课时梯级训练(2) 化学反应的限度（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

课时梯级训练(2)　化学反应的限度 1．炭在火炉中燃烧很旺时，在往炉膛底内的热灰上喷洒少量水的瞬间，炉子内火会更旺，这是因为发生了反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，在某恒温恒容反应器中模拟该反应，不能作为达到平衡状态的标志的是(　　) A．压强不变 B．v正(H2O)＝v正(CO) C．混合气体的密度不变 D．CO的体积分数不变 B　解析：该反应前后气体化学计量数之和增大，恒温恒容条件下，反应达到平衡状态时正、逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量及由此引起的一系列物理量不变。恒温恒容条件下气体压强与气体物质的量成正比，反应后气体物质的量增大，则压强增大，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，A不符合题意；无论反应是否达到平衡状态都存在v正(H2O)＝v正(CO)，不能据此判断平衡状态，B符合题意；反应前后气体质量增大、容器体积不变，则反应后气体密度增大，当混合气体密度不变时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，C不符合题意；随着反应进行，CO体积分数增大，当CO体积分数不变时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D不符合题意。 2．在一定温度下的恒容密闭容器中，发生反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，当下列物理量不再变化时，表明反应已达到平衡的是(　　) ①混合气体的压强　②混合气体的密度　③混合气体的平均相对分子质量　④气体总物质的量 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ B　解析：由化学方程式可知，该反应前后气体的化学计量数之和不变，故恒温恒容下，混合气体的压强始终保持不变，故气体压强不变不能说明反应已经达到化学平衡，①不符合题意；由于A为固体，反应过程中气体的质量一直在改变，容器体积不变，故混合气体的密度一直在变，若混合气体密度不变，说明已达到化学平衡，②符合题意；由于A为固体，反应过程中气体的质量一直在改变，而反应前后气体的物质的量之和不变，故混合气体的平均相对分子质量一直在变，若混合气体的平均相对分子质量不变，说明已经达到化学平衡，③符合题意；由化学方程式可知，该反应前后气体的化学计量数之和不变，故气体总物质的量一直不变，不能说明反应达到化学平衡，④不符合题意。 3．对于可逆反应4NH3＋5O24NO＋6H2O(g)，下列叙述正确的是(　　) A．达到平衡状态，2v正(NH3)＝3v逆(H2O) B．反应达到平衡时，反应物的转化率一定小于100% C．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大 D．单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态 B　解析：反应速率之比等于化学数计量之比，v正(NH3)∶v逆(H2O)＝2∶3，即3v正(NH3)＝2v逆(H2O)时说明化学反应的正、逆反应速率是相等的，达到了化学平衡状态，A错误；可逆反应不能进行到底，即任何时候，反应物的转化率都小于100%，B正确；若增加容器体积，相当于减小压强，各物质的浓度均减小，正、逆反应速率都减小，C错误；单位时间内生成x mol NO，同时消耗x mol NH3均表示正反应方向，不能说明化学反应的正、逆反应速率是相等的，D错误。 4．在373 K时，密闭容器中充入一定量的NO2和SO2，发生如下反应：NO2＋SO2NO＋SO3，平衡时，下列叙述正确的是(　　) ①NO和SO3的物质的量一定相等　②NO2和SO2的物质的量一定相等　③体系中的总物质的量一定等于反应开始时总物质的量　④SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等 A．①和② B．②和③ C．③和④ D．①和③ D　解析：根据化学方程式可知，平衡时NO和SO3的物质的量一定相等，①正确；起始量未知，则平衡时NO2和SO2的物质的量不一定相等，②错误；反应前后气体的分子数不变，体系中的总物质的量一定等于反应开始时总物质的量，③正确；平衡时SO2、NO2、NO、SO3的物质的量不一定相等，④错误。 5．一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入2 L密闭容器中，在催化剂作用下进行下列反应：2SO2＋O22SO3，下列说法正确的是(　　) A．达到反应限度时，生成2 mol SO3 B．达到反应限度时SO2的消耗速率必定等于O2的生成速率 C．达到反应限度时SO2、O2、SO3的分子数之比一定为2∶1∶2 D．SO2和SO3物质的量之和一定为2 mol D　解析：反应为可逆反应，2 mol SO2和1 mol O2反应达到限度时，生成的SO3的物质的量小于2 mol，A错误；平衡时不同物质的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，则达到反应限度时SO2的消耗速率必定等于O2的生成速率的2倍，B错误；分子数的关系与起始量、转化率有关，不能确定达到反应限度时SO2、O2、SO3的分子数之比，C错误；起始加入2 mol SO2，化学反应中硫原子守恒，则最终SO2和SO3物质的量之和一定为2 mol，D正确。 6．将4 mol气体A和2 mol气体B置于1 L的密闭容器中，混合后发生如下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，若2 s后测得C的浓度为1.2 mol·L－1，下列说法正确的是(　　) A．