第3节化学平衡第1课时可逆反应化学平衡状态基础过关1.下列对可逆反应的认识正确的是( C )A.SO2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr与2HBr+H2SO4(浓)Br2+SO2↑+2H2O互为可逆反应B.既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应C.在同一条件下,同时向正、逆两个方向进行的反应叫可逆反应D.电解水生成氢气和氧气与氢气和氧气点燃生成水的反应是可逆反应解析:正确理解可逆反应定义中的“同一条件下”“同时”“正、逆两个方向”等关键字眼。

2. 合成氨工业为人类解决粮食问题作出了巨大贡献。

一定条件下,在密闭容器中进行合成氨反应:N 2(g)+3H2(g)2NH3(g),当正、逆反应速率相等且不等于零时,下列说法不正确的是( A )A.N2、H2完全转化为NH3B.N2、H2、NH3在容器中共存C.反应已达到化学平衡状态D.N2、H2、NH3的浓度不再改变解析:反应N 2(g)+3H2(g)2NH3(g),当正、逆反应速率相等且不等于零时,达化学平衡状态。

可逆反应中,反应物不能完全转化为生成物,A不正确;N2、H2、NH3在容器中共存,B正确;正、逆反应速率相等且不等于零时的状态是化学平衡状态,C正确;化学平衡状态时,各组分的浓度不随时间的变化而变化,D正确。

3.一定条件下,可逆反应2A B+3C,在下列四种状态中,处于平衡状态的是( D )正反应速率逆反应速率A v A=2 mol·L-1·min-1v B=2 mol·L-1·min-1B v A=2 mol·L-1·min-1v C=2 mol·L-1·min-1C v A=1 mol·L-1·min-1v B=2 mol·L-1·min-1D v A=1 mol·L-1·min-1v C=1.5 mol·L-1·min-1解析:将四种状态的正、逆反应速率除以相应物质的化学计量数,若两者相等,则说明达到了平衡状态。

按上述方法分析,D处于平衡状态。

4.一定温度下,反应N 2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。

现将1 mol N2O4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( D )A.①②B.②④C.③④D.①④解析:因反应容器保持恒压,所以容器容积随反应进行而不断变化,结合ρ气=m/V可知,气体密度不再变化,说明容器容积不再变化,即气体的物质的量不再变化,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;反应开始时,加入1 mol N2O4,随着反应的进行,N2O4的浓度逐渐变小,故v正(N2O4)逐渐变小,直至达到平衡,③不符合题意;N2O4的转化率不再变化,说明N2O4的浓度不再变化,反应达到平衡状态,④符合题意。

5.可逆反应N 2(g)+3H2(g)2NH3(g),在容积为10 L的密闭容器中进行,开始时加入2 mol N2和3 mol H2,达平衡时,NH3的浓度不可能达到( B )A.0.1 mol·L-1B.0.2 mol·L-1C.0.05 mol·L-1D.0.15 mol·L-1解析:2 mol N2和3 mol H2反应,假设反应能够进行到底,则3 mol H2完全反应,生成2 mol NH3,此时NH3浓度为0.2 mol·L-1,但由于反应是可逆反应,不能进行到底,所以NH3浓度达不到0.2 mol·L-1。

6.可逆反应:2NO 2(g)2NO(g)+O2(g),在容积固定的密闭容器中,达到平衡状态的标志正确的有( B )①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态⑧NO2的转化率不再随时间改变而改变⑨NO与O2的物质的量之比不再随时间改变而改变⑩n(NO2)∶n(NO)∶n(O2)=2∶2∶1A.4个B.5个C.6个D.7个解析:单位时间内生成n mol O2,同时生成2n mol NO2,说明反应v正= v逆,达到平衡状态,①正确;单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO,同是正反应方向,②错误;无论反应是否达到平衡状态,反应速率之比等于化学计量数之比,不能说明达到平衡状态,③错误;混合气体的颜色不再改变,说明NO2气体的浓度不变,达到平衡状态,④正确;无论反应是否达到平衡状态,混合气体的质量不变,容器的体积不变,所以混合气体的密度不变,不能说明达到平衡状态,⑤错误;反应前后气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的压强不变,⑥正确;反应前后气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的物质的量不变,则混合气体的平均摩尔质量不再改变,⑦正确;NO2的转化率不再随时间改变而改变,说明NO2气体的浓度不变,达到平衡状态,⑧正确;不论是否平衡,NO与O2的物质的量之比始终不随时间改变而改变,⑨错误;n(NO2)∶n(NO)∶n(O2)=2∶2∶1,不能说明达到平衡,⑩错误。

