2025人教版高中化学选择性必修1
分层作业7 化学平衡状态
A级 必备知识基础练
题组1.化学平衡状态及建立
1.右图是可逆反应X2+3Y22Z2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.t2时,反应到达最大限度
C.t2~t3时,反应不再发生
D.t2~t3时,各物质的浓度一定相等
2.一定条件下,M、N、P的起始浓度依次是0.25 mol·L-1、0.05 mol·L-1、0.8 mol·L-1,发生可逆反应M(g)+N(g)2P(g)并达到平衡时,下列数据合理的是( )
A.c(N)=0.02 mol·L-1;c(P)=0.86 mol·L-1
B.c(M)=0.2 mol·L-1;c(P)=0.90 mol·L-1
C.c(M)=1.05 mol·L-1;c(P)=0.85 mol·L-1
D.c(M)=0.19 mol·L-1;c(P)=0.92 mol·L-1
题组2.化学平衡状态的判断
3.一定温度下,在容积恒定的密闭容器中进行反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是( )
①混合气体的密度不变;②容器内气体的压强不变;③混合气体的平均摩尔质量不变;④B的物质的量浓度不变;⑤v正(C)=v逆(D);⑥2v正(B)=v逆(D)
A.①③④⑤ B.①④⑤⑥
C.①②③④⑤ D.②⑥
4.在恒温恒压的密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)3Z(g),下列叙述不能说明反应达到化学平衡状态的是( )
A.容器的容积不再变化
B.v正(X)=3v逆(Z)
C.混合气体的密度不再变化
D.X、Y、Z的浓度都不再变化
5.(2024·浙江台州八校联考)可逆反应2NO2(g)N2O4(g)在恒容绝热容器中反应,下列不能判断该反应达到平衡状态的是( )
A.v正(NO2)=2v逆(N2O4)
B.气体颜色不再变化
C.体系的温度不再变化
D.c(NO2)=2c(N2O4)
6.(2024·山东日照模拟)绝热恒容条件下,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<0。下列不能说明反应达到平衡状态的是( )
A.体系温度保持不变
B.混合气体的颜色保持不变
C.SO3和NO的体积比保持不变
D.生成NO2和生成NO的速率相等
7.氨基甲酸铵(NH2COONH4)是合成尿素的一种中间产物。已知某温度下,向恒容密闭容器中加入a mol NH2COONH4(s)发生反应NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)。下列叙述不能说明反应达到平衡状态的是( )
A.单位时间内消耗1 mol NH2COONH4同时消耗1 mol CO(NH2)2
B.气体的平均相对分子质量不再改变
C.气体的密度不再改变
D.容器内的压强不再改变
B级 关键能力提升练
8.碳酸氢钠的分解反应:2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g) ΔH>0。一定温度下,在恒容密闭容器中放入NaHCO3固体,反应达到平衡时容器中压强为4×103 Pa。下列说法正确的是( )
A.当混合气体的密度不变时,反应达到平衡状态
B.降低温度,正反应速率减小,逆反应速率增大
C.当容器中的气体平均摩尔质量不变时,反应达到平衡状态
D.当固体总质量不再改变,不能说明反应已达平衡状态
9.下列标志可表明对应反应达到平衡状态的是( )
选项 反应条件 可逆反应 标志
A 恒温恒容 H2(g)+I2(g) 2HI(g) 混合气体的密度不变
B 恒温恒容 2NO(g)+O2(g)2NO2(g) 混合气体颜色不变
C 恒温恒压 NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g) NH3在混合气体中的百分含量不变
D 恒温恒压 2NO2(g)N2O4(g) c(NO2)= 2c(N2O4)
10.(2024·辽宁六校协作体联考)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( )
11.(2024·福建福州联考)用NH3催化还原法消除氮氧化物时发生反应:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) ΔH<0,相同条件下,在3 L恒容密闭容器中,选用不同的催化剂,产生N2的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的活化能大小顺序:Ea(A)>Ea(B)>Ea(C)
B.增加反应物的量,使活化分子百分数增加,有效碰撞增多,反应速率加快
C.当v(NO)∶v(N2)=6∶5时,说明反应已达到平衡状态
D.若反应在恒容绝热的密闭容器中进行,当容器中温度不变时,说明已达到平衡
