大，最终不变D．反应起先时，正反应速率最大，逆反应速率为零解析：选A依据化学平衡的建立过程可知：反应从正反应方向起先，v正最大，v逆＝0，最终达平衡时，v正＝v逆≠0。3．肯定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)肯定达到化学平衡状态的是()①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2②X、Y、Z的浓度不再发生变更③容器中的压强不再发生变更④单位时间内生成nmolZ，同时生成2nmolYA．①②B．①④C．②③D．③④解析：选C在肯定条件下，可逆反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)达到平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，单位时间内X、Y、Z各自生成的物质的量等于其消耗的物质的量，X、Y、Z的浓度不再发生变更，容器中的压强不再发生变更，但X、Y、Z的物质的量之比不肯定等于化学计量数之比。4.如图是可逆反应X2＋3Y22Z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，只有正方向反应B．0～t1，c(Z)在减小C．t2～t3，反应不再进行D．t2～t3，各物质的浓度不再发生变更解析：选D依据v­t图像，对于该可逆反应，t1时刻正、逆反应都在进行，0～t1时段v正>v逆，c(Z)在增大；t2时刻v正＝v逆，说明反应达到化学平衡状态，t2～t3时段，反应仍在进行，但由于v正＝v逆，所以各物质的浓度不再发生变更。5．在肯定条件下，容器内某一反应M、N的物质的量随反应时间变更的曲线如图所示，下列表述中正确的是()A．反应的化学方程式为2MNB．t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡C．t3时，正反应速率大于逆反应速率D．t1时，N的浓度是M的浓度的2倍解析：选D由图像知，O～t2时间内N的浓度的变更量是M浓度的变更量的2倍，可得反应的方程式为2NM；t2时刻体系并未达到平衡，故正反应速率与逆反应速率不相等；t3时刻反应已达到平衡，此时v正＝v逆，因此选项A、B、C的说法都是错误的。6．下列说法可以证明反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是()A．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键形成B．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键断裂C．N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2D．1个N≡N键断裂的同时，有6个H—N键形成解析：选AA中表示的反应方向相反，正确；B、D中表示的反应方向相同，故B、D错误；C中N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2时未必达到平衡。7．工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应原理为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，下面选项的条件中可推断该反应达到平衡状态的是()A．单位时间内消耗1mol的H2O同时生成1mol的H2B．两个H—O键断裂的同时有两个CO键断裂C．反应容器内的气体密度不再发生变更D．混合气体的相对分子质量不再发生变更解析：选B单位时间内消耗1mol的H2O，表示的是正反应速率，生成1mol的H2表示的也是正反应速率，无法说明反应达到平衡状态，A项错误；两个H—O键断裂表示的是正反应速率，两个CO键断裂表示的是逆反应速率，且正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，B项正确；在恒容密闭容器中，混合气体的质量和体积始终不变，则混合气体的密度始终不变，所以反应容器内的气体密度不再发生变更不能说明反应达到平衡状态，C项错误；该反应是气体的总物质的量不变的可逆反应，依据M＝eq\f(m,n)，混合气体的相对分子质量始终不发生变更，所以相对分子质量不变不能说明反应达到平衡状态，D项错误。8．在肯定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物理量不再变更时，表明反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达到平衡的是()A．混合气体的压强B．混合气体的密度C．A的物质的量浓度D．气体的总物质的量解析：选B因为化学方程式两边气体体积相等，故混合气体的压强和总物质的量均始终保持不变，不能用它们作为推断反应是否达到平衡的标记，故A、D不合题意；由于物质A是固体，没有物质的量浓度，C错误；反应中有固体参加使得ρ(气)是一个变更量，故当ρ(气)不再变更时，说明反应达到平衡，B正确。9．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．反应的方程式：2A＋Beq\o(=,\s\up7(D))2CC．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CD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。即反应方程式为：2A＋B2C。10．在4L密闭容器中充入6molA气体和5molB气体，在肯定条件下发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋xD(g)ΔH＜0，达到平衡时，生成了2molC，经测定D的浓度为0.5mol·L－1，下列推断不正确的是()A．x＝1B．平衡时B的转化率为20%C．B的转化率不变，该反应达到平衡状态D．容器内温度保持恒定，该反应达到平衡状态解析：选A平衡时c(C)＝c(D)＝0.5mol·L－1，可知x＝2；B的转化率为eq\f(1mol,5mol)×100%＝20%；B的转化率不变，容器内温度保持恒定说明各物质的量保持恒定，反应达到平衡状态。11．对可逆反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述正确的是()A．达到化学平衡时，4v正(O2)＝5v逆(NO)B．