2.2.1 化学平衡状态（分层作业）-【大单元教学】高二化学同步备课系列（人教版2019选择性必修1）

“高中化学单元教学精品课程”课时作业设计单 基本信息 单元名称 化学平衡 年级 高二 学期 秋季 课时题目 2.2.1 化学平衡状态 作业目标 通过作业检测进一步巩固对化学平衡状态以及判断依据的理解并进一步从图像角度分析理解化学平衡状态。 作业设计 精选题目 设计意图 基础巩固（必做题建议五分钟完成） 1、下列有关化学反应限度的说法不正确的是( ) A．任何可逆反应的进程都有一定限度 B．提高反应的限度可以提高反应物的利用率 C．化学平衡状态是指一定条件下进行的可逆反应达到的最大限度 D．化学反应达到最大限度时，可逆反应的正、逆反应速率为零 2、一定温度下，向一体积不变的密闭容器中加入一定量的SO2和O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1。 下列有关该反应的叙述正确的是(　　) A．达到平衡状态时，正、逆反应速率相等 B．达到平衡状态时，SO2和O2的浓度都为0 C．若起始时加入2 mol SO2和1 mol O2，则达平衡时放出的热量为196.6 kJ D．若反应达到平衡状态后，2 min时生成a mol SO3，则4 min时生成2a mol SO3 3、在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应： N2+3H2 2NH3，下列叙述能说明反应一定达到平衡的是( ) A．各物质的浓度相等 B．各物质在体系中的百分含量相等 C．单位时间内消耗量 D．体系内正反应速率： 通过完成本组习题让学生对化学平衡状态以及判据的考查方式有更加清晰的认识。 综合运用（必做题，建议五分钟时间完成） 4、一定温度下，把2.5molA和2.5molB混合盛入容积为2L的密闭容器里，发生如下反应：，经5s反应达平衡，在此5s内C的平均反应速率为0.2mol/(L·s)，同时生成1molD，下列叙述中不正确的是( ) A．反应达到平衡状态时A的转化率为60% B．x=4 C．平衡时，相同条件下容器内气体的压强与起始时压强比为6：5 D．若混合气体的密度不再变化，则该可逆反应达到化学平衡状态 5、汽车尾气净化的主要原理为  。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确并能说明反应在时刻才达到平衡状态的是( ) A． B． B． D． 6、在密闭容器中投入一定量A、B，发生反应：。时反应达到平衡，生成C的物质的量为，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是    A．方程式中b=4， B．前内，A的平均反应速率为 C．后，A的消耗速率等于B的生成速率 D．单位时间内生成的同时，生成，则反应达到平衡状态 7、用活性炭可还原NO2防止空气污染，其反应原理为：。一定温度下，向2L恒容密闭容器中加入足量的C(s)和0.200molNO2，体系中物质浓度变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．X点的v(正)>Y点v(正) B．曲线C表示的是体系中CO2的浓度变化 C．0~4min，CO2的平均反应速率为0.030 D．NO2的平衡转化率为30% 8、100 ℃时，向某恒容密闭容器加入1.6 mol·L－1的Q后会发生如下反应：2Q(g)M(g)。其中M的物质的量浓度随时间的变化如图所示： 下列说法错误的是(　　) A.从反应开始到刚达到平衡的时间段内，v(Q)＝0.02 mol·L－1·s－1 B.a、b两时刻生成Q的速率：v(a)<v(b) C.用Q浓度变化值表示的ab、bc两个时间段内的反应速率：v(ab)>v(bc)＝0 D.其他条件相同，起始时将0.2 mol·L－1氦气与Q混合，则反应达到平衡所需时间少于60 s 9、请按要求完成下列问题。 （1）某温度下在容积为1L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物后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 。 ②时，正反应速率 逆反应速率(填“>”“<”或“=")。 （2）一定条件下，在5L密闭容器内，反应的物质的量随时间变化如表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 ①用表示内该反应的平均速率为 ，在第5s时，NO2转化率为 。在第2s时的体积分数为 。 ②为加快反应速率，可以采取的措施是 。 a．升高温度b．恒容时充入He(g) （3）反应，在一定温度下密闭容器内，在该反应已经达到平衡状态的是 。 a．b．容器内压强保持不变c． 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．g.容器内气体颜色不变 10、在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量。 (1)能说明2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态的是______________(填序号，下同)。 (2)能说明I2(g)＋H2(g) 2HI(g)达到平衡状态的是______________。 (3)能说明C(s)＋CO2(g) 2CO(g)达到平衡状态的是______________。 (4)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是______________。 (5)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是______________。 若上述题目中的(1)～(3)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？ (1)__________________。 (2)__________________。 (3)__________________。 通过本组的训练更好地检测学生对化学平衡以及图像分析的掌握程度。 拓展提升（选做题，建议十五分钟时间完成） 1、在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(　　) A.Z为0.3 mol·L－1 B.Y2为0.4 mol·L－1 C.X2为0.2 mol·L－1 D.Z为0.1 mol·L－1 Y2为0.2 mol·L－1 2、绝热恒容密闭容器中发生反应：，能作为平衡判据的是( ) A． 气体密度 B．温度 B． 气体的总物质的量 D．平均相对分子质量 3、，在密闭容器中投入一定量A、B，发生反应：。时反应达到平衡，生成C的物质的量为，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )    A．前内，A的平均反应速率为 B．内，A和B反应放出的热量为 C．后，A的消耗速率等于B的生成速率 D．气体平均相对分子质量不再变化说明反应达到平衡状态 4、298 K时，将20 mL 3x mol·L－1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。 下列可判断反应达到平衡的是(　　) ①溶液的pH不再变化 ②v(I－)＝2v(AsO) ③c(AsO)/c(AsO)不再变化 ④c(I－)＝y mol·L－1 A.①② B.②④ C.①③ D.③④ 5、实现“碳中和”，综合利用具有重要的意义。一定条件下，与制备气态甲醇的反应方程式为。 （1）一定温度下，在恒容密闭容器中进行该反应，当进行到某一时刻，的浓度分别为，反应达到平衡时，下列数据不可能出现的是___________。 A． B． C． D． （2）在容积为的恒温密闭容器中，充入和，测得和的物质的量随时间的变化情况如下表。 时间 0 0.50 a 0.75 0.75 1 0.50 0.35 0.25 0.25 ①内， 。 ②末时，混合气体中的物质的量分数为 。已知：B的物质的量分数。 ③第时 第时(填“>”、“<”或“=”)第时， (填“>”、“<”或“=”) （3）保持压强为，向密闭容器中投入一定量和发生上述反应，若投料比，一定温度下发生上述反应，下列说法不能作为反应是否达到平衡的判断依据的是 (填标号)。 a．容器内气体的密度不再变化 b．容器内气体的平均相对分子质量不再变化 c．的体积分数不再变化 d．断裂个键的同时生成个水分子 检测对知识的迁移应用、综合思维能力。 作业展示与评估 1.展示要求：以图片形式展示学生所完成的典型作业，图片内容清晰，布局均衡、排版合理。 2.教师评估：鼓励单元作业设计者展示对学生作业的多元化评价，例如通过引进师生对评、生生互评等丰富教师对学生作业的评价维度和角度，实现教师对学情的精准把握，为进一步完善教学设计进行创新性探索。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.2.1 化学平衡状态 基础巩固 1、【答案】D 【解析】A．任何可逆反应的进程都有一定限度，A正确； B．提高反应的限度，可以使可逆反应向正向移动，提高反应物的利用率，B正确； C．化学平衡状态是指一定条件下进行的可逆反应达到的最大限度，C正确； D．化学反应达到最大限度时，可逆反应的正、逆反应速率相等，但速率不为零，D错误； 故选D。 2、【答案】　A 【解析】　该反应为可逆反应，达到平衡状态时，反应物不能完全转化为生成物，所以SO2和O2的浓度不等于0，B错误；因为是可逆反应，所以消耗的SO2的物质的量小于2 mol、消耗O2的物质的量小于1 mol，放出的热量小于196.6 kJ，C错误；反应达到平衡状态时，各物质的物质的量不变，2～4 min三氧化硫的物质的量不变，为a mol，D错误。 3、【答案】C 【解析】A．各物质的浓度在某一时刻恒定不变，说明达到平衡，A错误； B．与A选项同理，各物质在体系中的百分含量不变时反应达到平衡，B错误； C．单位时间内消耗的量表示正反应速率，单位时间内消耗的量表示逆反应速率， ，说明反应达到平衡，C正确； D．无论反应是否达到平衡，体系内正反应速率：，D错误； 故选C。 4、【答案】C 【解析】A．反应达到平衡状态时，根据方程式可知，参与反应的A的物质的量为：n(A)=n(D)=×1mol=1.5mol ，则A的转化率为=60%，A正确； B．