用物质A表示2 s末的反应速率为0.6 mol·L－1·s－1 B．反应后的压强是开始时候的0.9倍 C．2 s时物质A的转化率为70% D．C的产率为40% B　解析：根据三段式分析： 化学反应速率是平均速率，不是瞬时速率，A错误；相同条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，反应后气体的总物质的量等于2.8 mol＋1.4 mol＋1.2 mol＝5.4 mol，反应前气体的物质的量为4 mol＋2 mol＝6 mol，反应后的压强是开始时候的0.9倍，B正确；2 s后n(C)＝1.2 mol·L－1×1 L＝1.2 mol，参加反应的n(A)＝n(C)＝1.2 mol，则A的转化率＝×100%＝30%，C错误；若4 mol气体A和2 mol气体B完全反应生成C，则C的物质的量为4 mol，2 s时C的物质的量为1.2 mol，产率为30%，D错误。 7．密闭容器中发生的某化学反应，各物质的分子数目随时间变化情况如图1所示，物质Y和Z的质量随时间变化情况如图2所示。下列说法正确的是(　　) A.该反应前后分子总数保持不变 B．参加反应的X与Y的质量比为2∶7 C．该反应的化学方程式可表示为2X＋Y===Z D．若Z的相对分子质量为17，则Y的相对分子质量为28 D　解析：由图1可知反应的化学方程式为3X＋Y===2Z，由图2可知最终完全反应生成m(Z)＝17 g，初始m(X)＝3 g，由分析知反应前后分子个数减小，A错误，C错误；由图2分析知，参加反应的X与Y的质量分别是3 g、14 g，质量比为3∶14，B错误；根据n(Y)＝，n(Z)＝，由化学方程式可知＝，＝，所以若Z的相对分子质量为17，则Y的相对分子质量为28，D正确。 8．工业上可以用CO2来生产甲醇燃料。在体积为2 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。测得CH3OH和CO2的物质的量随时间变化如图所示。下列描述正确的是(　　) A．达到平衡时，H2的转化率为70% B．3 min时，CH3OH和CO2的浓度相等，达到了化学平衡状态 C．反应进行到10 min时，CO2的正、逆反应速率相等，反应停止 D．反应开始到10 min，用CO2表示的反应速率为0.037 5 mol·L－1·min－1 D　解析：由图可知，平衡时生成甲醇为0.75 mol，根据CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，则消耗的氢气的物质的量为0.75 mol×3＝2.25 mol，H2的转化率为×100%＝75%，A错误；3 min后CH3OH和CO2的浓度仍在变化，没有达到平衡状态，B错误；10 min后CO2的正、逆反应速率相等，反应达到化学平衡，但反应没有停止，仍在进行，C错误；反应开始到10 min，消耗CO2的物质的量为n(CO2)＝1 mol－0.25 mol＝0.75 mol，则用CO2表示的反应速率为v(CO2)＝＝0.037 5 mol·L－1·min－1，D正确。 9．在密闭容器中加入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，一定条件下发生如下反应2SO2＋O22SO3。反应达到平衡后，各物质的物质的量可能为(　　) n(SO2)/mol n(O2)/mol n(SO3)/mol A 2.0 1.0 0 B 1.0 0.8 1.0 C 0.2 0.1 1.8 D 0 0 2.0 C　解析：反应2SO2＋O22SO3是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，生成物不能完全转化为反应物，A、D错误；反应正向进行，SO2与O2反应的物质的量关系为2∶1，所以SO2减小1 mol，消耗氧气0.5 mol，所以应该剩余氧气物质的量为0.5 mol，不能是0.8 mol，B错误，C正确。 10．右图是可逆反应X2(g)＋3Y2(g)2Z2(g)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时刻，v正＞0，v逆＝0 B．t1～t2，X2的消耗速率小于X2的生成速率 C．t2～t3，反应不再发生 D．t2～t3，各物质的浓度不再发生变化 D　解析：t1时，v正＞v逆＞0，A错误；t1～t2，X2的消耗速率大于X2的生成速率，B错误；t2～t3达平衡状态，v正＝v逆≠0，C错误，D正确。 11．在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2和SO3浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　) A．SO2为0.4 mol·L－1、O2为0.2 mol·L－1 B．SO2为0.25 mol·L－1 C．SO3为0.4 mol·L－1 D．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1 B　解析：假设SO2、O2完全转化为SO3，则c(SO2)＝c(O2)＝0，c(SO3)＝0.4 mol·L－1；假设SO3完全转化为SO2和O2，则c(SO2)＝0.4 mol·L－1，c(O2)＝0.2 mol·L－1，c(SO3)＝0，而可逆反应的特点是反应不能进行到底，A、C错误，B正确；反应物SO2和生成物SO3不可能同时减小，D错误。 12．在一定温度下的定容容器中发生反应：2A(g)＋B(s)C(g)＋D(g)，下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是(　　) ①单位时间内生成n mol C，同时生成n mol D ②气体的密度保持不变 ③C(g)的物质的量浓度不变 ④容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1 ⑤v(A)∶v(C)∶v(D)＝2∶1∶1 A.②③ B．②③④ C．②⑤ D．