12.一定条件下,将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生反应:3A(g)+B(g)4C(g)+2D(s)。2 min末该反应达到平衡,生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断正确的是( )
A.若混合气体的平均摩尔质量不再改变时,该反应一定达到平衡状态
B.平衡时体系的压强与开始时体系的压强之比为3∶2
C.反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
D.从开始到平衡,用D表示的化学反应速率为0.2 mol·L-1·min-1
C级 学科素养拔高练
13.在常温下,对反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)进行研究。
(1)若将3 mol NO和2 mol CO通入容积为10 L的恒容密闭容器中,在一定条件下发生上述反应,各组分的物质的量浓度随时间的变化情况如图所示。
①图中曲线A表示 (填“NO”“CO”“N2”或“CO2”,下同)的浓度变化,曲线C表示的是 的浓度变化。
②在0~4 min内NO的平均反应速率,v(NO)= ,4 min末N2的浓度为 。
③4 min末,采用下列措施一定能加快上述反应速率的是 (填字母)。
A.升高体系的温度
B.充入一定量的O2
C.将容器容积变为5 L
D.充入一定量氦气
(2)下列叙述能说明上述反应已达到平衡状态的是 (填字母)。
a.容器内压强保持不变
b.NO(g)与CO(g)的物质的量之比为1∶1
c.气体的密度保持不变
d.气体的平均相对分子质量保持不变
(3)根据图中数据计算到4 min末时,该反应中B的转化率为 。
分层作业7 化学平衡状态
1.B 解析 t1时,v(正)、v(逆)均不等于0,此时正、逆反应均进行,A错误;t2时,v(正)=v(逆)≠0,且随后保持不变,故该反应达到最大限度,B正确;t2~t3时,反应处于平衡状态,但反应并未停止,C错误;t2~t3时,反应处于平衡状态,各物质的浓度均保持不变,但不一定相等,D错误。
2.A 解析 若c(N)=0.02 mol·L-1,则消耗c(N)=0.05 mol·L-1-0.02 mol·L-1=0.03 mol·L-1,根据方程式计算,c(P)=0.8 mol·L-1+0.03 mol·L-1×2=0.86 mol·L-1,A正确;若c(M)=0.2 mol·L-1,则消耗c(M)=0.25 mol·L-1-0.2 mol·L-1=0.05 mol·L-1,根据方程式计算,消耗c(N)=0.05 mol·L-1,因为该反应为可逆反应,故N的浓度不能为0,B错误;若c(M)=1.05 mol·L-1,则生成c(M)=1.05 mol·L-1-0.25 mol·L-1=0.8 mol·L-1,P应该减少,不可能存在c(P)=0.85 mol·L-1,C错误;c(M)=0.19 mol·L-1,则消耗c(M)=0.25 mol·L-1-0.19 mol·L-1=0.06 mol·L-1,因为c(N)=0.05 mol·L-1,则c(N)不可能减小0.06 mol·L-1,D错误。
3.A 解析 恒容时,气体质量随反应进行而变化,混合气体的密度不变,可说明该反应达到平衡状态,①符合题意;该反应前后气体分子总数相等,容器内气体的压强始终不变,不能判断是否平衡,②不符合题意;气体质量、混合气体的平均摩尔质量会随着反应进行而变化,当混合气体的平均相对分子质量不变时,说明该反应已达到平衡,③符合题意;B的物质的量浓度不变,说明达到平衡状态,④符合题意;v正(C)、v逆(D)分别代表正、逆反应速率,当v正(C)=v逆(D)时,该反应的正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,⑤符合题意;达到平衡状态时,v正(B)=2v逆(D),⑥不符合题意。
4.B 解析 该反应是气体体积增大的反应,恒温恒压时,平衡建立过程中容器的容积不断变化,当容器的容积不再变化时,反应达到平衡,A不符合题意;达到平衡时,3v正(X)=v逆(Z),B符合题意;平衡建立过程中,混合气体的总质量不变,容器的容积不断变化,则混合气体的密度是变量,当混合气体的密度不再变化时,反应已达到平衡,C不符合题意;X、Y、Z的浓度不再变化,说明其正、逆反应速率相等,反应已达到平衡,D不符合题意。
5.D 解析 v正(NO2)、v逆(N2O4)分别代表正、逆反应速率,当v正(NO2)=2v逆(N2O4)时,正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,A不符合题意;NO2为红棕色气体,当气体颜色不再变化,则c(NO2)不再变化,反应达到平衡状态,B不符合题意;该反应在恒容绝热容器中进行,当体系温度不再变化时,说明反应放出和吸收的热量相等,反应达到平衡状态,C不符合题意;达到平衡时,c(NO2)、c(N2O4)均不再变化,当c(NO2)=2c(N2O4)时,不能判断是否达到平衡,D符合题意。
