专题2 第2单元 第2课时 化学平衡状态 化学平衡常数(Word练习)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学选择性必修1（苏教版2019）

1．(2023·长春检测)模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方法。对于2HBr(g)H2(g)＋Br2(g)反应，下列四个图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是(　　) 解析　HBr、H2和Br2都是双原子分子，反应物和生成物共存，说明体系中应含有3种双原子分子。A.一种双原子分子和2种单原子分子，错误；B.2种双原子分子，错误；C.3种双原子分子，正确；D.2种双原子分子和2种单原子分子，错误。 答案　C 2．(2023·潍坊期中)一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒容密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　) 解析　因为容器是恒容的，且反应遵循质量守恒定律，所以整个反应过程中，气体的密度始终保持不变，图像表示有误，且也不能说明反应达到平衡状态，A错误；ΔH不随时间的变化而变化，所以焓变不变不能说明已达到平衡状态，B错误；化学反应达到平衡时正、逆反应速率相等，而图中表示的都是正反应速率，所以不能说明反应达到平衡状态，C错误；开始时正反应速率大于逆反应速率，N2O4的转化率不断增大，当N2O4的转化率不变时，说明正、逆反应速率相等，也说明化学反应达到了平衡状态，D正确。 答案　D 3．在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再改变时，表明反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达平衡状态的是(　　) A．混合气体的压强 B．混合气体的密度 C．B物质的相对分子质量 D．气体的总物质的量 解析　两边气体的化学计量数相等，所以容器的压强始终不变，A错误；混合气体的密度不变，说明气体的质量不变，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，B正确；B是纯净物，相对分子质量是定值，一直不变，C错误；两边气体的化学计量数相等，气体的总物质的量一直不变，D错误。 答案　B 4．在一定条件下，向密闭容器中充入30 mL CO和20 mL水蒸气，使其反应，当反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)达到平衡时，水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等，则下列叙述错误的是(　　) A．平衡后CO的体积分数为40% B．平衡后CO的转化率为33.3% C．平衡后水的转化率为50% D．平衡后混合气体的平均相对分子质量为20 解析　设达到平衡时，反应掉CO的体积为x。 　　 　CO(g)　＋　H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始： 30 mL 20 mL 0 0 变化： x x x x 平衡： 30 mL－x 20 mL－x x x 由题意知：20 mL－x＝x，故x＝10 mL，故平衡后CO的体积分数为×100%＝40%，CO的转化率为×100%≈33.3%，H2O的转化率为×100%＝50%，平衡后混合气体的平均相对分子质量不变，仍为＝24。 答案　D 5．一定温度下，在一固定体积的密闭容器中，对于可逆反应：A(s)＋3B(g)2C(g)，下列说法说明达到平衡状态的是(　　) ①C的生成速率和C的分解速率相等；②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B；③气体密度不再变化；④混合气体的总压强不再变化；⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶2；⑥C的体积分数不再变化 A．②④⑤ 　　　　　 B．①③④⑥ C．①②④⑥ D．①②③④⑤ 解析　①C的生成速率与C的分解速率相等，则正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态；②单位时间内生成a mol A是逆反应，同时生成3a mol B也是逆反应，未体现正与逆的关系，不能说明反应达到平衡状态；③密度是混合气体的质量和容器容积的比值，气体的总质量会变，体积不变，故气体密度不再变化，说明反应达到平衡状态；④反应前后气体的体积不等，故混合气体的总压强不再变化，说明反应达到平衡状态；⑤平衡时各物质的物质的量之比取决于物质的起始物质的量和转化率，故A、B、C的物质的量之比为1∶3∶2，不能说明反应达到平衡状态；⑥容器中C的体积分数不变，说明各物质的量不变，则反应达到平衡状态。 答案　B 6．在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体，发生如下反应：X(g)＋2Y(g)2Z(g)。此反应达到化学平衡的标志是(　　) A．容器内压强不随时间变化 B．容器内物质的总质量不随时间变化 C．容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2 D．单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z 解析　A项，该反应前后气体体积不相等，则压强不变说明反应达到平衡；B项，由质量守恒知，在各时刻物质的总质量均不发生变化，故不能说明反应是否达到平衡；C项，X、Y、Z的浓度之比等于化学计量数之比不能说明反应达到平衡状态；D项，单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z都是正反应方向，不能说明反应达到平衡。 答案　A 7．在一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2 min末该反应达到平衡，生成0.8 mol D，并测得C的浓度为0.8 mol·L－1。下列判断错误的是(　　) A．x＝4 B．2 min内B的反应速率为0.1 mol·L－1·min－1 C．混合气体密度不变，则表明该反应已达到平衡状态 D．