②③④⑤ A　解析：生成C和生成D均为正反应，无论反应是否达到平衡都会存在单位时间内生成n mol C，同时生成n mol D，①不能说明反应平衡；反应物B为固体，所以反应未达到平衡时气体总质量会发生变化，容器恒容，则气体体积不变，所以密度会变，不变时则平衡，②能说明反应达到平衡；C(g)的物质的量浓度不变可以说明正、逆反应速率相等，③能说明反应达到平衡；容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1，不能说明浓度不变，④不能说明反应平衡；平衡时正、逆反应速率相等，但选项中未注明是正反应还是逆反应，⑤不能说明反应平衡；综上所述答案为A。 13．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。能判断该反应已经达到化学平衡的是(　　) ①v正(NH3)＝2v逆(CO2) ②密闭容器中总压强不变 ③密闭容器中混合气体的密度不变 ④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变 ⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变 ⑥密闭容器中CO2的体积分数不变 ⑦混合气体总质量不变 A．①②⑤⑦ B．①②③⑤⑦ C．①②③⑤⑥ D．全部 B　解析：v正(NH3)＝2v逆(CO2)满足正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，①符合题意；正反应气体体积增大，当密闭容器中总压强不变时反应达到平衡状态，②符合题意；反应过程中容积始终不变，但是气体的质量是变化的，所以当密闭容器中混合气体的密度不变时反应达到平衡状态，③符合题意；由于体系中只有两种气体，且NH3和CO2的体积之比始终满足2∶1，所以密闭容器中混合气体的平均相对分子质量始终不变，不能说明反应达到平衡状态，④不符合题意；正反应气体的分子数增大，当密闭容器混合气体的总物质的量不变时反应达到平衡状态，⑤符合题意；由于体系中只有两种气体，且NH3和CO2的体积之比始终满足2∶1，所以密闭容器中CO2的体积分数始终不变，不能说明反应达到平衡状态，⑥不符合题意；由于反应物是固体，所以混合气体总质量不变时反应达到平衡状态，⑦符合题意。 14．一定温度下，在容积为1 L的密闭容器中进行某一反应，容器内M、N两种气体的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应的化学方程式为N(g)2M(g) B．t1～t2时间内，v(N)＝ mol·L－1·min－1 C．t2时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态 D．平衡时，物质N的转化率为75% D　解析：达到平衡时N减少8 mol－2 mol＝6 mol，M增加5 mol－2 mol＝3 mol，根据物质的量的变化量之比等于化学计量数之比可知该反应的化学方程式为2N(g)M(g)，A错误；t1～t2时间内N减少6 mol－4 mol＝2 mol，浓度变化量为2 mol·L－1，则v(N)＝ mol·L－1·min－1，B错误；t2时M和N的物质的量仍然在变化，正、逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，C错误；达到平衡时N减少8 mol－2 mol＝6 mol，则平衡时，物质N的转化率为×100%＝75%，D正确。 15．下列可以证明2HI(g)H2(g)＋I2(g)已达到平衡状态的是(　　) ①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI ②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂 ③温度和体积一定时，混合气体的密度不再变化 ④v(H2)＝v(I2)＝0.5v(HI) ⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1 ⑥温度和体积一定时，某一生成物的浓度不再变化 ⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化 ⑧温度和压强一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化 ⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化 A．②③④⑤⑥ B．②⑥⑦⑧⑨ C．①②⑥⑧ D．②⑥⑨ D　解析：①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI，说明正反应速率大于逆反应速率，反应未达平衡状态；②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂，表明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态；③该反应反应物和生成物全部是气体，所以温度和体积一定时，混合气体的密度始终不变；④未指明是正反应方向还是逆反应方向；⑤三种物质的浓度比等于相应的化学计量数比时不一定是平衡状态；③④⑤不能作为达到平衡状态的标志；⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化反应达到平衡状态；⑦温度和体积一定时，容器内压强始终不变；⑧温度和压强一定时，混合气体的平均相对分子质量始终不变；⑦⑧不能作为达到平衡状态的标志；⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化，说明碘的浓度不再变化，反应达到平衡状态。综上所述，D正确。 16．(1)一定温度下，在容积为2 L的密闭容器中进行反应：aN(g)bM(g)＋cP(g)，M、N、P的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 ①化学方程式中a∶b∶c＝________。 ②1～3 min内以M的浓度变化表示的平均反应速率为________________。 ③下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是________(填标号)。 A．M与N的物质的量相等 B．P的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．单位时间内每消耗a mol N，同时消耗b mol M E．混合气体的压强不随时间的变化而变化 F．M的物质的量浓度保持不变 (2)将等物质的量A、B混合于2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，经5 min后测得D的浓度为0.5 mol·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率是0.1 mol·L－1·min－1。 ①经5 min后A的浓度为____________________________________________________。 ②反应开始前充入容器中的B的物质的量为________。 ③B的平均反应速率为_____________________________________________________。 ④x的值为________。 答案：(1)①2∶1∶1　②0.25 mol·L－1·min－1　③BDF　 (2)①0.75 mol·L－1　②3 mol　③0.05 mol·L－1·min－1　④2 解析：(1)①由图像可知N、M、P的物质的量变化之比＝(8－2)∶(5－2)∶(4－1)＝2∶1∶1，化学计量数之比等于物质的量变化量之比，故a∶b∶c＝2∶1∶1； ②1～3 min内以M的浓度变化表示的平均反应速率为v＝＝＝0.25 mol·L－1·min－1； ③3 min时，M与N的物质的量相等，但是此时不平衡，A错误；P的质量不随时间的变化而变化，则反应达到了平衡，B正确；混合气体的总物质的量一直不变，故总物质的量不变不一定达到了平衡，C错误；单位时间内每消耗a mol N，同时消耗b mol M，正、逆反应速率相等，反应达到了平衡，D正确；混合气体的压强一直不变，故压强不随时间的变化而变化不一定达到平衡，E错误；M的物质的量浓度保持不变，正、逆反应速率相等，达到了平衡，F正确； (2)根据题意 　　　 　　 3A ＋ BxC ＋ 2D 始(mol·L－1) a a 0 0 变(mol·L－1) 3b b xb 2b 平(mol·L－1) a－3b a－b xb 2b 2b＝0.5 mol·L－1，b＝0.25 mol·L－1；(a－3b)∶(a－b)＝3∶5，a＝6b＝1.5 mol·L－1 ①5 min后A的浓度为0.75 mol·L－1； ②开始B的浓度为1.5 mol·L－1，B的物质的量为3 mol； ③B的反应速率为v＝＝＝0.05 mol·L－1·min－1； ④C的平均反应速率是0.1 mol·L－1·min－1，B的反应速率为0.05 mol·L－1·min－1，根据速率之比等于化学计量数之比，x＝2。 17．Ⅰ.在恒温条件下将一定量X和Y的混合气体通入一容积为2 L的密闭容器中，X和Y两物质的浓度随时间变化情况如图所示。 (1)该反应的化学方程式为(反应物或生成物用符号X、Y表示)：______________。 (2)a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是________。 Ⅱ.以下是关于化学反应2SO2＋O22SO3的两个素材： 素材1：某温度和压强下，2 L容器中，不同时间点测得密闭体系中三种物质的物质的量/mol： 物质 时间/s 0 10 20 30 40 50 60 70 SO2 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 O2 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 SO3 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 素材2：反应在不同条件下进行时SO2的转化率/%：(SO2的转化率是反应的SO2占起始SO2的百分数，SO2的转化率越大，化学反应的限度越大) 温度/℃ 压强/MPa 0.1 0.5 1 10 400 99.2 99.6 99.7 99.9 300 93.5 96.9 97.8 99.3 600 73.7 85.8 90.0 96.4 根据以上的两个素材回答问题： (3)根据素材1中计算20～30 s期间，用二氧化硫表示的化学反应平均速率为________________________________________________________________________。 (4)根据素材2中分析得到，提高该化学反应限度的途径有__________________________。 (5)根据素材1、素材2中分析得到，要实现素材1中SO2的转化率需控制的反应条件是____________________________。 答案：Ⅰ.(1)Y2X　(2)bd Ⅱ.(3)0.007 5 mol·L－1·s－1 (4)增大压强或在一定范围内降低温度 (5)温度为600 ℃，压强为1 MPa 解析：Ⅰ.(1)15 min时消耗0.2 mol Y，生成0.4 mol X，所以该反应的化学方程式为Y2X。 (2)X、Y的物质的量不再发生变化时，反应达到平衡状态，a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是bd。 Ⅱ.(3)素材1中20～30 s期间消耗二氧化硫0.15 mol，用二氧化硫表示的化学反应平均速率为0.007 5 mol·L－1·s－1。 (4)分析素材2可知，压强越大，转化率越大；温度越高，转化率越低。因此，提高该化学反应限度的途径有增大压强或在一定范围内降低温度。 (5)素材1中SO2的转化率为90%，要实现素材1中SO2的转化率需控制的反应条件是温度为600 ℃，压强为1 MPa。 学科网（北京）股份有限公司 $$