6.C 解析 该反应为放热反应,绝热恒容条件下,随着反应进行,体系温度升高,当温度不变时,则反应达到平衡状态,A不符合题意;混合气体颜色保持不变,则c(NO2)不变,反应达到平衡状态,B不符合题意;SO3和NO都是生成物,体积比始终是1∶1,不能判断是否平衡,C符合题意;生成NO2、生成NO分别代表逆反应、正反应的速率,结合方程式可知,生成NO2和生成NO的速率相等时,反应达到平衡状态,D不符合题意。
7.B 解析 单位时间内消耗1 mol NH2COONH4必定生成1 mol CO(NH2)2,同时又消耗1 mol CO(NH2)2,说明正、逆反应速率相等,达到平衡状态,A不符合题意;该反应中只有水蒸气是气体,则气体的相对分子质量不变,不能判断是否达到平衡状态,B符合题意;恒容密闭容器,容器容积不变,在达到平衡前气体的总质量不断变化,根据ρ=可知,当气体的密度不再改变时,反应达到平衡状态,C不符合题意;容器容积不变,在达平衡前气体物质的量不断变化,则容器内的压强不断变化,当容器内的压强不变时,反应达到平衡状态,D不符合题意。
8.A 解析 平衡建立过程中,混合气体的质量不断变化,恒容条件下混合气体的密度也发生变化,当混合气体的密度不变时,达到平衡状态,A正确;升高温度,正、逆反应速率都会增大,B错误;反应过程中,生成的n(H2O)=n(CO2),则气体平均摩尔质量一直不变,不能判断反应是否平衡,C错误;该反应过程中固体的质量不断减小,当固体总质量不再改变时,说明反应已达平衡,D错误。
9.B 解析 反应前后混合气体的质量和容器容积均不变,混合气体的密度一直不变,不能判断是否达到平衡状态,A不符合题意;NO2为红棕色气体,容器内混合气体的颜色不变,说明NO2的浓度不变,正、逆反应速率相等,达到平衡状态,B符合题意;反应中NH3和CO2的物质的量之比始终为2∶1,故NH3在混合气体中的百分含量始终保持不变,不能判断反应是否达到平衡状态,C不符合题意;恒温恒压条件下,当c(NO2)=2c(N2O4)时,无法判断反应是否达到平衡状态,D不符合题意。
10.C 解析 该反应是放热反应,且在绝热恒容的密闭容器中进行,达到平衡状态后,v(正)、v(逆)均保持不变,t1时刻后v(正)逐渐增大,说明t1时未达到平衡状态,A不符合题意;达到平衡状态时,气体总物质的量不变,容器中压强不变,t1时刻后压强逐渐增大,说明t1时未达到平衡状态,B不符合题意;t1时刻后CO、CO2的物质的量均保持不变,则其浓度也不变,说明该反应达到平衡状态,C符合题意;达到平衡后,气体的总物质的量不变,w(NO)保持不变,t1时刻后w(NO)逐渐增大,说明此时未达到平衡状态,D不符合题意。
11.D 解析 相同时间内生成的氮气的物质的量越多,则反应速率越大,反应的活化能越低,该反应的活化能大小顺序:Ea(A)
3A(g) +B(g)4C(g) +2D(s)
起始/mol 3 1 0 0
转化/mol 1.2 0.4 1.6 0.8
平衡/mol 1.8 0.6 1.6 0.8
平衡时气体总物质的量为(1.8+0.6+1.6) mol=4 mol,一定条件下,容器容积恒定,平衡时体系的压强与开始时体系的压强之比为1∶1,B错误;反应起始时A与B的物质的量之比为3∶1,结合反应方程式可知,反应过程中A和B的转化率之比为1∶1,C错误;D为固体,不能用单位时间内浓度的变化率来表示反应速率,D错误。
13.答案 (1)①NO CO2
②0.025 mol·L-1·min-1 0.05 mol·L-1 ③AC
(2)ad (3)50%
解析 (1)①A初始浓度为0.3 mol·L-1,对应物质为NO,反应过程中N2和CO2按物质的量比1∶2生成,则曲线C表示CO2的浓度变化。②0~4 min内NO的平均反应速率,则有v(NO)==0.025 mol·L-1·min-1;图中曲线D代表N2的浓度不变,4 min末N2的浓度为0.05 mol·L-1。③升高体系温度,化学反应速率一定加快,A符合题意;恒容时充入不参与反应的O2,反应物气体浓度不变,化学反应速率不变,B不符合题意;将容器容积变为5 L,反应物的浓度增大,化学反应速率加快,C符合题意;恒容时充入不参与反应的氦气,反应物浓度不变,化学反应速率不变,D不符合题意。
(2)反应前后气体分子数不同,容器内压强保持不变,可以说明反应达平衡状态,a符合题意;反应进行至某时刻,NO(g)与CO(g)的物质的量之比不可能为1∶1,b不符合题意;各反应物及生成物均为气体,恒容时反应过程中气体密度始终不变,故密度保持不变不能说明反应达平衡状态,c不符合题意;各反应物及生成物均为气体,气体总质量保持不变,反应前后气体分子数不同,则气体的平均相对分子质量保持不变,可以说明反应达平衡状态,d符合题意。
(3)起始时c(B)=0.2 mol·L-1,4 min末时c(B)=0.1 mol·L-1,则该反应中B的转化率为×100%=50%。
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