7.一定条件下,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0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1和0.08 mol·L-1,则下列判断不合理的是( D )①c1∶c2=1∶3 ②平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3 ③X和Y 的转化率不相等④c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L-1A.①②B.③④C.①④D.②③解析:分析浓度变化关系:X(g) + 3Y(g) 2Z(g)c(起始) c1 c2 c3c(平衡) 0.1 mol·L-1 0.3 mol·L-10.08 mol·L-1反应方程式中反应物计量数之比为1∶3,所以反应中X和Y必然以1∶3消耗,因为达平衡时X和Y浓度之比为1∶3,故c1∶c2=1∶3,①合理;平衡时,Y和Z的生成速率之比应该和方程式计量数之比相等,故Y和Z的生成速率之比为3∶2,②不合理;由于起始时反应物是按方程式计量数之比配料,故X和Y转化率相等,③不合理;运用极限法,假设Z完全转化为反应物,c1的最大极限值为0.14 mol·L-1,而题设c1>0,反应又是可逆的,故④合理。

8.一定温度下,在容积为V L的密闭容器中进行反应:aN(g)bM(g) (a≠b),M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示:(1)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为。

(2)此反应在该条件下达到限度时,反应物的转化率为。

(3)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是。

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.单位时间内消耗a mol N,同时生成b mol ME.混合气体的压强不随时间的变化而变化F.N的转化率达到最大,且保持不变解析:(1)v(M)== mol·L-1·min-1。

(2)开始时反应物N为8 mol,达到限度时N为2 mol,故其转化率为×100%=75%。

(3)因为a≠b,所以当混合气体总物质的量不随时间的变化而变化、容器内气体压强不变时,均可判断反应达到平衡状态;反应物的转化率达最大且保持不变,意味着各组分浓度不再改变,也能说明反应达到平衡状态。

答案:(1) mol·L-1·min-1(2)75% (3)CEF能力提升9.对于反应N 2O4(g)2NO2(g)在温度一定时,平衡体系中NO2的体积分数 (NO2)随压强的变化情况如图所示(实线为对应压强下的平衡点),下列说法正确的是( D )A.A、C两点的正反应速率的关系为v(A)>v(C)B.A、B、C、D、E各状态中,v正<v逆的是状态EC.维持p1不变,E→A所需时间为x;维持p2不变,D→C所需时间为y,则x<yD.使E状态从水平方向到达C状态后,再沿平衡曲线到达A状态,从理论上来讲,可选用的条件是从p1突然加压至p2,再由p2无限缓慢降压至p1解析:在有气体参加的反应体系中,增大压强,反应速率增大,A点的压强小于C点,故反应速率v(A)<v(C),A错误;由图像可知,A、B、C表示达到平衡的状态,故v正=v逆,E点表示向正向进行,v正>v逆,D点表示向逆向进行,v正<v逆,B错误;由于p2>p1,故在p2时反应速率大于p1时,因此达到平衡的时间比p1要短,y<x,C错误。

10.汽车尾气净化的主要原理为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,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是( C )A.①②B.③④C.②④D.①③解析:①中t1时刻v正仍然在变化,说明没有达到平衡状态,①错误;由于是绝热、恒容密闭体系,随着反应的进行,体系的温度升高,当温度保持不变时,该反应达到平衡状态,②正确;③中t1时刻CO2和CO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,③错误;④中t1时刻NO的质量分数不再变化,表明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,④正确。

11. 一定条件下反应2AB(g)A 2(g)+B2(g)达到平衡状态的标志是( C )A.单位时间内生成n mol A2,同时消耗2n mol ABB.容器内三种气体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:生成n mol A2,同时消耗2n mol AB都是正反应,A错误;平衡之前三种气体AB、A2、B2也共存,B错误;容器中各组分的体积分数不随时间变化,说明达到平衡状态了,C正确;AB的消耗速率和A2的消耗速率之比等于2∶1时达到平衡状态,D错误。

12. 在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应:甲:C(s)+H 2O(g)CO(g)+H2(g);乙:CO(g)+H 2O(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改变②恒温时,气体压强不再改变③各气体组分浓度相等④反应体系中温度保持不变⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的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( D )A.①②⑤B.③④⑤C.⑥⑦D.④⑤解析:由于乙反应的两边气体的体积相同且都是气体,压强始终不变,平均相对分子质量始终不变,①、②无法判断乙反应是否达到平衡状态,故①②错误;各气体组分浓度相等,不能判断各组分的浓度不变,无法证明达到了平衡状态,故③错误;反应体系中温度保持不变,说明正、逆反应速率相等,达到了平衡状态,故④正确;断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍,说明正、逆反应速率相等,达到了平衡状态,故⑤正确;由于乙反应的两边气体的体积相同且都是气体,容器的容积不变,所以密度始终不变,无法判断乙是否达到平衡状态,故⑥错误;消耗水蒸气质量与生成氢气质量表示的都是正反应,无法判断正、逆反应速率相等,故⑦错误。