B的转化率为40% 解析　根据化学平衡三段式列式计算，平衡时C的浓度为0.8 mol·L－1，物质的量为1.6 mol 　　　　　　　　3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g) 起始量(mol) 3 1 0 0 变化量(mol) 1.2 0.4 1.6 0.8 平衡量(mol) 1.8 0.6 1.6 0.8 根据物质的量变化量之比等于化学计量之比可知x＝4，A正确；2 min内B的反应速率＝＝0.1 mol·L－1·min－1，B正确；反应前后气体总质量不变，混合气体密度不变，不能表明该反应已达到平衡状态，C错误；B的转化率＝×100%＝40%，D正确。 答案　C 8．加热N2O5依次发生的分解反应为 ①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g) ②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g) 在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为(　　) A．10.7 B．8.5 C．9.6 D．10.2 解析　设分解的N2O3物质的量为x mol，反应过程中共生成(x＋3.4)mol N2O3，在①反应中N2O5分解了(x＋3.4)mol，同时生成(x＋3.4)mol O2。在②反应中生成氧气x mol，则(x＋3.4)＋x＝9，求得x＝2.8，所以平衡后N2O5、N2O3、O2浓度依次为c(N2O5)＝(8－2.8－3.4)÷2＝0.9 mol·L－1，c(N2O3)＝3.4÷2＝1.7 mol·L－1，c(O2)＝9÷2＝4.5 mol·L－1。反应①的平衡常数K＝＝8.5。 答案　B 9．在某温度下，将H2和I2各0.1 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中，发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，连续测定c(I2)的变化，5 s时测定c(I2)＝0.008 0 mol·L－1并保持不变。则： (1)反应的平衡常数的表达式是K＝________。 (2)此温度下，平衡常数值为________。 (3)若在此温度下，在10 L的密闭容器中充入0.2 mol HI气体，达到平衡时，HI的转化率为________。 解析　(2)c(I2)＝0.008 0 mol·L－1，c(H2)＝0.008 0 mol·L－1，c(HI)＝0.004 0 mol·L－1，K＝＝0.25。(3)设生成的H2的浓度为x mol·L－1。 　　　　 　2HI(g)　　H2(g)＋I2(g) 起始/mol·L－1 0.02 0 0 转化/mol·L－1 2x x x 平衡/mol·L－1 0.02－2x x x K′＝＝，x＝0.008，α(HI)＝×100%＝80%。 答案　(1)　(2)0.25　(3)80% 10．回答下列问题： (1)某温度下在容积为2 L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。 ①该反应的化学方程式是___________________________________________________。 ②4 min时，v正__________ v逆(填“>”“<”或“＝”)。 ③下列措施能增大该反应速率的是___________(填字母)。 A．升高温度 B．恒容条件下充入Ar气 C．减小Z的浓度 D．将反应容器体积缩小 (2)反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，在一定温度下2 L密闭容器内，能说明该反应已经达到化学平衡状态的是__________(填字母)。 a．2v逆＝v正 b．容器内压强保持不变 c．v＝2v d．容器内的密度保持不变 e．容器内混合气体平均相对分子质量不变 f．c∶c∶c＝2∶1∶2 g．容器内气体颜色不变 (3)常见的烟道气中除去SO2的方法之一：2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)，该反应的平衡常数表达式为___________。若在2 L的密闭容器中进行上述反应，经测定在5 min内气体的质量减少了1.6 g，则0～5 min的平均反应速率v＝___________。 解析　(1)①反应过程中，X、Y、Z物质的量变化量之比等于化学计量数之比，从图中可知，相同时间内，X、Y、Z物质的量变化量之比为0.2∶0.6∶0.4＝1∶3∶2，且X、Y物质的量减少为反应物，Z物质的量增加为生成物，则化学方程式为X(g)＋3Y(g)2Z(g)；②4 min时X、Y物质的量减少，Z物质的量增大，说明此时反应正向进行，正反应速率>逆反应速率；③升高温度，反应速率增大，A符合题意；恒容条件下充入Ar气，反应物和生成物的浓度不变，反应速率不变，B不符合题意；减小Z的浓度，生成物浓度减小，反应向正反应方向进行，随着反应进行反应物浓度也减小，反应物和生成物浓度都减小，反应速率减小，C不符合题意；将反应容器体积缩小，则反应物浓度增大，且随着反应进行生成物浓度也增大，反应速率增大，D符合题意；故选A、D；(2)a.关系式错误，应该是v逆＝2v正，即NO和O2的反应速率之比为2∶1反应才达到平衡，a不符合题意；b.该反应不是等体积反应且在恒容密闭容器中进行，随着反应进行容器内压强不断变化，压强不变说明反应达到平衡，b符合题意；c.v＝2v，该等式未说明是正反应还是逆反应，无法得知反应是否达到平衡，c不符合题意；d.反应在恒容密闭容器中进行，且反应物和生成物均为气体，质量守恒，容器内的密度始终不变，d不符合题意；e.该反应不是等体积反应，随着反应进行，混合气体的总物质的量不断变化，平均相对分子质量也不断变化，混合气体平均分子质量不变说明反应达到平衡，e符合题意；f.c∶c∶c＝2∶1∶2与反应的初始投料比及反应进行程度有关，正逆反应速率是否相等未知，无法说明反应达到平衡，f不符合题意；g.NO和O2为无色气体，NO2为红棕色气体，随着反应进行NO2浓度不断变化，气体颜色不断变化，气体颜色不变说明反应达到平衡，g符合题意；故选b、e、g；(3)根据反应方程式可知，平衡常数K＝；在2 L的密闭容器中进行上述反应，结合化学方程式中定量关系可知，反应过程中气体减少的质量等于生成的硫的质量，5 min内气体质量减少了1.6 g，则生成硫的质量为1.6 g，对应的物质的量为0.05 mol，此时消耗的SO2的物质的量也为0.05 mol，则0～5 min平均反应速率v＝＝0.005 mol/(L·min)。 答案　(1)①X(g)＋3Y(g)2Z(g)　②>　③AD　(2)beg　(3)K＝ 0．005 mol/(L·min) 学科网（北京）股份有限公司 $$