5s内(D)==mol•L-1•s-1=0.1mol•L-1•s-1，相同时间内其反应速率之比等于计量数之比，(C)：(D)=x：2=0.2mol/(L．s)：0.1mol•L-1•s-1=2：1，x=4，B正确； C．恒温恒容条件下，气体物质的量之比等于其压强之比，开始时混合气体总物质的量=2.5mol，平衡时生成1molD，生成n(C)=0.2mol/(L．s)×5s×2L=2mol，剩余n(A)=2.5mol-×1mol=1mol，所以平衡时气体总物质的量=(2+1+1)mol=4mol，则达到平衡状态时容器内气体的压强与起始时压强比=4mol：2.5mol=8：5，C错误； D．已知反应物B为固体，容器的体积不变，即反应过程中混合气体的密度为变量，则若混合气体的密度不再变化，能说明该可逆反应达到化学平衡状态，D正确；故选C。 5、【答案】C 【解析】A．达到平衡后，正、逆速率相等，不再变化，t1时刻v正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，A错误； B．t1时刻，CO2、CO的物质的量的变化量之比不等于1：1，示意图错误，B错误； C．该反应是放热反应，在绝热容器中进行，随着反应进行，容器温度上升，t1时刻之后随反应进行温度不再发生变化，说明反应达到平衡状态，C正确； D．焓变是定值，不随时间的变化而变化，不能说明反应达到平衡状态，D错误； 故选C。 6、【答案】D 【解析】A．前12s内，A的浓度变化量为，A反应的物质的量为，生成C的物质的量为，故A、C的系数比为，故c=4，B的浓度变化量为，故A、B的系数比为，故，故A错误； B．前12s内，A的浓度变化量为，A的平均反应速率为，故B错误； C．前12s内，A的浓度变化量为，B的浓度变化量为，故A、B的系数比为，故b=1，12s后反应达到平衡状态，A的消耗速率与B的生成速率比为3：1，故C错误； D．前12s内，A的浓度变化量为，A反应的物质的量为，生成C的物质的量为，故A、C的系数比为，单位时间内生成的同时，生成，正逆反应速率相等，化学反应达到平衡状态，故D正确； 故选D。 7、【答案】A 【解析】A．由图可知，X点后反应继续正向进行，则X点的v(正)>Y点v(正)，选项A正确； B．由图可知，ABC浓度变化之比为0.06:0.06:0.03=2:2:1，结合化学方程式可知，曲线C表示的是体系中N2的浓度变化，曲线A表示的是体系中CO2的浓度变化，选项B错误； C．结合B分析，0~4min，CO2的平均反应速率为，选项C错误； D．曲线B表示的是体系中NO2的浓度变化，NO2的平衡转化率为，选项D错误。 故选A。 8、【答案】　D 【解析】　根据分析，从反应开始到刚达到平衡的时间段内，v(Q)＝＝＝0.02 mol·L－1·s－1，故A正确；Q为反应物，初始时浓度最大，消耗速率最大，生成速率最小，随着反应的进行，Q的浓度逐渐减小，消耗速率逐渐减慢，生成速率逐渐增大，则a、b两时刻生成Q的速率：v(a)<v(b)，故B正确；ab段M的浓度变化量为(0.6－0.3) mol·L－1＝0.3 mol·L－1，则Q的物质的量浓度变化量为M的两倍，为0.3 mol·L－1×2＝0.6 mol·L－1，反应时间为60 s－20 s＝40 s，v(ab)＝＝0.015 mol·L－1·s－1，bc段反应达到平衡状态，M、Q的物质的量浓度变化量为0，则v(bc)＝0，则用Q浓度变化值表示的ab、bc两个时间段内的反应速率：v(ab)>v(bc)＝0，故C正确；其他条件相同，向某恒容密闭容器中通入0.2 mol·L－1氦气与Q混合，容器体积不变，Q、M的浓度不变，与原平衡体系等效，则反应达到平衡所需时间等于60 s，故D错误。 9、【答案】（1） 3X(g)+Y(g)⇌2Z(g) > （2）0.0015 87.5% 60% a （3）beg 【解析】（1）①物质的反应速率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0.6：0.2：0.4=3：1：2，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3X(g)+Y(g)⇌2Z(g)。 ②4min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。 （2）①0-2s内，NO2物质的量变化量为0.03mol，则v(NO2)=0.03mol/(5L⋅2s)=0.003mol⋅L−1⋅s−1，物质的反应速率之比等于化学计量数之比，则v(N2O4)=0.0015mol⋅L−1⋅s−1。在第5s时，参与反应的NO2为0.035mol，则NO2的转化率为0.035÷0.04=87.5%。第2s时反应掉的NO2为0.03mol，则生成N2O40.015mol，此时剩余NO20.01mol，则N2O4的体积分数为0.015÷0.025=60%。 ②a．升高温度，反应速率增大，a正确；b．恒容时充入He(g)，反应物和生成物的浓度不变，反应速率不变，b错误；故选a。 （3）a．2v逆(NO)=v正(O2)=v正(NO)，NO正逆反应速率不相等，反应未达到平衡，a错误； b．