若单位时间内生成xmolNO的同时，消耗xmolNH3，则反应达到平衡状态C．达到化学平衡时，若增大容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大D．化学反应速率的关系是2v正(NH3)＝3v正(H2O)解析：选A依据不同物质表示同一反应速率时的关系可知，v逆(O2)∶v逆(NO)＝5∶4，v逆(NO)＝eq\f(4,5)v逆(O2)，代入A中表达式知v正(O2)＝v逆(O2)，A正确；NO的生成与NH3的消耗同时表示正反应速率，故B不正确；达到平衡时，增大容器体积，反应物、生成物浓度同时减小，正逆反应速率同时减小，C不正确；在反应的随意状态总有v正(NH3)∶v正(H2O)＝4∶6，即3v正(NH3)＝2v正(H2O)，D不正确。12．肯定条件下，可逆反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1mol·L－1、c2mol·L－1、c3mol·L－1(均不为零)，反应达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.08mol·L－1。则下列推断不正确的是()A．c1∶c2＝1∶3B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为3∶2C．X、Y的转化率不相等D．c1的取值范围为0<c1<0.14解析：选C依据题给数据和反应方程式分析，X和Y的平衡浓度之比为1∶3，反应中浓度变更量之比为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A正确；平衡时，Y和Z的生成速率之比等于化学方程式中化学计量数之比，等于3∶2，B正确；X、Y的变更量之比和起始量之比相同，所以二者转化率相等，C错误；利用极限法分析，c1的取值范围为0<c1<0.14，D正确。二、非选择题13．下列说法中能说明2HI(g)H2(g)＋I2(g)已达平衡状态的是__________。(1)单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI；(2)一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂；(3)c(HI)＝c(I2)；(4)反应速率：v(H2)＝v(I2)＝eq\f(1,2)v(HI)；(5)c(HI)∶c(I2)∶c(H2)＝2∶1∶1；(6)温度和体积肯定时，某一生成物浓度不再变更；(7)温度和体积肯定时，容器内压强不再变更；(8)条件肯定，混合气体的平均相对分子质量不再变更；(9)温度和体积肯定时，混合气体的颜色不再发生变更；(10)温度和压强肯定时，混合气体的密度不再发生变更。解析：(1)生成nmolH2的同时生成nmolHI说明正反应速率大于逆反应速率。(2)一个H—H键断裂(逆反应方向)两个H—I键断裂(正反应方向)，即v正＝v逆。(3)平衡状态时c(HI)、c(I2)浓度不变，但不肯定相等。(4)无论是否达到平衡状态都有这样的关系，未表示出正、逆反应速率。(5)平衡状态时不肯定有这样的浓度关系。(6)生成物浓度不变，达到平衡状态。(7)无论是否达到平衡容器内的压强都不变。(8)气体的总质量不变，气体的物质的量也不变，故无论是否达到平衡状态其平均相对分子质量都不变更。(9)反应体系中颜色不变即说明c(I2)不变更，达到平衡。(10)都是气体且体积不变，密度始终不发生变更。答案：(2)(6)(9)14．在200℃时，将amolH2(g)和bmolI2(g)充入体积为VL的密闭容器中，发生反应：I2(g)＋H2(g)2HI(g)。(1)反应刚起先时，由于c(H2)＝________________，c(I2)＝________，而c(HI)＝________，所以化学反应速率________(填“v正”或“v逆”，下同)最大，而________最小(为零)。(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变更趋势为c(H2)______，(填“增大”“减小”或“不变”，下同)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，此可逆反应就达到了平衡，若保持外界条件不变时，反应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等都将________。解析：反应起先时，c(H2)＝eq\f(a,V)mol·L－1，c(I2)＝eq\f(b,V)mol·L－1，c(HI)＝0，此时v正最大，v逆＝0；随着反应的进行，c(H2)减小，c(I2)减小，c(HI)增大，故v正减小，v逆增大；当反应进行至v正＝v逆时，各组分的浓度保持不变，即反应处于平衡状态。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)相等不变15．在2L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变更如表：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内该反应的平衡速率v＝__________。(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：该反应达平衡时，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变更的曲线是b。0～2s内，Δn(O2)＝eq\f(1,2)Δn(NO)＝0.006mol，v(O2)＝eq\f(Δn,v·Δt)＝eq\f(0.006mol,2L×2s)＝1.5×10－3mol·L－1·s－1。在(2)中，A表示是同一方向的速率，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)BC[实力提升]16．将2molSO2和1molO2充入体积为2L的密闭容器中，在肯定条件下发生反应O2(g)＋2SO2(g)2SO3(g)。经过10s达到平衡状态，此时c(SO3)＝0.4mol·L－1。(1)在达到平衡的过程中v(SO2)＝________。(2)有同学认为平衡是在肯定条件下成立的，变更条件时平衡会发生变更，所以可以通过变更条件使SO3的平衡浓度变为1mol·L－1，你认为这种说法正确吗？________(填“正确”或“不正确”)。解析：(1)平衡时c(SO3)＝0.4mol·L－1，则转化的c(SO2)＝0.4mol·L－1，v(SO