第2章 化学反应速率与化学平衡 章末检测卷（讲义word）-【勤径学升】2024-2025学年高中化学选择性必修1同步练测（人教版2019）

[对应学生用书第39页] 素养一　等效平衡 一、等效平衡 　相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，同种物质的物质的量分数(或体积分数)相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。 由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。 如恒温恒容下，可逆反应： 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正、逆反应同时开始，由于①②③三种情况如果按方程式的化学计量数关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将②③折算为①)，因此三者为等效平衡。 二、等效平衡规律 恒温、恒容 恒温、恒容 恒温、恒压 反应的特点 任何可逆反应 反应前后气体 分子数相等 任何可 逆反应 起始投料 换算为化学方程式同一边物质，其“量”相同 换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例 换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例 平衡特点 质量分数 相同 相同 相同 浓度 相同 成比例 相同 (气体) 物质的量 相同 成比例 成比例 三、运用等效平衡原理解题的关键 1．准确判断出两状态为等效平衡状态。 2．分清是恒温、恒容条件下的等效平衡还是恒温、恒压下的等效平衡。 1．在一真空密闭容器中盛有1 mol PCl5，加热到200 ℃，发生反应：PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为m%。若在相同的温度和相同的容器中，起始时加入2 mol PCl5，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为n%，则m和n的关系正确的是(　　) A．m>n　　　　　　　　 B．m＝n C．m<n D．无法比较 解析　开始加入2 mol PCl5所达到的平衡，可以等效为先将体积增大1倍达到的平衡状态，该状态与开始加入1 mol PCl5是完全相同的平衡状态，然后再将体积压缩恢复到原来的体积，增大压强平衡向体积减小的方向移动，即平衡向逆反应方向移动，PCl5的体积分数增大，故m<n。 答案　C 2．T ℃时，将3 mol A和1 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中(容积不变)，发生如下反应： 3A(g)＋B(g)xC(g)，2 min时反应达到平衡状态(温度不变)，剩余0.8 mol B，并测得C的浓度为0.4 mol·L－1，请回答下列问题： (1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为________。 (2)x＝________。 (3)若继续向原平衡混合物的容器中通入少量氦气(假设氮气和A、B、C都不反应)后，化学平衡________(填字母)。 A．向正反应方向移动 B．向逆反应方向移动 C．不移动 (4)若向原平衡混合物的容器中再充入a mol C，在t ℃时达到新的平衡，此时B的物质的量为n(B)＝________ mol。 (5)如果上述反应在相同温度和容器中进行，欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等，起始加入的三种物质的物质的量n(A)、n(B)、n(C)之间应该满足的关系式为________________。 解析　(1)平衡时C的浓度为0.4 mol/L，依据化学反应速率概念计算得到：C的反应速率＝＝0.2 mol/(L·min)； (2)t ℃时，将3 mol A和1 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中(容积不变)，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)，2 min时反应达到平衡状态(温度不变)，剩余了0.8 mol B，并测得C的浓度为0.4 mol/L物质的量为0.8 mol， 　　　　　 　3A(g)＋B(g) xC(g)， 起始量(mol)　　　 3　　　1　　　　0 变化量(mol)　　　0.6　　0.2　　　0.8 平衡量(mol)　　　2.4　　0.8　　　0.8 1∶x＝0.2∶0.8＝1∶4，x＝4； (3)恒温恒容容器中加入氦气是惰性气体，增大体系压强，各气体分压不变，平衡不变，故答案为C； (4)若向原平衡混合物的容器中再充入a mol C，在t ℃时达到新的平衡，反应前后气体体积不变，加入C增大压强，平衡不动；反应物的转化率不变，加入a mol C，相当于AB的起始量为a mol、a mol，依据(2)可知AB的转化率为20%，B反应物质的量a×20%＝0.05a mol，生成C 0.2 a mol，则此时B的物质的量为n(B)＝(0.8＋0.2a) mol； (5)在相同温度和容器中进行，欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等，起始加入的三种物质的物质的量n(A)、n(B)、n(C)，转化为起始量和原平衡相同； 　3A(g)＋　　B(g)　　 　　4C(g) 　 3　　　　　1　　　　　　　　0 　n(A) 　　　n(B)　　　　　　 n(C) n(A)＋n(C)　n(B)＋n(C)　　0 n(A)＋n(C)＝3 n(B)＋n(C)＝1 n(A)＝3n(B)，n(C)>0或n(A)＋n(C)＝3 故答案为n(A)＝3n(B)，n(C)>0或n(A)＋n(C)＝3。 素养二　压强常数Kp的计算技巧 一、Kp含义 在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。单位与表达式有关。 二、计算技巧 第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，根据分压计算方式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)；第四步，根据平衡常数表达式代入计算。 3．(湖南雅礼中学月考)T ℃时，向容积为2 L的刚性容器中充入 1 mol CO2和一定量的H2发生反应：CO2(g)＋2H2(g)HCHO(g)＋H2O(g)，达到平衡时，HCHO的分压(分压＝总压×物质的量分数)与起始的关系如图所示。已知：初始加入2 mol H2时，容器内混合气体的总压强为1．2p kPa。下列说法正确的是(　　) A．5 min时反应达到c点平衡状态，0～5 min内v(H2)＝0.2 mol·L－1·min－1 B．随着增大，HCHO(g)的平衡分压不断增大 C．b点时反应的平衡常数Kp＝ kPa－1 D．由图像可得到：Kp(a)＜Kp(b)＜Kp(c) 解析　设平衡时反应的CO2的物质的量为x mol，根据c点列出三段式： 　　 　CO2(g)＋2H2(g) HCHO(g)＋H2O(g) 起始(mol)　　1　　 　2　　　 　　0　　 　 　0 转化(mol)　　x　 　　2x　　 　 　x　　 　　x 平衡(mol)　1－x　　2－2x　　　　 x　　　　 x 平衡时气体的总压强为p平＝×1．2p kPa，则平衡时HCHO的分压为×p平＝××1．2p kPa＝0.2p kPa，解得x＝0.5，故p平＝p kPa。5 min时达到c点平衡状态，则0～ 5 min内v(H2)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，A 错误；0＜＜2时，随着增大，平衡正向移动，CO2的转化率增大，HCHO 的平衡分压增大，＞2时，随着增大，H2的平衡分压会越来越大，HCHO的平衡分压将减小，B错误；b、c点温度相同，其 Kp相同，由以上分析可知c点时p(CO2)＝×p kPa＝0.2p kPa，同理p(H2)＝0.4p kPa，p(HCHO)＝p(H2O)＝0.2p kPa，即Kp＝＝ kPa－1＝ kPa－1，C正确；由于温度 相同，故平衡常数不变，则Kp(a)＝Kp(b)＝Kp(c)，D错误。 答案　C 4．一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示，已知该反应的总压为p总： 已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。则925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝________。则650 ℃，反应达平衡后CO2的转化率为________。 解析　925 ℃时，Kp＝＝，通过计算，Kp应等于23.04p总。根据图示可知，在650 ℃时，CO的体积分数为40%，根据化学方程式：C(s)＋CO2(g)2CO(g)，设开始加入1 mol CO2，反应掉了x mol CO2，则有 C(s)＋CO2(g) 2CO(g) 因此有×100%＝40%，解得x＝0.25，则CO2的平衡转化率为×100%＝25%。 答案　23.04p总　25% 学科网（北京）股份有限公司 $$