该反应不是等体积反应且在恒容密闭容器中进行，随着反应进行容器压强不断变化，压强不变说明反应达到平衡，b正确； c．v(NO2)=2v(O2)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错误； 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，容器内的密度始终不变，d错误； e．该反应不是等体积反应，随着反应进行，混合气体的平均相对分子质量不断变化，混合气体平均分子质量不变，说明反应达到平衡，e正确； f．与反应的初始投料比及反应进行程度有关，无法说明反应达到平衡，f错误； 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正确； 故选beg。 10、【答案】　(1)①③④⑦　(2)⑤⑦　(3)①②③④⑦　(4)①②③　(5)②④⑦ (1)②③④⑦　(2)⑤⑦　(3)②③④⑦ 拓展提升 1、【答案】　A 【解析】 极端假设法确定各物质浓度范围 上述题目可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。 假设反应正向进行到底： 假设反应逆向进行到底： 平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0，0.2)，Y2∈(0.2，0.4)，Z∈(0，0.4)。 而反应不管向哪个方向进行，反应物和生成物不可能同时增大或减少。 2、【答案】B 【解析】A．由题干信息可知，恒容密闭容器中反应过程中气体的体积不变，气体的总质量不变，则气体密度一直不变，则气体密度不变不能作为判断反应达到平衡的标志，A不合题意； B．由题干信息可知，该反应容器为绝热容器，故温度不变，说明吸热反应速率等于放热反应速率即正逆反应速率相等，故能说明反应达到化学平衡，B符合题意；     C．由题干信息可知，反应过程中体系气体的总物质的量一直保持不变，即气体的总物质的量不变不能说明反应达到化学平衡，C不合题意； D．由题干信息可知，反应过程中体系气体的总物质的量一直保持不变，气体的总质量不变，则气体的平均摩尔质量即平均相对分子质量一直不变，则气体的平均相对分子质量不变不能说明反应达到平衡状态，D不合题意；故选B。 3、【答案】D 【解析】A．由图可知，前12s内A浓度变化0.6mol/L，则平均反应速率，故A错误； B．前12s内，A浓度变化0.6mol/L，A物质的量变化0.6mol/L×2L=1.2mol，根据，则12s内A和B反应放出的热量为，故B错误； C．由图可知12s内，A浓度变化0.6mol/L，B浓度变化0.2mol/L，C浓度变化，三者浓度变化比值为3:1:2，说明b=1、c=2，则反应为，12s后反应达到平衡，各物质正逆反应速率比等于计量数之比，则，故C错误； D．结合选项C分析可知 正反应方向为物质的量减小的反应，而反应过程中气体总质量不变，根据可知气体平均相对分子质量为变量，不再变化说明反应达到平衡状态，故D正确； 故选D。 4、【答案】　C 【解析】　①溶液的pH不再变化，即OH－的浓度不再变化，所以平衡体系中各组分的浓度均不再变化，说明反应达到平衡状态，正确；②当v正(I－)＝2v逆(AsO)或v逆(I－)＝2v正(AsO)时反应达到平衡状态，由于选项中的速率未指明是正反应速率还是逆反应速率，不能确定是否达到平衡状态，错误；③反应达到平衡之前，c(AsO)逐渐减小而c(AsO)逐渐增大，故c(AsO)/c(AsO)逐渐增大，当c(AsO)/c(AsO)不变时反应达到平衡状态，正确；④根据离子方程式可知反应体系中恒有c(I－)＝2c(AsO)，观察图像可知反应达到平衡时c(AsO)＝y mol·L－1，此时c(I－)＝2y mol·L－1，错误。综上所述，①③正确，故选C。 5、【答案】（1）AD （2）0.075 30% ＞ ＜ （3）cd 【解析】（1）A. 若，则从逆反应建立平衡，存在三段式，因为是可逆反应，平衡时甲醇和水的浓度不可能为0，则A符合； B. 若，则从逆反应建立平衡，存在三段式，数据合理，则B不符合； C. 若，则从正反应建立平衡，存在三段式，数据合理，则C不符合； D. 若，则氢气和甲醇浓度均为原来的2倍，没采取其它措施时，反应物和生成物浓度不可能同时增大，则D符合； 选AD。 （2）①内， ，则。 ②末时，存在三段式，混合气体中的物质的量分数为。 ③反应物浓度大时反应速率快，第时体系还未平衡，在从正反应建立平衡的过程中，第时体系处于平衡状态，则第＞第时=第时 故选“＞”；第时，处于平衡状态，则正逆反应速率相等，3=，故＜，故选“＜”。 （3）a．反应中，气体的物质的量、体积、气体的密度会随着反应而变化，则容器内气体的密度不再变化说明反应已达平衡，a不符合； b．气体质量始终不变，气体的物质的量、混合气体的平均摩尔质量会随着反应而变，混合气体的平均相对分子质量不变说明反应已达平衡，b不符合； c．，则的体积分数始终为50%，故的体积分数不再变化不能说明反应已达平衡，c符合； d．断裂个键的同时生成个水分子，均指正反应速率，不知道逆反应速率的情况，不能说明是否平衡，d符合； 选cd。 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